八年级物理下册课件(沪科版)：第十章专题五 功和功率的计算

(2)小明踮脚过程中克服重力做功的功率。 解：小腿肌肉对脚的拉力做的功：W 拉力＝F1h＝ 400 N×0.09 m＝36 J；小明踮脚过程中克服重力做功等于 小腿肌肉对脚的拉力做的功，等于 36 J；小明在 1 min 内完成 50 个双脚同时踮起动作，则小明踮脚过程中克服 重力做功的功率：P＝Wt ＝366J0×s50＝30 W。
(1)小腿肌肉对每只脚的拉力。 解：由图知，动力 F1 的力臂 l1＝8 cm ＋4 cm ＝12 cm ＝ 0.12 m；重力的力臂 l2＝8 cm＝0.08 m； 根据杠杆的平衡条件：F1l1＝F2l2，则小腿肌肉对两只脚 的拉力：F1＝Fl21l2＝Gl1l2＝6000N.1×20m.08 m＝400 N，则小腿 肌肉对每只脚的拉力：F′＝12F1＝12×400 N＝200 N。
人做的功为________J，千斤顶 的效率是________%。
【点拨】v 物＝ht ＝0.048sm＝0.02 m/s；W 总＝Fs＝100 N×
1
m＝100
J；η＝WW有总用×100%＝1
00答案】0.02；100；80
2．如图所示，杠杆在竖直向下拉力F的作用下将一物体缓 慢匀速提升，下表是提升物体时采集到的信息：
(3)当物体与地面的摩擦力为1 500 N时，体重为500 N的 小熊竖直向下拉绳，还能用此滑轮组拉动物体吗？用 计算结果说明。
解：由图可知，n＝3，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，当
f3＝1 500 N 时，拉动物体需要的拉力：F3＝13(f3＋G 动)＝
1 3×(1
500
N＋100
N)≈533
N，小熊的重力为
8．【中考•桂林】小熊在课外实践活动中，用如图甲所示 的滑轮组匀速拉动放在树下一水平面上的不同物体， 物体受到的摩擦力从100 N开始逐渐增加，每次物体被 拉动的距离均为1 m。根据测量

4、变形公式： W=Pt t=W／P
5、功率的单位：瓦特（瓦）符号W千瓦（kw）
1W＝1J/s，1kW＝1000W，
6、1W的物理意义： 1W即1J/S，表示物体１s的时 间内做功1J。
练习
功率70W表示什么意思？
功率70W表示机械在1s内做了70J的功．
功率70W和450W功率哪个大？做功哪 个快？为什么？
-20-
-21-
4． 如图所示的是某公司新推出的新能源汽车，其质量为 1000kg，该汽车在平直公路上匀速行驶时的速度为20m/s。 （1）若汽车受到的阻力为车重的0.15倍，求汽车牵引力的功 率。 （2）若汽车匀速行驶时功率不变，行驶5min，求汽车牵引力 所做的功。
-22-
-23-
5． 如图，为迎宾路高架桥的部分路段示意图，水平路面AB ＝200m、斜坡BC＝120m、坡高CD＝6m。搭载乘客后总重 为G＝1.5×105N的公交车，轮胎与水平路面总接触面积为 0.4m2．当它以恒定功率P1匀速通过AB段时，用时t1＝20s ；以恒定功率P2匀速通过BC段时，用时t2＝16s。公交车在 AB段和BC段行驶时受到的阻力始终是车总重的0.01倍。请 完成下列问题： （1）求出公交车静止在水平地面时对地面的压强，以及通过 BC段时的速度。 （2）公交车通过AB段时，牵引力的功率P1是多少瓦特？ （3）公交车通过BC段时，牵引力的大小为多少牛顿？
-27-
-28-
7． 2007年4月28日，新型高速列车“和谐”号动车组开始驰骋 在主要铁路线上，从而拉开了全国铁路第六次大提速的序幕 。CRH2型动车组由5节车厢组成，车组最大牵引功率为 4800kW．当列车以最大速度在平直轨道上行驶时，匀速行 驶10s通过的路程为800m。问： （1）最大速度是多少？ （2）当列车以最大速度行驶时，所受的阻力是多少？

总结
如果本题改为“小明要将一只掉到井中的水桶捞出来， 捞起的桶中带着一部分水”的话，那么所要完成的任 务就不再是“打水”，而是“捞桶”了。此时，克服 桶重做的功为有用功，而克服桶中所带水的重力做的 功就为额外功了。可见，分析有用功和额外功要根据 具体的问题情境来进行。
(中考·广州)人直接用F1的力匀速提升重物，所做的功 是W1，若人使用某机械匀速提升该重物到同一高度， 人的拉力为F2，所做的功是W2，则( ) A．F1一定大于F2 B．F1一定小于F2 C．W2一定大于W1 D．只有F2大于F1，W2才大于W1
1 关于简单机械，下列说法中正确的是( ) A．使用滑轮组不仅能省力、省距离而且能省功 B．做功越多的机械，其机械效率就一定越高 C．额外功在总功中所占的比例越小，机械效率 越高 D．先进的机械，它的机械效率可以大于100%
2 (中考·丹东，多选题)用如图所示的滑 轮组提起重300 N的货物，人所用的 拉力为200 N，绳子的自由端被拉下 1 m，在此过程中，下面说法正确的 是( ) A．人的拉力所做的总功为200 J B．滑轮组提升货物所做的有用功为100 J C．额外功为50 J D．滑轮组的机械效率为75%
(1)由前4组实验数据知，s＝3h，所以滑轮组由3段绳
子承担物重，因此应从动滑轮绕起，如图所示；(2)实
验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，这样才能准
确测出拉力的值；(3)① W有用 100% Gh 100%
4N
0.1m
100%
66.7%
W总
Fs
；②由图知，弹簧测力计的
2N 0.3m
分度值为0.2 N，所以其示数为1.6 N；(4)第1、2组数
(5)由表中第3、4组数据可知，同一滑轮组的机械效率 与摩擦和_被__提__升__的__物__重__有关；

我来到学校的时候已经是7时35分了。进入校门的时候，有一位老师摸了摸我的头，微笑着说： “跳跳，你真厉害，考了个全班第一！”我腼腆的笑了笑。
“老师，同学们，早上好！”一个声音从广播里传出来，“现作文在公布全级期末考试成绩排名前 二十名同学的名单……”顿时，大家都安静了下来，心里既紧张又充满了期待。“第四名，202， 王跳跳。第五名……”这时全班同学都尖叫了起来，纷纷看着我，眼里充满了羡慕。我也开心得差 点就跳起来了。
动滑轮重一定,物重越大，机械效率 越高。 物重一定，动滑轮越重，机械效 率低。
影响滑轮组机械效率的因素：G物、G动、 绳重和摩擦
三、理解机械效率的含义
起重机的机械效 率是45%，它表 示什么意思？
使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功 的比值是45%，也可以说有用功在总功中所占
的百分比是45%，另外的55％是额外功。
1
对沙子做功
2
对沙子做功
3
对沙子做功
1 对桶做功
2 对桶做功 3 对口袋做功
克服身体重做功对滑轮Fra bibliotek功对滑轮做功
一、机械效率：
1．定义：有用功跟总功的比值。
2．公式： W有
W总
3．用百分数表示。总小于1。
总之， 要找到一个做 功过程中的有用功，我们 必须先明确做功的目的， 然后才可以确定有用功。
变”）
1
对沙子做功 600J
2
对沙子做功600J
3
对沙子做功600J
1 对桶做功
3120J
2 对桶做功
780J
3 对口袋做功
690J
2520J
180J
90J
克服重力做功
对滑轮做功
对滑轮做功

沪科版八年级下册物理 精品配套课件
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第十章 பைடு நூலகம்械与人
第三节 做功了吗
1
课堂讲解
•力学中的功 •功的计算
2
课时流程
逐点 导讲练 课堂 小结 当堂 检测 课后 作业
思考：请说出下列词语中“功”的含义：
功劳
立功——
贡献
大功告成
事半功倍——
成效
在物理学中，什么是力学中“功”的物理概念呢？
= 1 N· m
知2－讲
用1N的力使物体沿着力的方向移动1m的距离，则该 力对物体做了1J的功。 说明： 1. 使用W＝Fs 时，注意单位的统一。 2. 做功的多少只由W＝Fs决定，与物体的质量，速 度，运动方向，是否有摩擦无关。
知2－讲
公式W＝Fs的运用 力和物体移动的 同体性 力和物体移动 距离必须对应 同段时间。 同向性 同时性 初中阶段力和物 体移动距离在方 向上必须一致。 距离必须对应同
1 若一果农挑起两筐苹果站着不动，他对这两筐苹 果做功了吗？为什么？
解：没做功。因为果农站着不动，苹果没有在竖
直方向上通过距离，所以没做功。 2 在水平地面上，用60 N的水平拉力拉重100 N的木 箱，使木箱沿拉力方向前进5 m，拉力所做的功等 于_____J 。 300 ，重力所做的功等于_____J 0
【导引】
本题中表述的四种情景，既有力也有距离，但如果力
和运动的方向垂直，这种情况下力不做功。
知1－讲
总 结
力对物体做功，一要有力，二要有距离，三是距 离必须在力的方向上。
知1－练
1 【中考· 北京】水平地面上的购物车在水平推力的 作用下，沿推力的方向运动了一段距离，则下列 判断中正确的是( C ) A．重力对购物车做了功 B．支持力对购物车做了功

(2) 若杠杆是一根材料均匀的硬棒，将重物提升的高度h为 0.1 m，小明使用杠杆所做的有用功W有为多大？若此时 杠杆的机械效率为80%，则杠杆自身的重力为多少？
解：有用功：W 有＝Gh＝20 N×0.1 m＝2 J， 总功：W 总＝Wη有＝820%J ＝2.5 J， 额外功：W 额＝W 总－W 有＝2.5 J－2 J＝0.5 J， 因为摩擦忽略不计，所以 W 额＝G 杆 h，杠杆自身重力： G 杆＝Wh额＝00..15mJ ＝5 N。
3．小熊在课外实践活动中，用如图甲所示的滑轮组匀速拉 动放在同一水平面上的不同物体，物体受到的摩擦力从 100 N开始逐渐增加，每次物体被拉动的距离均为1 m。 根据测量结果画出了该滑轮组 的机械效率与物体受到的摩擦 力的关系图像，如图乙所示， 不计绳重和轮与轴间的摩擦。
(1) 由图乙可知，当物体受到的摩擦力为100 N时，滑轮组 机械效率是多少？
【点拨】当已知滑轮组的机械效率 η，不计绳重和机械摩擦， 求动滑轮重 G 动或物重 G 物大小时，应选用机械效率公式 η＝ WW有 总×100%＝GF物sh×100%＝GFn物×100%＝G物G＋物G动×100%及其变 形式进行求解。例如，本题中的机械效率 η＝f＋fG动×100%。
解：由图乙可知，当物体受到的摩擦力为100 N时，滑 轮组机械效率是50%。
(1) 10 s内汽车对绳的拉力所做的功； 解：汽车对绳的拉力所做的功： W＝Pt＝1.2×105 W×10 s＝1.2×106 J；ຫໍສະໝຸດ (2) 汽车对绳的拉力大小；
解：10 s 内货物移动的距离：s 物＝vt＝2 m/s×10 s＝20 m， 由图知，n＝3，拉力端移动距离：s＝3s 物＝3×20 m＝60 m， 由 W＝Fs 可得汽车对绳的拉力： F＝Ws ＝1.26×01m06 J＝2×104 N；

A.W1
1 2
W2
B．W1＝W2
C．W1＝2W2
D．W1＝4W2
一 二、功率
1.比较做功的快慢的方法 ①做相同的功,比较所用的时间,所用时间越 短 ,做功越快. ②在相同时间内,比较做功的多少,做功越 多 ,做功越快. 2.定义:在物理学中,一段时间所做的 功 与做功所用的这段 时间 的比. 3.公式:
（2）松开手后,书箱仍向前滑行了1 m,小明没有对书箱施力， 这个过程中没有做功；
（3）书箱所受重力的方向竖直向下，书箱水平运动，重力 没有做功。
【例题3】用大小相同的力F，作用在质量不同的物体上，使 它们分别在同一水平面上沿力的方向移动相同的距离s（如
图所示），F所做的功分别为W1和W2，则（B ）
由于汽车做匀速直线运动，则牵引力和阻力是一对平衡力， 故阻力为3000N。
【例题6】如图所示的铁块重力G=4 N,被吸附在竖直放置且足够长
的磁性平板上,当它在竖直方向上拉力F=6 N的作用下向上匀速运
动,则铁块受到的摩擦力为
N.铁块此时速度v与时间t的关系图
像如图(乙)所示,4 s内拉力F做的功是
第十章机械与人复习 功、功率和机械效率
一 一、功
1.定义:物理学中把 力 和物体在力的方向上 移动距离 的乘积. 2.做功的两个必备条件： ①作用在物体上的 力 ; ②物体在力的方向上移动的 距离 . 3.功的计算公式:W= Fs . 4.功在国际单位制中的单位: 焦耳 ,用符号 J 表示,1 J= 1 N·m.
【例题1】如图所示，力对物体做功的是（ C ）
A.被踢出去的 足球向前运动 一段距离
B．用力搬石 C．提着桶在水 D．用力将 头，搬而末动 平路面上前进 鸡蛋举高

解：(1)材料受到的重力： G＝mg＝1.6 kg×10 N/kg ＝16 N；
(2)容器中水受到的重力：
G水＝m水g＝ρ水gV ＝1×103 kg/m3×10 N/kg×2 000＝G容＋G水＝8 N＋20 N＝28 N， 材料未放入容器前，容器对水平地面的压强：
解：(1)它的重力：G＝mg＝20 kg×10 N/kg＝200 N；
(2)机器人运动的路程：s＝vt＝0.5 m/s×60 s＝30 m， 此过程中牵引力所做的功：W＝Fs＝50 N×30 m＝1 500 J；
(3)此过程中牵引力的功率：P＝ ＝
＝25 W。
类型2：与杠杆有关的综合计算 2．小军发现一个质量为1.6 kg、不吸水的新型圆台体建筑材料，他只有 量程为 5 N的弹簧测力计，设计了如图所示装置进行实验。重为 8 N、底 面积为100 cm2的薄壁容器M内盛有2 000 cm3的水，容器M置于水平地面， 当轻质杠杆在水平位置平衡时竖直向上的拉力F为1.5 N，此时材料浸没在 水中静止且未触底，g取10 N/kg。求： (1)材料受到的重力； (2)材料未放入前容器对水平地面的压强； (3)材料的密度。
类型1：功和功率的计算 1．如图所示，某公司研发的智能服务机器人，它具有净化室内空气、陪 伴老人谈天漫步等功能。已知它的质量是20 kg，若它在50 N的牵引力作 用下，以0.5 m/s的速度在水平地面匀速直线行驶60 s，求：(g取10 N/kg) (1)它的重力； (2)此过程中牵引力所做的功； (3)此过程中牵引力的功率。
η＝ ×100%＝
×100%≈88.9%。
4．边长为0.1 m、重为20 N的实心正方体A放置在装有水的容器底部，水 深0.45 m，容器底面积为200 cm2。现用图甲所示的滑轮组将其匀速提升 (忽略绳重、摩擦)，滑轮组绳子自由端的拉力为F，物体A下表面到容器 底部的距离为h，F与h的关系如图乙所示。(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)求： (1)A未露出水面时所受的浮力； (2)A完全脱离水面后滑轮组的机械效率； (3)A完全脱离水面后水对容器底的压强。

(2)η
＝
W W
有 总
×
100%
＝
70 100
J J
×
100%
＝ 70 % 。
(3) 方法一：不计绳重和摩擦
N － 350 N ＝ 150 N 。
，G 动 ＝ nF － G 物 ＝ 2×250
方法二：不计绳重和摩擦
，W
额＝
G
动
h ，G
动＝
W额 h
＝
30 0.2
J m
＝ 150 N 。
五、滑轮机械效率 重点微视
机械效 率η/% 47.6
47.6
60.6
（1）实验中应竖直向上__缓__慢____拉动弹簧测力计。 (2)第4次实验测得的机械效率为__6_6_._7___%。 (3)比较__1_、__2___两次实验，小组同学发现：同一滑轮组的机械效率与重物被 提升高度无关；比较第3、4次实验数据可知，同一滑轮组，_所__提__升__钩__码__的__重__力_越 大，机械效率越高。第4次拉力做的额外功与第3次相比___增__大___(选填“增 大”“减小”或“不变”)，由此可见，机械效率提高的原因是：___ ___有__用__功_增__大__比___额__外__功__增__大___得__多__得__多__，__从__而__使__有__用__功__在__总__功__中__所__占__的__比__值__增大
四、如何提高机械效率
1、减小机械自重，改进机械的结构使它 更合理、更轻巧
2、 减小机械间的摩擦等来减小额外功。
3、加强机械运动部位的润滑,在使用中按 照技术规程经常保养，使机械处于良好状态
4、在使用同一机械时尽可能增大有用功 ，如增加每次提升重物的重力。

1 对桶做功
3120J
2 对桶做功
780J
3 对桶做功
690J
2520J
180J
90J
克服重力做功
对滑轮做功
对滑轮做功
19%
76%
86%
讨论
有没有机械效率为100%的机械？为什么？
答：没有！因为任何机械本身都受到重力作 用，相对运动的零件之间又存在摩擦。 所以使用任何机械，除了有用功之外都 不可避免地要做额外功，导致有用功总
总功：有用功和额外功的和叫总功。 思考：
有用功、额外功、总功之间满足什么关系？
W总=W有+W额
请计算出有用功、额外功和总功分别是多少？
1
对沙子做功 600J
2
对沙子做功600J
3
对沙子做功600J
1 对桶做功
3120J
2 对桶做功
780J
3 对桶做功
690J
2520J
180J
90J
克服重力做功
W有 1800J 83.3%
W总 2160J
谢谢
％是额外功．
1
对沙子做功 600J
2
对沙子做功600J
3
对沙子做功600J
1 对桶做功
3120J
2 对桶做功
780J
3 对桶做功
690J
2520J
180J
90J
克服重力做功
对滑轮做功
对滑轮做功
请算出刚才的三种办法中有用功在总功中占的百分比。（η ）
1
对沙子做功 600J
2
对沙子做功600J
3
对沙子做功600J
小于总功，因此机械效率总小于1