(机械制造行业)功、功率、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。

功功率和机械效率计算公式功：功是物体由于受到外力而产生的能量转化或传递的过程中所做的功。

在物理学中，功的计算公式可以由下述公式得到：功（Work）=力× 距离× cosθ其中，力（Force）是施加在物体上的力的大小，距离（Distance）是力作用的距离，cosθ是力和移动方向之间的夹角的余弦值。

功单位通常为焦耳（J）或牛·米（N·m），在国际单位制中，1焦耳等于1牛·米。

功率：功率是指单位时间内执行功的速度，它是评估能量转化或传递过程的效率的重要指标。

在物理学中，功率的计算公式可以由下述公式得到：功率（Power）= 功/时间或者功率（Power）= 力× 速度其中，时间（Time）是完成功所需的时间，速度（速率）是物体在一段时间内移动的距离。

功率单位通常为瓦特（W），在国际单位制中，1瓦特等于1焦耳/秒。

机械效率：机械效率是指物体在进行能量转化或传递过程中所做的有效功与总的输入功之间的比值。

机械效率可以通过下述公式计算得到：机械效率（Mechanical Efficiency）= 有效功/总输入功× 100%其中，有效功（Effective Work）是物体在能量转化或传递过程中所做的有用功，总输入功（Total Input Work）是物体接收到的所有输入功的总和。

机械效率通常以百分比的形式表示。

在实际应用中，这些公式可以用于计算各种机械设备的功、功率和机械效率。

例如，对于一个电动机，我们可以通过测量施加在电动机上的力和电动机转动的距离来计算功，然后根据完成这个功所需的时间计算功率，最后通过测量电动机的有效功和总的输入功来计算机械效率。

在以下实例中，我们将使用上述公式来计算一个简单机械系统的功、功率和机械效率：假设我们有一个起重机，重物的重量为1000牛顿（N），起重机每秒抬起重物的高度为2米（m）。

现在我们来计算：1.功：力=1000N距离=2m夹角θ=0°（因为力和移动方向是同一个方向）根据功的计算公式：功= 1000 N × 2 m × cos(0°)=2000J2.功率：功=2000J时间=1s根据功率的计算公式：功率=2000J/1s=2000W3.机械效率：有效功=2000J（假设所有输入的功均被转化为有用功）总输入功=2000J（假设没有能量损失）根据机械效率的计算公式：机械效率=2000J/2000J×100%=100%这个例子中，起重机完成了2000焦耳的功，功率为2000瓦特，并且机械效率达到了100%。

第一次课功率和机械效率环节一：区分功率和机械效率基本概念功率：单位时间内做功的多少机械效率：有用功占总功的比值意义功率：描述做功快慢的物理量（小明同学作业写得很快，C罗一场比赛射门频率很高）机械效率：描述做功效率的物理量（小王同学作业正确率很高，梅西一场比赛进球数很多）类似单位功率：速度，频率机械效率：效率，正确率与功的关系功率：功率=功/时间，但与功的多少，时间的长短无关，功率大只代表做功快，学生作业多是不是就代表他写字速度做的快？机械效率：机械效率=有用功/总功*100%，与有用功和总功的多少无关，机械效率高只代表有用功所占的比例高相互关系功率和机械效率彼此没有直接的关系，功率大不代表机械效率高，机械效率低也不代表功率就一定低，写字速度快与作业正确率没有直接关系。

单位和公式记忆功率：（1）功率的计算公式是，其中表示功率，表示功，表示时间。

（2）功率的单位是，又叫简称。

机械效率：（1）机械效率的计算公式是（2）因为有用功总功，所以机械效率100%。

（填：< 、>、=）课堂反馈：一、判断题（1）功率大的机械做功一定多。

（）（2）额外功与总功的比值越大，机械效率越小。

（）（3）做功时间越短的机械，功率一定越大。

（）（4）机械效率大的机械一定既省力又省功。

（）（5）机械效率越低的机械，做功一定很慢。

（）（6）机械效率越高，则机械做的有用功越多。

（）（7）机械做的总功越少，机械效率也越低。

（）（8）相同时间内，做功越多的机械机械效率一定很高。

（）（9）在总功相同时，机械效率高的机械，有用功就越多。

（）二、功率和机械效率的简单计算1．拖拉机发动机功率是80kw，合____W=____J／S．其意义表示____ 。

2．举重运动员把2000N的杠铃在2s内举高1．8m后又在空中保持4S，则该运动员前2s 的功率是____W，后4S的功率是____W．3．使用滑轮组提起20N的重物，使它上升0.4m，拉力为8N，拉力的作用点上升了1.2m，拉力对滑轮所做的功为____J，这个功叫____功。

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。

机械效率公式全部
机械效率是指机械设备的输出功率与输入功率之比，通常用百分数表示。

机械效率公式如下：
机械效率（η）= 输出功率÷输入功率×100%
其中，输出功率指机械设备输出的有用功率，输入功率指机械设备输入的总功率，包括有用功率和无用功率。

在实际应用中，机械效率还可以根据不同的输入和输出形式进行分类，常见的机械效率公式包括：
1. 传动效率公式
传动效率是指传动机构输出功率与输入功率之比，通常用百分数表示。

传动效率公式如下：
传动效率（η）= 有用输出功率÷输入功率×100%
其中，有用输出功率指传动机构输出的有用功率，输入功率指传动机构输入的总功率，包括有用功率和无用功率。

2. 泵效率公式
泵效率是指泵输出功率与输入功率之比，通常用百分数表示。

泵效率公式如下：
泵效率（η）= 有用输出功率÷输入功率×100%
其中，有用输出功率指泵输出的有用功率，输入功率指泵输入的总功率，包括有用功率和无用功率。

3. 发电机效率公式
发电机效率是指发电机输出电功率与输入机械功率之比，通常用百分数表示。

发电机效率公式如下：
发电机效率（η）= 输出电功率÷输入机械功率×100%
其中，输出电功率指发电机输出的电功率，输入机械功率指发电机输入的机械功率，包括有用功率和无用功率。

以上是机械效率的常见公式，不同的机械设备有不同的效率计算方法，需要根据具体情况进行计算。

《功、功率和机械效率》专题复习课教案一、复习课教学目标：1、 通过知识要点复习和习题练习，理解功(有用功、总功、额外功)、功率和机械效率的概念。

2、 理解公式W =FS 、P=W /t=F v 和η=总有用W W =nF G FS Gh ，并会运用它们；学会用其它知识（如P=UI 、W=mgh=ρgvh 、力的分析等）与本部分知识结合的综合解题能力。

3、 熟悉这些年这部分知识的升学试题的特点，了解出题方向，掌握基本的解题思路，提高应试能力。

4、 锻炼克服困难的能力和意志，磨练出解题意志和心理承受能力。

二、复习知识要点：1、 功：（1） 做功的两个必要条件：物体受到力的作用，物体在力的方向上移动了距离。

（2） 做功的实质：使物体的动能、势能或内能发生了变化。

（3） 功的公式：W =FS 公式中的单位要求：此略（4） 对功的适应性练习（以下内容在复习时插入讲课中，不需要停下课操作）：A 、 判断是否做功问题：a 、用50N 的拉力拉物体，物体不动。

答： 。

b 、正在光滑的水平冰面上自个做匀速滑行的冰块。

答： 。

c 、小明满头大汗地举着杠铃，一动也不动。

答： 。

d 、搬起一块石头。

答： 。

e 、用水平方向的力把桌子推动了。

答： 。

B 、 判断做功的力问题：a 、 重为50N 的物体在15N 的水平拉力作用下，匀速水平运动。

b 、 足球在球场上快速运动，最后停了下来。

c 、 重为20N 的物体在15N 的竖直向上的拉力作用下，下降了2米，落回地面。

C 、 简单计算题：a 、物体甲重为20N ，在15N 的水平推力作用下，匀速前进了2米。

推力做的功为 J ；重力做的功为 J 。

b 、物体甲、乙的质量之比为2:3，在分别受到30N 和50N 的拉力作用下，均沿着水平地面匀速运动，所前进的距离之比是5：3，则拉力对它们做的功的是 。

（5）功的原理：适用任何机械都不省功（但可以省力）。

2、 机械效率（1） 有用功：对我们是有用的，是我们所需要的功。

机械效率与功率“机械效率”与“功率”是两个重要的物理概念，又是两个完全不同的物理量，同学们必须弄清其物理含义，才不至于遇到这类问题时束手无策，甚至出现错误。

功率是单位时间内完成的功，它是描述物体做功快慢程度的物理量，功率的大小并不是由做功的多少确定。

因此，功率大，不一定做功多；反之，做功多，不一定功率大。

提高功率的方法是增加做功的同时减少做功所用的时间。

如提一桶水上同样高的楼，快步上比慢步上的功率大（做功一定，时间短，功率大）；在相同时间提两桶水上楼比提一桶水（桶完全相同）上楼的功率大（时间相同，做功越多，功率越大）。

机械效率不能理解为工作效率，它是机械做有用功与总功的比值，是反映机械性能优劣程度的一项重要指标。

由于总功等于有用功和额外功之和，即有用功只占总功的一部分，显然有用功所占的比例越大，机械对总功的利用率就越高，这个机械的性能就越好。

那么，又怎样理解有用功和额外功呢？有用功是工作时，人们需要的有用的功，是符合人们做功的目的功；额外功是工作时，人们不需要又不得不做的功。

如用桶从井里提水，人对水做的功是有用功，人对桶做的功是额外功；若把掉到井里的桶提起来，人对桶做的功是有用功，人对桶中残留的水做的功是额外功。

有人认为机械效率越高，机械做功就越多，这是错误的，因为在有用功一定时，做的总功越多，W 有/W 总的值就越小，机械效率就越低；再则，机械效率越高，有用功也不一定多。

因为只要总功少，有用功就可能很少了。

可见，要提高机械效率应在总功一定时，增加有用功；只有当机械的额外功一定，增加有用功可以提高其机械效率；但当机械所做的有用功一定时，减少额外功也可提高机械效率。

如用一只桶提水上同一层楼，提一桶水比提半桶水的效率高。

因为对桶做的额外功一样时，有用功越多，机械效率越高（η= 总有W W = 额有有W W W =有额W W /11+，因W 有变大，1+W 额/W 有变小，η变大）。

如果用相同容积而质量不同的铁桶和塑料桶提满水上相同高度的楼，虽然有用功一样，但对塑料桶的额外功少，所以效率高（η= 总有W W = 额有有W W W += 有额W W /11+，因W 额变小，1+W 额/W 有变小，η变大）。

机械效率名词解释
机械效率是指有用功跟总功的比值。

如果用η表示机械效率(常用百分数来表示)，那么η=W有用/W总×100％。

机械效率的特点
(1)没有单位。

(2)由于摩擦和机械本身重量的存在，所以额外功是不可避免的，所以机械效率总是小于1。

(3)它的大小只跟物体重量和机械重量有关．同一机械所挂物体越重，效率越高；提同一重物，机械重量越轻、摩擦越小，机械效率越高，它的大小跟物体上升高度及绳子股数无关。

机械效率的计算
机械的输出功与输入功之比称为机械效率，根据不同的已知量，可分别用下述几种形式来计算机械效率。

(1)功形式：η=输出功÷输入功
=\frac{W_r}{W_d}=1-\frac{W_f}{W_d}
(2)功率形式：η=输出功率÷输入功率
=\frac{N_r}{N_d}=1-\frac{N_f}{N_d}
(3)力形式：η=理想驱动力÷实际驱动力
=\frac{F_0}{F}
(4)力矩形式：η=理想驱动力矩÷实际驱动力矩
=\frac{M_0}{M}
对于由许多机器组成的机组，它的总效率计算可按下述三种不同的情况进行。

机械效率的意义：
①机械效率是标志机械做功性能好坏的物理量，机械效率越高，这个机械的性能越好。

②机械效率的高低并不决定使用机械是省力还是费力，效率高只说明有用功在总功里所占的比例大；省力还是费力是指做一定的有用功时，所用动力的大小，机械效率高不一定省力。