功、功率和机械效率

总复习：功功率机械效率（基础）【考纲要求】1、理解功、功率的概念，能够解决简单问题，比较功和功率的大小；2、会测量简单机械的机械效率，知道有用功、额外功、总功和机械效率，知道影响机械效率大小的因素。

【知识网络】【考点梳理】考点一、功作用在物体上的力，使物体在力的方向上通过了一段距离，我们就说这个力对这个物体做了功。

要点诠释：（1）理解判断的依据：依据：做功的两个必要因素。

重点：抓住力作用在物体上是否有“成效”。

（2）明白不做功的三种情况：A. 物体受力，但物体没有在力的方向上通过距离，此情况叫“劳而无功”。

B. 物体移动了一段距离，但在此运动方向上没有受到力的作用(如物体因惯性而运动)，此情况叫“不劳无功”。

C. 物体既受到力，又通过一段距离，但两者方向互相垂直(如起重机吊起货物在空中沿水平方向移动)，此情况叫“垂直无功”。

（3）在分析做功情况时还应注意以下几点：A. 当物体的受力方向与运动方向不垂直时，这个力就要做功。

B. 一个物体同时受几个力的作用时，有一些力做了功，有些力没有做功，因此讲做功必须指出是哪一个力对哪一个物体做功。

C. 什么叫物体克服阻力做功：若物体在运动方向上受到一个与此方向相反的力F的作用，我们通常说物体克服阻力F做了功。

比如：在竖直向上，物体克服重力做功，功的大小为W＝Gh；在水平方向上，物体克服摩擦力做功，功的大小为W ＝fs 。

考点二、对公式W ＝FS 的理解 1.公式： 一般式 W ＝Fs常用式 W ＝Gh (克服重力做功)，或W ＝f 阻s (克服摩擦阻力做功) 2.单位： 焦耳(J) 要点诠释：（1）有力才有可能做功，没有力根本不做功。

（2）F 与s 的方向应在同一直线上（初中要求）（比如一个人提着一重物G ，从山脚顺着一之字形的山路爬到山顶，此时人克服重力做功所移动的距离并不是山路的长，而是从山脚到山顶的高。

） （3）做功的多少，由W ＝Fs 决定，而与物体的运动形式无关。

十五章 功、功率、机械效率1、功包括两个必要因素：作用在。

2、2、公式：w= 变形式：F= S= 单位：3、三种情况不做功：① ② ③4、功的原理：采用任何机械所做功都不会 不用机械所做功，即任何机械都不省 ；可以省 ，省 ，可以改变 。

一、功 5、条件不计机械重和摩擦 FS 与Gh 关系① ② ③二、机械效率：η= =1w w 额总；变形式w 总= w 有 （一）提升物体sh= W 有= W 总= η=S= hW 有= W 总= η= = 不计f 机：G 动= W 额= F=W 有= W 总= η= W 额=W 总－W 有 =（二）水平拉物体S F = S 物 W 有= W 总=η= =不计f 机：F= S F = S 物 计f 机：W 有= W 总= η=（三）斜面机械效率η斜由 ， 决定。

滑轮组机械效率η滑由 ， ， 决定。

杠杆机械效率η杠由 决定。

（以上都是提升物体）G 功F S FS Gh S F FS意义表示；三、功率定义：单位；公式：p= 变形式：W= t= 推导公式P= v= F=单位：及意义：不计机械摩擦：V F= F= P F=能量定义：物体能够对外；能量大小：能够做功多少动能定义：物体由于具有的能；大小：与，有关。

机械能势能：重力势能定义，物体由于具有的能；大小与，有关。

弹性势能定义，物体由于具有的能；大小与，有关。

机械能守恒条件：只有（即不计阻力）计算题：1、用l1=2l2的杠杆将重为400N的物体抬高20cm，手向下压的力为220N。

求①W总；②W有；③η。

2、利用滑轮组在20s内将3000N的物体匀速提高4m，滑轮组机械效率80%。

求①工人所做总功；②工人所做额外功；③工人输出功率；④若用该滑轮组提起重为4000N物体机械效率。

（不计机械摩擦）。

专题十 功、功率、机械效率的计算一、内容解读：（一）功1、做功的两个因素：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过的距离。

2、功的计算公式W Fs =，其中F 代表作用在物体的力，s 代表物体在力的方向上移动的距离，功的单位是J 。

（二）功率1、单位时间是完成的功，叫做功率，它是反映机械做功快慢的物理量。

2、计算公式：功率=功时间，即tＷＰ＝将它变形得到两个变形公式。

W W Pt t P==和，可分别求功和时间。

功率的单位是瓦特，简称瓦，符号为W ，常用单位还有kW ，叫千瓦，它与W 之间的换算关系为1kW=103W3、对公式W P t =的分析 根据W P t=可知，当P 一定时，W 与t 成正比。

换句话说，使用功率相同的机械，做功时间长的做的功就多。

当W 一定时，P 与t 成反比。

换句话说，做相同的功时，时间用得少的机械的功率大。

当t 一定时，W 与P 成正比。

换句话说，做功时间相同时，功率大的那台机械做的功就多。

（三）机械效率1、机械效率被定义为：有用功与总功的比值，用希腊字母“η”表示。

100W η=⨯有用总Ｗ﹪2、滑轮组机械效率的计算 100%%nη⨯⨯总有用Gh ＧＷ＝Ｇh,W =Fs,=＝Fs Ｆ，其中G 为提升的物重，h 为物体升高的高度，F 为施加在绳子自由端拉力，s 为绳子自由端移动的距离，n 为吊起动滑轮绳子的段数。

若不考虑摩擦和绳重，滑轮组机械效率可变为：100G η=⨯+物动物％ＧＧ3、斜面的机械效率100%η⨯Ｇh ＝FJ，其中G 为沿斜面向上推的物体受到的重力，h 为斜面的高，1为斜面的长，F 为沿斜面向上的推力4、其他机械的机械效率100W η=输出输入＝％Ｗ二、专题训练1、工人用类似图所示的滑轮组提起重为2000N 的物体。

（1）若不计摩擦和动滑轮重，工人提起这个重物至少需用多大的力？（2）若工人匀速提起这个物体时所用的拉力是800N ，滑轮组的机械效率是多大？ （3）若工人用800N 的拉力在1分钟内将这个物体提高3m ，他做功的功率是多少？2、在某工地上，工人师傅用滑轮组起吊重为600N 的重物，他用200N 的力拉绳，使物体上升3m ，滑轮组工作时的效率为75%，求（1）有用功、总功；（2）使滑轮组至少由几定几动组成。

专题二：机械的功、功率、机械效率典例分析
例1：用如图1所示滑轮组将重6×102N的物体匀速提高2m，拉力所做的功为2×103J，所用的时间为20s。

求：
（1）有用功；（2）拉力的功率；（3）该滑轮组的机械效率。

例2：如图6所示，用一动滑轮拉一物体A以0.5m/s的速度在水平
面上作匀速直线运动，物体A重为20N，受到的摩擦阻力是物重的
0.2倍，水平拉力为2.5N，则在2s内拉力做的功是_______，滑轮
的机械效率是______(不计滑轮重力)
例3：用如下图所示的滑轮组吊起重物，不计绳重和摩擦。

（1）当物重为150N时，绳端所用的拉力是60N，此时滑轮组的机械效率是多少？（2）当所吊重物为300N时，10s内重物被匀速提高2m时，绳端拉力做功的功率是多少？
例4：如图所示。

斜面长1m，搞0.2m．；将10N重的物体A从斜面底端匀速拉到斜面顶端，需要用平行于斜面的力2.5N，那么：
(1)斜面的机械效率是多少? (2)重物上升过程中克服摩擦做了多少额外功?
例5：一质量为6kg的石块，沉在装水的容器底部，某同学用一动滑轮将石
块从水中匀速提起1m，但石块没有露出水面，如图所示，已知绳的自由端
拉力为25N，求石块在上升过程中：
（1）石块受到的浮力为多少？（2）绳的自由端拉力做功为多少？
=3×103kg/m3，g=10N/kg）
（3）动滑轮的机械效率为多少？（ρ
石。

中考专题：功、功率、机械效率的综合计算专题概述简单机械的功、功率、机械效率的综合计算包括利用滑轮组提升物体、水平拉物体和利用斜面提升物体等，是中考命题必考题型。

方法指导1．利用滑轮组提升物体分三种情况：(1)理想情况：不计动滑轮重力、不计绳重和绳与轮之间的摩擦，即W额＝0，F＝G物/n，η＝1，Gh＝Fs。

(2)半理想情况：考虑动滑轮的重力，不计绳重和绳与滑轮之间的摩擦，即W额＝G动h，F＝(G物+G动）/n，η＝G物/（G物+G动）。

(3)实际情况：考虑动滑轮的重力、绳重和绳与滑轮之间的摩擦(题目没有说明，表明要考虑)，即η＝G物/Fn，F＝G物/nη。

2．利用滑轮组水平拉物体，此时克服物体受到的摩擦力做的功为有用功，与物重、滑轮重无关。

W有＝fs物，W总＝Fs F＝nFs物。

3．利用斜面提升物体分两种情况：(1)理想情况：不考虑机械自重和摩擦，沿斜面拉上去所做的功Fs等于直接搬上去所做的功Gh，即Fs＝Gh。

(2)非理想情况：考虑机械自重及摩擦，W有＝Gh，W总＝Fs，W额＝fs，η＝W有用/W总＝Gh/FS。

分类训练类型一利用滑轮组提升物体1．如图所示，工人用滑轮组匀速提升重800 N的货物，所用的拉力F为500 N，货物在50 s内匀速上升5 m。

在此过程中，货物上升的速度是 0.1 m/s；所做的有用功是__ _4000_J；拉力做功的功率是 50 W；滑轮组的机械效率是 80% 。

第1题图) 第2题图)2.小勇体重600 N，利用如图所示的滑轮组在10 s内使物体A匀速上升5 m。

已知物体A重为800 N，小勇作用在绳端的拉力大小为500 N，在此过程中，下列说法正确的是( D ) A．水平地面对小勇的支持力做功为6000 JB．小勇做的有用功为3000 JC．小勇拉力的功率为250 WD．此滑轮组的机械效率为80%3．为了模拟水中物体被打捞的情境，同学们课外作如下探究：如图所示，用滑轮组将重200 N的物体从底面积为400 cm2的圆柱形容器中匀速提起，容器中水面由90 cm降到70 cm。

功,功率和机械效率计算公式
功是指力在经过一定距离的作用下所做的功效，它通常用Joule （焦耳）来表示。

在物理学中，功通常表示力与位移的乘积，即：W = F × s，其中W表示功，F表示力，s表示位移。

如果力和距离的方向
相同，则功为正，如果方向相反，则功为负。

功率表示单位时间内所做的功，通常用Watt（瓦特）来表示。

其
计算公式为功率 = 功 / 时间，即：P = W / t。

我们通常所说的电器
功率就是指单位时间内消耗的电能，例如用100W的电灯泡照明1小时，消耗的电能为100瓦时。

机械效率用来衡量机械设备利用输入能量的效果。

机械效率通常用%表示，其计算公式为输出功率 / 输入功率× 100%。

例如，一臂
动力拔河机的输出功率为400W，输入功率为600W，则其机械效率为
400 / 600 × 100% = 66.7%。

机械效率是衡量机械装置好坏的重要指标之一。

当机械效率越高时，机械装置的能量利用效果就越高，能够更有效率地完成相应的工作；反之，当机械效率较低时，机械装置就能够很快地损耗掉能量，
使得工作效果大打折扣。

总之，功、功率和机械效率在物理学中是极为重要的概念。

在工
程实践中，我们通常会根据这些概念的公式进行实际计算，并将计算
结果用来评估机械装置的效率，然后再进行相应的改进和优化。

因此，
深入了解这些概念的公式和实际应用场景，有助于我们更好地理解机械装置的工作原理，从而更好地掌握机械加工和维护的技能。

专项七计算专题重难点29力学计算（2）功功率机械效率【知识梳理】功、功率、机械效率计算主要涉及到速度、机械功和机械功率、功率的计算,涉及的主要公式有：（1）速度的计算：v=s/t（2）机械功计算：W=Fs（3）机械功率计算：P=W/t=Fv（4）杠杆平衡条件：F动L动=F阻L阻（5）机械效率计算：η=W有/W总×100%=G/（nF）×100%。

【易混淆点】1.有用功与总功、额外功、无用功的区别：（1）有用功：对我们有用的功,通常为克服重力或摩擦力所做的功。

（2）总功：动力所做的功。

（3）额外功：对我们无用,但不得不做的功。

（4）无用功：对我们无用的功。

注意：无用功是应该不做的功。

它的有无,都不会影响做功。

（5）关系：总功=有用功+额外功2.在计算滑轮组的有关问题时,对绳子的股数数错：记住,只有与动滑轮相联系的才算,有一股算一股。

3. 在计算滑轮组的有关问题时,对物重及其对应量与动力及其对应量混淆。

建议在审题时,列出对应的量。

【典例分析】【例1】（2020南通32）个人用图示装置在10s内将质量为45kg的货物匀速提升2m,此过程中拉力的功率为120W。

（g取10N/kg）求：（1）有用功；（2）滑轮组的机械效率；（3）若工人用此装置匀速提升其他货物,测得拉力大小为300N,额外功占总功的20%,工人提升货物的重。

【答案】（1）900J （2）75%（3）720N【分析】（1）货物的重力G 物=mg=45kg ×10N/kg=450N ；有用功：W 有=G 物h=450N ×2m=900J 。

（2）拉力所做的总功：W 总=Pt=120W ×10S=1200J ；机械效率：η=W 有/W 总×100%=900J/1200J ×100%=75%。

（3）由图可知：n=3,已知额外功占总功的20%,则此时的机械效率η′=1-20%=80%； 此时的机械效率：η′= W 有W 总 ×100%= Gh Fs ×100%= Gh Fnh ×100%=GnF ×100%,所以提升物体的重力：G=η′nF=80%×3×300N=720N。

功功率机械效率的计算功、功率和机械效率是在机械工程中常用的概念。

在机械领域，功是指对物体施加力使其移动的能力。

功是力和移动距离的乘积，通常用Joule（焦耳）表示。

计算功的公式为：功 = 力× 移动距离× cosθ其中，θ是力的方向和移动方向之间的夹角。

功率是指在单位时间内完成的功的量，即功与时间的比值。

功率的单位是瓦特（Watt），等于每秒钟做的功的数量。

计算功率的公式为：功率=功/时间机械效率是指机械设备从输入能量中转换为有用输出能量的比例。

计算机械效率的公式为：机械效率=有用输出能量/输入能量×100%在实际应用中，常常需要根据给定的条件计算功、功率和机械效率。

下面我们通过一些例子来具体说明如何进行这些计算。

例1：一个货物以100N的力被推动沿着10米的水平面移动。

其中，推力的方向与移动方向成30°，在5秒钟内，完成了这个过程。

我们需要计算所做的功、功率和机械效率。

首先，计算功：功= 100N × 10m × cos30° = 1000J接下来，计算功率：功率=1000J/5s=200W最后，计算机械效率：机械效率=有用输出能量/输入能量×100%=有用输出能量/输入能量×100%=1000J/1000J×100%=100%例2：一台电动机产生了5000W的动力输出，但由于摩擦和其他损耗，只有4600W的功率转移到了有用的工作中。

我们需要计算这个机械设备的机械效率。

首先，计算机械效率：机械效率=有用输出能量/输入能量×100%=4600W/5000W×100%=92%从例子中可以看出，当有用输出能量小于输入能量时，机械效率会小于100%。

这是因为机械设备本身存在能量损耗的原因。

计算功、功率和机械效率是机械工程中的基本计算，在设计和优化机械系统时非常重要。

这些计算可以帮助工程师们评估设备的性能和效率，并优化设计以提高工作效率。

一、有关功、功率、机械效率的说法1. 功：作用在物体上的力和物体在力的方向上移动的距离的乘积叫做机械功；力的大小和距离的长短只能 影响做功的多少，不能决定做功的多少；判断：（1）作用在物体上的力越大，其做功一定越多； （2） 物体通过的距离越长，做的功一定越多；（3） 物体在力的方向上通过的距离越长，做的功一定越多；（10） 功率大表示做功快，也就是在单位时间内做的功多； （11） 机器的功率越大，完成一定的功所用的时间越短；3. 机械效率：有用功和总功的比值叫机械效率；机械效率只反映通过机械做功时，有用功所占总功的比值 大小，或额外功在总功中所占比例大小，不反映具体做功的数量多少及做功快慢情况。

提升的物重、动滑轮的重、摩擦（绳重） 等因素会影响滑轮组的机械效率；一般情况下，使用滑轮组提升重物时，如果提升的物重、动滑轮的重、摩擦（绳重）不变或不计，则所做 功的多少（有用功的多少、额外功的多少、拉力大小及是否省力、物体提升高度、做功时间的长短） 率大小（物体做功快慢、物体移动速度大小）、以及承担重物的绳子的股数等因素都不影响机械效率;（1） （2）2.功率：一段时间内做的功与做功所用的这段时间的比叫功率；功率是比较物体做功快慢的物理量，功率 大即做功快，所做功的多少和所用时间的长短会影响功率，但不会决定其大小； 判断：（1）功率大的机械做功一定快； （2）（3） （4） （5） （6）(7) (8) (9) 做功多的机械功率一定大； 做功时间多的机械功率一定小； 物体做功越多，功率越大； 做功相同，所用时间短的机器功率一定大； 做功快的机器，它的功率一定大； WP 7可知，机器做功越多，其功率就越大；P=Fv 可知，当发动机的功率保持不变的时候，汽车速度的大小与牵引力成反比；WP —可知，只要知道时间t 内机器所做的功，就可以求得这段时间内任一时刻机器的功率 t根据 根据根据功率大的机械机械效率高；机械效率越高，有用功就越多； 做有用功多的机械，机械效率一定高； 机械效率高的机械一定省力； 使用机械提升重物时，总功越大机械效率越低；机械做的有用功占总功的比例越大，机械效率越高； 机械效率较大的，所做的额外功较少； 机械效率较大的，有用功和额外功的比值较大； 机械做的有用功相同，总功越少，其机械效率一定越高； 额外功所占总功比例越小，机械效率越高； 有用功相同时，总功越大，机械效率越高； 使用某滑轮组提升重物时，提升高度越高，所做有用功越多，机械效率越高； 使用同一滑轮组提升同一重物时，使物体上升速度越快，则功率越大，相同时间内做功越多，机械、功（3）（4厂（5）（6）（7厂（8）（9）（10）（11）（12）（13）效率越高；（14）提升物重越大，机械效率越高；（15）机械自身重越小，机械效率越高；2. 工人师傅用如图所示滑轮组做功，第一次将重为 时间为40s ，人所用的拉力是 400N ，第二次将重为 时间为30s ，人所用的拉力是 400N ;请将下表填写完整。

功、功率和机械效率的计算一、功的计算1.功的定义：功是力对物体作用产生的效果，是标量，用符号W表示，单位是焦耳（J）。

2.功的计算公式：W = F × s × cosθ，其中F是力，s是力的作用点的位移，θ是力和位移之间的夹角。

3.静摩擦力和滑动摩擦力的功：静摩擦力的功W = Ff × s，其中Ff是静摩擦力，s是物体的位移；滑动摩擦力的功W = Ff × s × cos180° = -Ff × s，其中负号表示滑动摩擦力的功是负值。

4.重力做功与重力势能的关系：物体在重力场中从一个位置移动到另一个位置，重力做的功等于物体势能的减少量。

二、功率的计算1.功率的定义：功率是单位时间内完成的功，是标量，用符号P表示，单位是瓦特（W）。

2.瞬时功率的计算公式：P = F × v × cosθ，其中F是力，v是物体的速度，θ是力和速度之间的夹角。

3.平均功率的计算公式：P = W / t，其中W是物体在一段时间内完成的功，t是时间。

4.瞬时功率与平均功率的关系：对于匀速直线运动的物体，瞬时功率等于平均功率。

三、机械效率的计算1.机械效率的定义：机械效率是有用功与总功的比值，用符号η表示，没有单位。

2.机械效率的计算公式：η = W_有用 / W_总，其中W_有用是物体完成的有用功，W_总是物体总共完成的功。

3.机械效率与功率的关系：机械效率与功率没有直接关系，但功率越大，机械效率可能越高。

4.提高机械效率的方法：减小摩擦、减小额外功、选择合适的机械结构等。

四、注意事项1.在计算功时，要注意力的方向与位移的方向是否一致，不一致时要乘以cosθ。

2.在计算功率时，要注意时间和速度的对应关系，瞬时功率对应某一时刻的速度，平均功率对应一段时间内的速度。

3.在计算机械效率时，要注意区分有用功和总功，有用功是完成任务所需的功，总功是有用功加上额外功。

课题：功、功率、机械效率复习考点一、机械效率1．有用功、额外功和总功：①有用功：对叫有用功，一般情况下，对，W= 。

②额外功：对但又不得不做的功叫额外功，W= 、。

③总功：与之和，一般情况下，做的功叫总功，W= ；W= ；2．机械效率①定义: 与的比值，用希腊字母“η”表示。

②公式：（；；）。

③机械效率总是，因为。

考点二、测滑轮组的机械效率①实验原理：。

②测量的物理量：物体的重、上升的高度、弹簧测力计的、向上移动的距离。

③实验的器材：钩码、铁架台、细线、滑轮、刻度尺、弹簧测力计。

④提高滑轮组机械效率的方法：a．同一滑轮组，载重，机械效率。

b．相同载重的情况下，动滑轮重力，机械效率。

c．改进机械结构，在滑轮的转轴上加润滑油，以减小摩擦阻力，提高机械效率。

考点三、力学公式典例分析：考点一、功、功率、机械效率【例1】（2012广东）某型号挖掘机的质量3000kg，两履带与地面接触的总面积1.5m2。

挖掘机在6s内将装满铲斗质量为0.75t的泥石送到岸边，挖掘深度H=2m。

（如图乙所示）（取g=10N/kg）求：（1）挖掘机静止在水平地面上不工作时对地面的压强多大？（2）挖掘机每挖一次泥土并水平移送到岸边，对泥土做功多少？（3）若发动机的总功率是20kw，挖泥过程中挖掘机的机械效率多大？【练习1-1】（2012江苏南通）一辆载重卡车连同货物一起的总质量m=4.5×103kg，在F=4.0×103N的牵引力作用下在平直公路上做匀速直线运动，lmin内行驶了900 m取g=10 N/kg，求：(1)卡车连同货物受到重力的大小； (2)卡车受到阻力的大小 (3)牵引力做功的功率【练习1-2】（2012眉山）小雪用三个相同的滑轮组成如图所示的滑轮组，将重为120N的物体匀速提高了4m，若机械效率为80%，不计绳重及摩擦，则每个滑轮重为N．知识点考点二、测机械效率【例2】（2011宿迁）在“探究动滑轮的机械效率”时，某小组利用自重不同的两个动滑轮进行了如图所示的三次测量，数据记录如下：（1）完成表格中第3次数据（a）（b）（c）处的计算，填在下面的横线上：（a）；（b）（c）．（2）通过比较两次实验数据（选填实验序号），可知动滑轮的机械效率与动滑轮的自重（选填“有关” 或“无关”）．（3）小明认为“同一个机械，它的机械效率是一个定值”，通过比较两次实验数据（选填实验序号），可知他的观点是的（选填“正确” 或“错误”）．【练习2-1】（2011年福州市）如图21所示，在“测滑轮组机械效率”实验中，物体重为5.4N。