专题五 功、功率和机械效率的计算 公开课一等奖课件

瓜，为将南瓜顺利装车，村民们用如图所示的滑轮，用绳子绕制成滑轮
组。在20 s时间内，村民们用750 N的拉力将绳端沿竖直方向匀速向下拉 动6 m，把南瓜提升1.5 m，此过程中滑轮组的机械效率为90%。(g取10
N/kg)
(1)按题意画出滑轮组的绳子绕法。 (2)村民们拉动滑轮组的功率为多大？
(3)超级大南瓜的质量为多大？
为ρ＝1.6×103 kg/m3的泥土从最大挖掘深度处匀速移送到位于最 大卸料高度的运渣车上。g取10 N/kg，求：
(1)挖掘机静止在水平地面上挖掘机对泥土所做的功W。
(3)移送一满铲斗泥土的过程中挖掘机的机械效率η。
F G mg 5000 kg×10 N/kg 解 ： (1)p ＝ ＝ ＝ ＝ ＝ 1.25 × 104 Pa 2 S S S 4m (2)F＝G＝mg＝ρVg＝1.6×103 kg/m3 ×0.5 m3×10 N/kg＝8×103 N，W
W有 解：(1)P＝Fv＝400 N×0.1 m/s×3＝120 W (2)由η＝ ＝ W压 Gh G ＝ 得 GA＝3F·η＝3×400 N×80%＝960 N F· 3h 3F (3)F 前＝G＝600
F前 p前 S F前 600 N 3 N，F 后＝G－F＝600 N－400 N＝200 N， ＝ ＝ ＝ ＝ p后 F后 F后 200 N 1 S (4)G 动＝3F－GA＝3×400 N－960 N＝240 N，G 物大＝3F 大－G 动＝ 3×600 N－240 N＝1560 N
解：(1)W 有＝Gh＝760 N×10 m＝7600 J W有 7600 J (2)η＝ ＝ ＝95% W总 8000 J W额 400 J (3)W 额＝W 总－W 有＝8000 J－7600 J＝400 J，G 动＝ ＝ h 10 m ＝40 N
5．(2015，潍坊)建筑工人要向楼上运送货物，为了省力，他在 一个斜面上安装了一个滑轮组，做成如图所示的机械装置，斜面 的倾角为30°且固定在水平面上，工人用400 N的力拉绳子，重为 500 N的货物沿斜面匀速向上运动6 m所用时间为20 s，求此过程 中： (1)重物沿斜面匀速运动的速度大小。 (2)工人提升重物做的有用功。
6．(2015，鄂州改编)为了模拟水中物体被打捞的情境，同学们 课外做如下探究：如图，用滑轮组将重200 N的物体从底面积为
400 cm2的圆柱形容器中提起，容器中水面由90 cm降到70 cm。已
知每个滑轮重均为20 N(不计绳重、水的阻力及滑轮与中心轴间 的摩擦)。求： (1)所提起物体的密度。 (2)物体出水前、后上升的过程中，滑轮组的机械效率分别为多 大？ (3)画出打捞过程中，绳子拉力随时间的变化关系图象。
二、利用滑轮组水平拉动物体 当物体在水平方向匀速前进时，物体克服摩擦力做的功为有用功。 f ①理想状态：W 有＝fh，F＝n fh f ②实际情况：η＝Fs＝nF
三、利用斜面提升物体 ①理想状态：Gh＝Fl Gh Gh ②实际情况：W 额＝fl，η＝ ＝ Fl Gh＋fl
1．(2015，常州)2014年6月，台湾省农民张文任栽种出一个超级大南
有
＝ Gh ＝8×103 N × (3 ＋ 5)m＝6.4×104 J
(3)W
总
＝ Pt ＝
4 6.4 × 10 J 3 5 40×10 W×4 s＝1.6×10 J，η＝ ＝40% 1.6×105 J
语文
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一、利用滑轮组提升重物 ①理想状态：不计滑轮重、绳重、物重及滑轮间的摩擦，则 G物 W 额＝0，Gh＝Fs，F＝ ，η＝1 n ②半理想状态：考虑动滑轮的重，不计绳重及绳与滑轮间的 1 Gh G 摩擦，则 W 额＝G 轮 h，F＝ (G 物＋G 轮)，η＝ ＝ n Gh＋G轮h G＋G轮 Gh G ③实际情况：η＝ ＝ Fs nF
解：(1)图略 段绳子承担 ＝ 225 N
提示：由题意绳末端竖直向下拉，滑轮组由 4
W总 4500 J (2)W 总＝Fs＝750 N×6 m＝4500 J， P＝ ＝ t 20 s
W有 (3)W 有 ＝ ηW 总 ＝ 4500 J×90%＝ 4050 J， G＝ ＝ h
4050 J G ＝2700 N，m＝ ＝270 kg 1.5 m g
班主任： 我觉得何旋今天取得这样的成绩， 我觉得，很重要的是，何旋是土生土长的北京 二中的学生，二中的教育理念是综合培养学生 的素质和能力。我觉得何旋，她取得今天这么 好的成绩，一个来源于她的扎实的学习上的基 础，还有一个非常重要的，我觉得特别想提的， 何旋是一个特别充满自信，充满阳光的这样一 个女孩子。在我印象当中，何旋是一个最爱笑 的，而且她的笑特别感染人的。所以我觉得她 很阳光，而且充满自信，这是她突出的这样一 个特点。所以我觉得，这是她今天取得好成绩 当中，心理素质非常好，是非常重要的。
青 春 风 采
高考总分：
692分(含20分加分) 语文131分 数学145分 英语141分 文综255分
毕业学校：北京二中 报考高校： 北京大学光华管理学 院 北京市文科状元 阳光女孩--何旋
来自北京二中，高考成绩672分，还有20 分加分。“何旋给人最深的印象就是她 的笑声，远远的就能听见她的笑声。” 班主任吴京梅说，何旋是个阳光女孩。 “她是学校的摄影记者，非常外向，如 果加上20分的加分，她的成绩应该是 692。”吴老师说，何旋考出好成绩的秘 诀是心态好。“她很自信，也很有爱心。 考试结束后，她还问我怎么给边远地区 的学校捐书”。
3．如图所示的滑轮组机械效率为60%，重物重力为2 500 N，当 物体水平匀速移动0.5 m时，拉力F所做的功为1 000 J，求拉力F大 小和物体与地面间的摩擦力F摩。
解：当物体水平匀速移动 s＝0.5 m 时，拉力 F 移动的距离 s′ W总 1000 J ＝4s＝4×0.5 m＝2 m， 因 W 总＝Fs′， 所以 F＝ ＝ ＝500 N， 2m s′ W有 由η＝ 得 W 有＝ηW 总＝60%×1000 J＝600 J，而 W 有＝F 摩 s， W总 W有 600 J 所以 F 摩＝ ＝ ＝1200 N s 0.5 m
(3)该装置的机械效率。
s 6m 解： (1)v＝ ＝ ＝0.3 m/s t 20 s W 有＝Gh＝500 N×3 m＝1500 J
1 (2)h＝l 斜 sin30°＝ ×6 m＝3 m， 2
(3)s 绳＝2×6 m＝12 m，W 总＝Fs 绳＝400 N×12 m＝4800 J，η W有 1500 J ＝ ＝ ＝31.25% W总 4800 J
附赠 中高考状元学习方法
前
言
高考状元是一个特殊的群体，在许多 人的眼中，他们就如浩瀚宇宙里璀璨夺目 的星星那样遥不可及。但实际上他们和我 们每一个同学都一样平凡而普通，但他们 有是不平凡不普通的，他们的不平凡之处 就是在学习方面有一些独到的个性，又有 着一些共性，而这些对在校的同学尤其是 将参加高考的同学都有一定的借鉴意义。
4．(2015，咸宁)用如图甲所示的滑轮组提升物体M，已知被提 升的物体M重为760 N，卷扬机加在绳子自由端的拉力F将物体M
以0.5 m/s的速度匀速提升到10 m的高度，拉力做的功W随时间t的
变化图象如图乙所示，不计钢丝绳的重、摩擦力大小。求： (1)滑轮组提升重物所做的有用功是多少？ (2)滑轮组提升重物的机械效率是多少？ (3)动滑轮的重力是多少
－
m3 ＝ 80 N ， η 前 ＝
（G－F浮）h 200 N－80 N W有 ＝ ≈85.7%，出水后，η后＝ ＝ （G－F浮）h＋G动h 200 N－80 N＋20 N W总
Gh 200 N ＝ ≈91% (3) Gh＋G动h 200 N＋20 N
7．(2015，资阳)资阳芦葭已被国务院正式批准为天府新区成都 新机场场址，2015年底开工，建设中挖掘机将发挥重要作用。某 型号挖掘机的实物和作业范围以及部分相关数据如下图表所示。 挖掘机以最大输出功率工作时，可在t＝4 s内将一满铲斗的密度
高考总分:711分 毕业学校:北京八中 语文139分 数学140分 英语141分 理综291分 报考高校：
北京大学光华管理学院
北京市理科状元杨蕙心
2．(2015，南宁)体重为600 N的小聪用如图所示的滑轮组来竖 直提升物体A，当A以0.1 m/s的速度匀速上升时，小聪对绳子的拉
力F为400 N，滑轮组的机械效率为80%(不计摩擦力及绳重)。求：
(1)拉力F的功率。 (2)物体A受到的重力。
(3)小聪拉动绳子前后对地面的压强之比。
(4)小聪使用该滑轮组能提起物体的最大重力。
解： (1)V 物＝Sh＝400 cm2×(90－70)cm＝8000 cm3＝8×10－3 m3， ρ m G 200 N 3 3 ＝ ＝ ＝ －3 3＝2.5×10 kg/m V gV 10 N/kg×8×10 m gV
排
(2)出水前，F 浮＝ρ 水
3
＝ 1.0×103 kg/m3 × 10 N/kg × 8 × 10