功和功率知识点

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(一) 功

1) 概念:如果物体受到力的作用,并沿着力的方向移动一段距离,这个力就对物体做了功

2)做功的两个必要因素,缺一不可:

a)一是要有力的作用

b) 二是物体沿着力的方向通过一段距离。(注意力作用的阶段性)

3)三种情况对物体没有做功(适当加点分解原理)

a)有力作用在物体上,但物体没动

b)有力作用在物体上,物体也通过了距离,但物体移动距离的方向跟这个力的方向垂直。如手提水桶在水平面上运动一段距离

c)物体通过了距离,但在物体通过距离的方向上没有力的作用

4)功的计算和单位:

计算:在物理学中,把力与物体沿力的方向移动距离的乘积叫做功。

功用W表示W=FS(其中力的单位是N,距离的单位是m)

b)单位:焦耳符号:J

5) 功的原理

a)使用机械时,人们所做的功,都不会少于不用机械时直接对物体做的功,即使用任何机械都不能省功

b) 在使用机械做功时,由于机械有重力,机械之间存在摩擦,所以人们要克服重力和摩擦做功。

c)在理想的情况下,即不考虑机械自身的重力和摩擦的情况下,人们使用机械时所做的功等于不用机械时直接用手做的功。

d)既然使用机械不省功,为什么还要使用机械?

①这是由于使用的机械有的可以改变力的方向、有的可以省力、有的既能省力又能改变力的方向、有的可以省距离、有的还可以改变做功的快慢

②运用功的原理可以推导出使用斜面的省力公式

为:F=hG/s

=Gh

直接用手做功:W

1

使用斜面做功:W

=Fs

2

=W1,则F=hG/s

根据功的原理:W

2

(二) 机械效率

1) 相关概念:

a) 有用功:利用机械做功时,对人们有用的功叫做有用功。

b)额外功:利用机械做功时,人们不需要但又不得不做的功叫做额外功。它是由于摩擦、机械自重等原因而不得不做的功。

c) 总功:人在利用机械达到目的过程中实际做的功叫做总功。

W 总=W 有用+W 额外

2) 怎样区分总功和有用功

判断有用功合总功的关键是:明确在具体问题中做功要达到的目的。

例如,用滑轮组提升物体时,我们的目的是要把物体提升一定的高度,因此所做的有用功为W 有用=Gh ,h 为物体被提升的高度,G 为物体所受的重力。而人在提升物体的同时,还要

克服摩擦和动滑轮的重量而做功,所以此时人对滑轮组所做的功就是总功,它等于人对绳的拉力F 与绳在拉力下移动的距离S 的乘积,即W 总=FS

又如,在用斜面提升物体时,我们的目的是要把物体提升到某一高度,因此所做的有用功为W 有用=Gh ,其中G 为物体所受的重力,h 为物体被提升的高度。而人在斜面方向拉动物体

的过程中,还要克服物体与斜面间的摩擦做功,所以人做的总功为人对物体的拉力F 与物体在拉力方向移动距离S 的乘积,即W 总=FS 。

再如,当用桶从井口提水的时候,我们的目的是提水,所以人对水做的功才是我们的有用功,而提水时不得不提起桶,所以对桶做的功是额外功。而从井里捞桶的时候,我们的目的是打捞桶,因此对桶所做的功是有用功,而附带提起的水对我们来说是没用的,所以这时候对水所做的功是额外功。

3)机械效率:

a)定义:有用功跟总功的比值叫做机械效率,用η=W 有用/W 总

b) 因为在使用机械时,有用功总小于总功,所以机械效率总小于1

c)怎样判定机械效率的高低:由η=W 有用/W 总=W 有用/(W 有用+W 额外)知:

①总功一定,有用功越多,或额外功越少,机械效率越高

②有用功一定,总功越少,或额外功越少,机械效率就越高

③额外功一定,总功越多,或有用功越多,机械效率越高

d)如何提高机械效率:

①改进结构,使它更合理,更轻巧,减小因克服机械本身的重而做的额外功

②定时润滑,是机械处于良好的运转状态,减小因克服无益摩擦而做的额外

4)影响滑轮组和斜面机械效率的因素

a)影响滑轮组机械效率的因素滑轮组的机械效率为

η=W 有用/W 总=Gh/FS=Gh/Fnh=G/nF

(n 为与动滑轮相连的绳子的段数或承担重物重的绳子的段数,S=nh )

使用滑轮组来提升物体时,机械间的摩擦越小,动滑轮越轻,滑轮组的机械效率越高。 若不计绳重及摩擦时,滑轮组的机械效率为

η=W 有用/W 总=W 有用/(W 有用+W 额外)=Gh/(G+G 动)*h=G/(G+G 动)=1/(1+G 动/G)

由此可见,在不考虑绳重及摩擦时,一个滑轮组的机械效率的大小仅与滑轮的重量及物体的重量有关,而与提升的高度和滑轮缠绕方式无关。被提升的重物越重,滑轮组的机械效率越高,在提升相同的重物时,动滑轮重量越小,机械效率越高。

提高滑轮组的机械效率的方法:①增大物体重力②减小动滑轮的重力③减小轮和轴间的摩擦

b)影响斜面机械效率的因素斜面的机械效率为

η=W 有用/W 总=Gh/FS

斜面的机械效率跟斜面的光滑程度和斜面的倾斜程度有关。斜面倾斜程度相同时,斜面越光滑,斜面的机械效率就越高;光滑程度相同时,斜面越陡,斜面的机械效率就越高。

5)理解机械效率时,应该注意的几个问题

a)由于有用功总小于总功,所以机械效率总小于1

b)机械效率的高低与是否省力、重物被提升的高度及承担物重的绳子段数的多少等因素无关

c)η=W 有用/W 总,机械效率的高低是由有用功和总功两个因素决定的,因此不能说有用功越

大,机械效率就越高或总功越大,机械效率就越低

d)同一滑轮组在不同情况下机械效率不一定相同

(三)功率

1)概念:单位时间内所做的功叫做功率

2)物理意义:功率是表示物体做功快慢的物理量

3)计算公式及单位:P=W/t ,单位:瓦特 符号:W 。其中功的单位是J ,时间的单位是S 推出公式:对于在力F 作用下,沿力的方向做匀速直线运动的物体,若果物体的运动速度是v ,则功率为: P=W/t=Fs/t=Fv

4)理解概念时注意:

a)功率的大小由功率和时间两个因素决定,一个物体做的功多,其功率不一定就大

b)机械效率和功率都可以用来衡量机械的性能,但两者的意义不同。对于一台机械来说,它的机械效率与功率没有任何联系。功率大的机械,它的机械效率不一定高;机械效率高的机械,它的功率也不一定大。

使用机械时,我们总希望机械效率越高越好;而选用功率时,只要配套就行。