《第14讲 功、功率和机械效率》

(3)当物体与地面间摩擦力达到最大 f3＝1600 N 时，作用在绳子自由端
的拉力为 F 最大＝13(f3＋G 动)＝13×(1600 N＋200 N)＝600 N，因为 F 最大＝600
N>G＝500 N，所以该同学无法拉断绳子。
类型三 利用组合机械提升物体 5．某工人用如图所示的装置把一重为1200 N的箱子从斜面底端匀速 拉到顶端用时10 s，已知斜面长6 m、高2 m，此装置的机械效率为80%( 滑轮重、绳重、滑轮与绳之间的摩擦均不计)。求： (1)拉力F。 (2)拉力F做功的功率。 (3)箱子和斜面间的摩擦力。
(1)当该乘客站立在静止的轿厢内时，双脚的受力面积为500 cm2，则 乘客对轿厢的压强为多少帕？
(2)电动机在电梯启动上升12 s内，消耗的电能是多少焦？(已知电动 机对轿厢所做的功等于其P－t图象与时间轴所围成部分的面积大小)
(3)电梯配重的质量为多少千克？
解：(1)乘客对轿厢的压力 F＝G＝mg＝70 kg×10 N/kg＝700 N，乘客 对轿厢的压强 p＝FS＝500×70100N－4 m2＝14000 Pa (2)前 2 s 做的功 W1＝12×2 s×7000 W＝7000 J，后 10 s 做的功 W2＝Pt＝4000 W×10 s＝40000 J，12 s 内做的总功 W＝W1＋W2＝7000 J＋40000 J＝47000 J，消耗的电能 W′＝ 8W0%＝478000%0 J＝58750 J (3)后 10 s 的速度 v＝st＝2100ms ＝2 m/s，由 P＝Wt ＝
＝
3×103
kg/m3
(3)
物
体
浸
没
在
水
中
时
机
械
效

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。

图4-2-2
典型例题解析
设物体在匀速运动时受到的阻力为f 解：(1)设物体在匀速运动时受到的阻力为 设物体在匀速运动时受到的阻力为
则 f = 1 1 G = × 2 . 4 N = 2 . 4 × 10 10 10
3
N
∴F=103 N (2)由即时功率公式 由即时功率公式P=F·v 由即时功率公式 P 150 得v 绳 = = 3 m / s = 0.15m / s F 10 v绳 v物 = = 0.15m / s = 5cm/s 3
A
巩固练习
2.如图4 的物体A 2.如图4-2-3所示，用滑轮组拉着重为600 N的物体A沿水 如图 所示，用滑轮组拉着重为600 N的物体 平方向匀速移动， s内物 体移动了8 m，拉力F 平方向匀速移动，在40 s内物 体移动了8 m，拉力F做的 功为1280 功为1280 J
图4-2-3 (1)拉力 的大小及拉力的功率； 拉力F 求：(1)拉力F的大小及拉力的功率； (2)若动滑轮的重为 若动滑轮的重为12 N(不计绳重及摩擦 不计绳重及摩擦) (2)若动滑轮的重为12 N(不计绳重及摩擦)滑轮组的机械 效率为多少? 效率为多少? 答案】 N， 【答案】(1)80 N，32 W (2)92.5%
【答案】(1)500 N(2)62.5%(3)160 W 答案】
图4-2-1
典型例题解析
的水送到18 高的蓄水池 【例1】某泵房每天需要将 】某泵房每天需要将1000m3的水送到 m高的蓄水池 若由一台离心式水泵来完成，水泵每天工作5小时 小时， 里， 若由一台离心式水泵来完成，水泵每天工作 小时，问 这台水泵的功率至少是多少千瓦?(取 这台水泵的功率至少是多少千瓦 取 g=10 N/kg) 【解析】本题没有考虑机械效率的问题，如果考虑到水泵的 解析】本题没有考虑机械效率的问题， 机械效率， 么应考虑到电动水泵做的功为总功， 机械效率，那 么应考虑到电动水泵做的功为总功，而克服 水的重力所做的功为有用功. 水的重力所做的功为有用功 水的质量m=ρV=1×103×103 kg=1.0×106 kg 水的质量 × × 提水所做的功W=Gh=mgh=1×106×10×18 J=1.8×108 J 提水所做的功 × × ×

专题十一功和能（功、功率、机械效率、机械能）基础知识：1．功①物理学中所说的力对物体做功包含两个必要因素：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：功等于力与物体在力的方向上通过距离的乘积。

即W=FS③功的单位：在国际单位制中功的单位是焦耳（J），简称焦。

1J=1N·m。

2.功率①功率是表示做功快慢的物理量。

②单位时间里完成的功，叫做功率。

③公式：P=④单位在国际单位制中，功率的单位是瓦特（W），简称瓦，1W=1J／s。

常用的单位还有毫瓦（mW）、千瓦（kW）；1mW=10 3W1kW=103w3. 机械效率①有用功、额外功和总功有用功：使用机械时，机械对物体做的功是人们需要的，叫做有用功。

额外功：克服机械本身重力和摩擦力所做的功不是人们需要的，而是不得不额外增加的，叫做额外功。

总功：有用功和额外功的总和叫做总功。

总功是动力对机械做的功。

②机械效率：有用功跟总功的比叫做机械效率。

即=机械效率总小于1。

4. 机械能①能：一个物体能够做功，在物理学中就说这个物体具有能。

②动能：物体由于运动而具有的能叫做动能。

一切运动的物体都有动能。

物体质量越大，运动的速度越大，物体具有的动能就越大。

物体质量越小，运动速度越小，物体具有的动能就越小。

③势能物体由于被举高而具有的能叫做重力势能，物体被举得越高，质量越大，它的重力势能越大。

物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。

重力势能和弹性势统称为势能。

动能和势能统称为机械能。

物体的势能和动能是可以互相转化的，势能可以转化为动能，动能也可以转化为势能。

典型练习：1．一个人用60N 的水平推力推动一个箱子在水平地面上匀速前进2m ，所用时间是2s ，他对箱子做功的功率是________W ．2．起重机将3000N 的物体在1min 内匀速升高20m ，在这段时间内起重机做的功为________J ，起重机的功率为________W ． 3．某人用力推车，车仍然静止．则人做的功等于________J ．竖直上抛的小球在上升过程中，将动能逐渐转化为________能(不计空气阻力)．4．在水平地面上，小明用100N 的水平推力推动重为150N 的箱子，8s 内前进了12m ，这个过程中，木箱所受重力对木箱做功为________J ，小明对木箱做功的功率为________W ．5．小李同学在实验室用图所示的滑轮组匀速提升重3N 的钩码．他测得的拉力为1.25N ，10s 内弹簧测力计移动的距离为1m ．在此过程中，拉力的功率是________W ，该滑轮组的机械效率为________．6．用两个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组提升重物，当将一重为1000N 的重物匀速提升2m 时，人站在地面上所用的拉力为312.5N ，若不计绳重和摩擦．则该滑轮组所做的有用功是________J ，机械效率是________． 7．自行车下坡时，不蹬脚踏板速度也会越来越大，在此过程中，自行车的动能逐渐________，自行车的重力势能逐渐________．(选填“增大”“减小”或“不变”)8．唐朝诗人杜甫的诗作《登高》中有这样的两句诗：“无边落木萧萧下，不尽长江滚滚来。