初中中考物理总复习之功和功率机械效率机械
能
Document number【AA80KGB-AA98YT-AAT8CB-2A6UT-A18GG】
【
第
1
1
讲
】
功
和
功
率
一、基本知识点:
1、力学中的“功”包含的两个必要因素是:①作用在物体上的力F ;②物体沿力的方向移动的距离s 。
2、功的计算公式:①W =Fs ;②W =Pt 。 功的单位是J (与电功的单位相同)。 注意:⑴功的计算公式的习惯表现形式: ①;②。
⑵体会“J ”这个单位的大小:把一个苹果从地板拣到饭桌上,所做的功大约就是1J 。
3、功率是表示物体做功快慢的物理量;物体在单位时间(或1s 钟)做的功叫做功率;计算公式是P =W/t ;
4、在国际单位制中,功率的主单位是W ,1W=1J/s ;1kW=103
W 。 注意:体会“W ”这个单位的大小:如果你用1s 钟把一个苹果从地板拣到饭桌上,你的功率大概就有1W 。 5、功的原理就是使用任何机械都不省功。 二、典型例题:
【例1】下列过程中,力做了功的是[ ] A .小孩用力推一辆小车,但没有推动
B .小孩用力向上提一袋大米,但没有提起来
C .大扫除时,一个同学将一桶水从教室前面提到教室后面
D .大扫除时,一个同学将一桶水从底楼提到四楼的教室里 【试一试】
小明在下列过程中,没有做功的是[ ]
【例2】用100N 的水平拉力拉着重500N 的物体沿水平方向移动了10m ,求拉力做的功。
注意:这里的重500N 是个“陷阱”。 【试一试】
1、用50N 的力拉着重为100N 的物体沿水平方向前进了10m ,在计算拉力所做的功时,正确的式子是[ ] A .W =50N ×10m B .W =100N ×10m
C .W =(50+100)N ×10m
D .W =(100-50)N ×10m
2、体育课上,小明用50N 的力将重为40N 的实心球扔了10m 远,则小明对实心球所做的功[ ]
A .500J
B .400J
C .0J
D .无法确定 【例3】把重200N 的箱子搬上10m 高的楼,人对箱子做了多少功?
【试一试】
起重机的钢绳把重500N 的物体吊高了5m ,接着又吊着该物体沿水平面移动了4m ,在此过程中,起重机对物体做的功[ ] A .W =500N ×5m B .W =500N ×4m
C .W =500N ×(5+4)m
D .W =500N ×(5-4)m
【例4】质量为60kg 的人用1min 爬到了12m 高的楼上,求此人的功率是多少?
解:⑴人上楼时,对自己做的功为:
⑵人的功率为:W 120s
60J 7200t
W P ===
【例5】功率为1kW 的机器工作1h 做功多少?
【例6】一台抽水机每小时能把100m 3
的水抽到18m 高的地方,求抽水机的功率。
解:⑴抽水机每小时做的功为:
J
m kg N m m kg Vgh mgh Gh W 6333101818/10100/10?=???====ρ⑵抽水机的功率为:。kW W s
J t W P 55000360010186
==?==
【例7】如图,在拉力F=15N 的作用下,重G=100N 的物体以1m/s 的速度做匀速直线运动了5s ,求拉力F 所做的功及拉力的功率。 解:当物体以1m/s 的速度运动时,绳子被拉出的速度是2m/s , ∴ 5s 里绳子被拉出的长度为s=vt=2m/s ×5s=10m ; 拉力F 所做的功为W=Fs=15N ×10m=150J ; 拉力F 的功率为W 30s
5J 150t
W P ===。
注意一个有用的推导公式:Fv t
s F t
Fs t
W P =?===,即:P=Fv 。
上题另解:绳子被拉出的速度为v=1m/s ×2=2m/s ; ∴ 拉力F 的功率为P=Fv=15N ×2m/s=30W 。
【例8】为治理渠江航道,工程船用钢丝绳将河底上一段废桥墩系住匀速吊出水面,如图甲。桥墩始终以0.2m/s 的速度匀速上吊,机械输出功率随时间变化的图象如乙图(不计机械自重与摩擦)。求:⑴河水对河底的压强;⑵桥墩浸没在河水中时所受的浮力。
(本题系广安市2012年中考题,有一定难度)
解:⑴从图像可知,30秒才将桥墩吊出水面;
∴桥墩所在位置距离水面的深度为h =0.2m/s ×30s =6m ;
∴p =ρgh=1.0×103kg/m 3×10N/kg ×6m =6×104
pa ;
⑵从图像可知,桥墩全部浸没在水中时,机械的功率为6kW ;
∴由公式P =F v 得这时拉力为F =p/v =6×103
W/0.2m/s =3×104
N ;
又,从图像可知,桥墩全部离开水面时,机械的功率为10kW ;
∴这时的拉力F =p/v =10×103W/0.2m/s =5×104
N ;
∴F 浮=5×104N -3×104N =2×104
N 。 ⑵另解:
桥墩完全浸没在水中时,功率为6kW ,在水中做的功:
W 水=P 水t =6×103
W ×20s ;又,W 水=G 水h 水=G 水×0.2m/s ×20s ;
∴桥墩在水中的重为G 水=3×104
N 。
桥墩被吊离水面后,功率为10kW ,在空气中做的功:
W 空=P 空t =10×103
W ×30s ;又,W 空=G 空h 空=G 空×0.2m/s ×30s ;
∴桥墩在空气中的重为G 空=5×104
N 。
∴桥墩受到的浮力F 浮=G 空-G 水=5×104N -3×104N =2×104
N 。 【试一试】
1、如下左图,质量为2kg 的物体在拉力F=5N 的作用下以1m/s 的速度做匀速直线运动,求拉力2s 所做的功及拉力的功率是多少?
【答案:10J ;5W 】
2、如上右图,在拉力F=15N 的作用下,重G=100N 的物体以1m/s 的速度做匀速直线运动,求拉力的功率。 【答案:45W 】
3、汽车发动机的功率P 是固定的,汽车在爬较陡的坡路时,发动机为了获得更大的牵引力F ,有经验的司机往往会换用[ ] A .高速档 B .中速档 C .低速档 D .都可以 【答案:C 】
4、功率相等的甲乙两车匀速行驶,在相等的时间里两车通过的距离之比是2∶1,则甲乙两车[ ]
A .牵引力之比是1∶2
B .做功之比是1∶2
C .速度之比是1∶2
D .所受的阻力之比是2∶1 【答案:A 】
三、基础习题+经典考题:
1、用1N 的水平拉力拉着一个物体在水平面上移动了1m ,则拉力所做的功为____J ;把重为2N 的物体向上拉高了0.5m ,则拉力所做的功为_____J ;质量为1kg 的物体在重力的作用下,下落了1m ,则重力所做的功为_____J 。
2、重为100N 的物体被拉上了5m 高处,这时拉力所做的功是____J ;重力所做的功是_____J 。
3、一台机器在1s 内做了1200J 的功,这台机器的功率是____W ,它连续工作1min 能做______J 的功。
4、一个举重运动员在1s 内把130kg 的杠铃举高了2m ,则举重运动员做了_____J 的功,他的功率是____W 。
5、某人提着5kg 的物体沿水平方向行走了10m ,则该人对物体做的功为_____J ;如果他把这个物体提到10m 高的楼上,他对物体做的功为_____J 。
6、如下图,将同一物体分别沿斜面BA 和CA 以相同的速度从底部匀速拉到顶点A ,己知斜面长BA >CA ,则,所用的时间
t 1____t 2;所用拉力F 1____F 2;所做的功W 1____W 2;拉力的功率P 1____P 2。(选填“>”、“<”或“=”) 7、下列说法中正确的是[ ]
A .只要对物体施加了力就一定对物体做了功
B .只要对物体施了力,物体又移动了距离,就一定对物体做了功
C .只有人才能对物体做功
D .功的大小等于力F 与物体在力的方向上通过的距离s 的乘积 8、下列过程中,力对物体做了功的是[ ]
A .用力推物体,但没有推动
B .举重运动员举着杠铃站着不动
C .挑着一担东西在水平地面上行走
D .扛着一桶饮用水上楼 9、小颖提着水桶准备打水做清洁,在下列情形中,小颖提水桶做了功的是[ ]
A .提着水桶站立原地不动
B .提着水桶沿水平方向行走
C .提着水桶上楼
D .提着水桶下楼 10、下列过程中,力所做的功恰好为1J 的是[ ] A .把1N 的物体移动1m
B .把重为1N 的物体沿水平方向拉出1m
C .用1N 的力把物体沿力的方向拉出1m
D .把质量为1kg 的物体提高1m
11、一支步枪的枪管长0.8m ,炸药爆炸时气体对子弹的推力约为2000N ,子弹飞离枪口后还飞行了1000m 才落地,则炸药爆炸气体对子弹所做的功为[ ]
A .1600J
B .2×106J
C .2.016×106
J D .无法确定 12、两台机器做相等的功所用的时间之比是2∶3,则它们的功率之比是[ ]
A .2∶3
B .3∶2
C .1∶1
D .欠条件,无法计算 13、一个小孩与一个大人用相同的时间从地面上跑到楼顶,则他们克服自己的重力所做的功与做功的功率大小[ ] A .所做的功相等,但大人的功率较大 B .大人做的功较多,但功率相等 C .大人小孩所做的功和功率都相等 D .大人做的功较多,功率也较大
14、小强同学听到上课铃响后,一口气从一楼跑上了三楼,所用时间仅10s ,他上楼过程中,克服自身重力做功的功率最接近[ ]
A .5W
B .50W
C .500W
D .5000W
15、用20N 的水平拉力拉着重1500N 的雪橇在雪地里匀速前进了500m ,所用的时间是50s ,求拉力所做的功和功率各是多少?
【答案:10000J ;200W 】
16、如果一台抽水机每小时能把100t 水抽到18m 高的水池里,这台抽水机的功率是多少kW
【答案:5kW 】
17、如图,在水平拉力F 的作用下,重为100N 的物体A 在水平方向以1m/s 的速度做匀速直线运动,此时测力计的示数为10N ,不计绳和滑轮间的摩擦,求拉力的大小及拉力的功率是多少?
【答案:20N ;10W 】
18、测定自己上楼时的功率有多大,是一项很有意义也很有趣的物理实践活动。如果现在你要测定自己爬上4楼时的功率,需要测定哪些物理量,请你根据自身实际情况,假设出这些量的大小,计算出自己上楼的功率(取g=10N/kg )。
【答案:自己的质量或重力、楼高、爬楼所用时间】
【第12讲】机械效率及其计算 一、基本知识点:
1、有用功:对我们有用的功称为有用功,W 有用=Gh ;
额外功:对我们无用,但又不得不做的功叫额外功,用W 额表示; 总功:有用功与额外功之和叫总功;W 总=Fs ;W 总=W 有用+W 额。 2、机械效率就是有用功跟总功的比值,用百分数表示。机械效率的值始终小于1;
※的机械效率计算公式是:Fs
Gh W W =
=总
有用η。 的机械效率的计算方法:s F s f W W '
??==总
有用η,f 为阻力,F 为拉力,s
与s ′一般有着某种倍数关系(由滑轮组的绕线确定)。
3、机械效率主要是因为要克服摩擦与机械自重需要做一些额外功,所以提高机械效率的措施有:①减轻机械自重;②减小摩擦;③同等条件下增加提升重物。
4、注意掌握三种简单机械的机械效率计算(见后面的例题)。 二、典型例题: 【例1】【之一:滑轮组的机械效率问题】如下图,钩码重5N ,拉力为3N ,钩码被升高了1m ,求动滑轮的机械效率。 解:①有用功为:J 5m 1N 5Gh W =?==有用;
②总功为:J 6m 2N 3Fs W =?==总; ③机械效率为:0
083J
6J 5W W ≈==总
有用η。
【例2】【之二:斜面的机械效率问题】如下图,将重为1N 的物体沿斜面匀速拉上长为1m 、高为0.2m 的斜面,所用拉力为0.25N ,求斜面的机械效率。
【例3】【之三:杠杆的机械效率问题】如图,用一杆杆将重为2N 的物体匀速抬高了0.5m ,所用动力是0.8N ,动力作用点移动了1.5m ,求此时杠杆的机械效率。 【试一试】
1、用一滑轮组把36N 的物体提高了4m ,做了96J 的额外功,则滑轮组做的有用功为_____J ,拉力的总功为_____J ,该滑轮组的机械效率为_____。
2、用杠杆把400N 的物体撬高了0.5m ,这时杠杆做的有用功为_____J ;如果这时动力作用点下降了1m ,所用的动力为250N ,则动力所做的总功为_____J ,杠杆的机械效率为_____。
【例4】【其它机械效率问题】一台功率为10kW 的起重机在1min 里把2t 货物吊高了24m ,求起重机的机械效率有多大?
解:①起重机做的有用功为
②起重机做的总功为J s W Pt W 53106601010?=??==总
③起重机的机械效率为
05
580J
106J 1084W W =??==
.总有用η。
【例5】【较复杂的机械效率计算问题——的机械效率】如图,
在拉力F=3N 的作用下,重G=15N 的物体以0.5m/s 的速度做匀速直线运动了10s ,此时物体与地面的摩擦力f 为8N 。求:⑴拉力F 所做的功;⑵拉力F 的功率;⑶滑轮组的机械效率。 解:⑴物体在10s 里运动了s 物=vt=0.5m/s ×10s=5m ;
绳子被拉出的距离s 绳=3s 物=15m 。
则:拉力所做的功为W 总=Fs 绳=3N ×15m=45J 。 ⑵拉力的功率为W 54s
10J 45t W P .===总总
。
【或:P 总=Fv 绳=3N ×0.5m/s ×3s=4.5W 】
⑶W 有用=f s 物=8N ×5m=40J ;0
089J
45J 40W W ≈==总
有用η。
【试一试】
1、如下左图,物体在水平面上做匀速直线运动,拉力F=60N ,该装置的机械效率为70%,则物体受到的摩擦力f 为[ ] A .60N B .126N C .180N D .257.1N 【答案:s F s f W W '
??==总
有用ηs
360s f 70??=%,解得f =126N 】
2、如上右图,质量为60kg 的物体在水平拉力F=80N 的作用下恰好做匀速直线运动,此时物体受到的阻力是物重的0.3倍,求该滑轮组的机械效率。 【答案:75%】
【例6】【涉及动滑轮自重的机械效率问题】如图,用这个滑轮组将120N 的物体匀速提高了2m ,所用的拉力为50N ,若均不计绳重与摩擦。求:⑴此时滑轮组的机械效率;⑵动滑轮有多重;⑶当用该滑轮组将170N 的重物提升2m 时,机械效率又是多大?
〖要点〗在不考虑绳重与摩擦时,求动滑轮重的方法:①求出W 额;②利用W 额=G 动h 求出G 动。(即提升动滑轮所做的功就是额外功。)
【试一试】
1、工人用此滑轮组将600N 的材料提高了2m ,所用拉力为250N 。求此时滑轮组的机械效率及动滑轮的重(不计绳重与摩擦)。
【答案:80%;150N 】
2、如图,小明沿长4m 的斜面将600N 的货物匀速推上1.5m 高的车厢,所用推力是300N 。求:⑴此时斜面的机械效率;⑵小明做的额外功;⑶货物与斜面的摩擦力。
【答案:75%;300J ;75N 。提示:克服摩擦所做的功是额外
功。】
三、基础习题+经典考题:
1、下列说法中,错误的是[ ]
A.有用功一定小于总功 B.额外功一定小于总功
C.额外功一定小于有用功 D.总功一定等于有用功和额外功之和2、机械效率越高的机械,[ ]
A.越省力 B.越省功
C.功率越大 D.额外功所占的比例越小
3、下列哪种方法不能提高机械的机械效率[ ]
A.减轻机械的自重 B.减小机械的摩擦
C.减小被提升物体的重量 D.增加被提升物体的重量
4、关于功率与机械效率,正确的叙述是[ ]
A.功率是表示物体做功快慢的物理量
B.机械效率是表示物体做功快慢的物理量
C.功率是表示物体做功多少的物理量
D.机械效率是表示物体做功多少的物理量
5、下列说法中,正确的是[ ]
A.功率大的机器做功一定多 B.功率大的机器做功一定快C.功率大的机器一定越省力 D.功率大的机器机械效率一定越大6、小文同学采用如图所示的两种不同的方式将同一货物搬运到同一辆汽车上,其中说法正确的是[ ]
A.甲种方法做的功多 B.甲种方法更省功
C.甲种方法更省力 D.两种方法的机械效率相等7、如下左图,用这两个滑轮组把同样的物体提升相同的高度,在不计摩擦与绳重、机械自重的情况下,[ ]
A.所用拉力相等 B.所用拉力F1≥F2
C.机械效率相等 D.机械效率η1≤η2
8、如下中图,定滑轮与动滑轮的重均为1N,物体G=8N在拉力F的作用下在1s里被匀速吊高了0.2m,如果不计绳重及摩擦,则下列计算中,正确的是[ ]
A.绳子自由端移动的速度是0.6m/s B.拉力的大小为5N C.滑轮组的机械效率为80% D.拉力F的功率为1.8W 9、工人用上面右图所示的滑轮组提升重物,在10s内将200N 的重物匀速提升了2m,已知工人的拉力为80N,则下列计算中,错误的是[ ]
A.工人所做的有用功是400J B.工人所做的总功是480J C.滑轮组的机械效率为62.5% D.工人做功的功率为48W 10、用如图所示的滑轮组提升重物,已知重物的质量是
120kg,这时所用的拉力是500N,当重物升高2m时,拉力所做的功是多少该滑轮组的机械效率是多少
【答案:3000J;80%】
11、如图,滑轮组的机械效率是80%,设重1600N的物体G以0.4m/s的速度匀速上升,求:⑴拉力F的大小;⑵拉力F在10s 里所做的功;⑶拉力F的功率。
【答案:500N;8000J;800W】
12、用滑轮组提升重物G,如下图,如果每个滑轮的重都是
15N,若不计摩擦,当提起20kg重物时,所用的拉力是60N,重物被提高了1m。求:(g取10N/kg)⑴这时滑轮组的机械效率是多大?
⑵若要计摩擦,那么克服摩擦所做的额外功是多少?
【答案:83%;10J】
13、如图,A物体重为6N,拉动测力计甲,使A物体以0.2m/s 的速度匀速向右运动了4s钟,此时甲、乙两测力计的示数分别为1N、2.4N。求:⑴A物体与地面的摩擦力;⑵拉动甲测力计的功率;⑶该装置的机械效率。
【答案:2.4N;0.6W;80%】
14、在深为50m的矿井中,地下水的流量为3m3/min,为了不让矿井积水,要用抽水机向上抽水。那么抽水机每小时须做功多少若抽水机的机械效率为80%,则至少要选用功率为多大的水泵
【答案:9×107J;31.25kW】
15、如图,用滑轮组拉着重为600N的物体沿水平方向匀速移动,在40s内物体移动了8m,拉力F所做的功为1280J,求:⑴拉力F的大小;⑵拉力F的功率;⑶若动滑轮重为12N,不计绳重及摩擦,求滑轮组的机械效率。【答案:80N;32W;92.5%】
16、小明在做“测定滑轮组的机械效率”实验时,老师分配给他的滑轮组如下图所示。他用此滑轮组将重为3.6N的物体匀速提起时,拉力的功率为0.36W,滑轮组的机械效率为75%(忽略了摩擦与绳子的重)。⑴请你在图中画出最省力的绕线法;⑵绳子自由端的拉力及拉动的速度;⑶动滑轮的总重;⑷若用该滑轮组提起小于3.6N的物体时,机械效率将如何变化?
【答案:绕4股;1.2N、0.3m/s;1.2N;减小】
17、小明想测自己“搬重物上楼的效率有多大”,他帮奶奶把买的50kg米一次性杠到了15m高的6楼,小明的质量为50kg。你能算出他这次杠米上楼的效率吗(
g取10N/kg)⑴小明对50kg米所做的有用功W有为_____J;⑵小明把50kg的自己和50kg的米搬上楼做的总攻W总为____J;⑶小明这次杠米上楼的效率η为_____;⑷小明可以通过
__________________的办法来提高杠米上楼的效率(填一种办法即可);他_____办法使自己杠米上楼的效率达到100%(选填“有”或“没有”)。
18、如下图,这是小林设计的“测滑轮组的机械效率”示意图:
甲乙
⑴该实验必测的两个量是____和____,使用的测量仪器是
_____,可测可不测的两个量是钩码升高的_____和绳子被拉出的_____;
⑵手拉动测力计时应保持_________拉动;
⑶用这两个滑轮组提升相同的重物时,省力较多的是____,机械效率较高的是____;原因是
________________________________。
19、如下图,这是“探究斜面的机械效率”示意图:
甲乙
⑴如果要测这两个斜面的机械效率,必须用到的两种测量工具是_____和______;
⑵如果将同一重物分别沿甲、乙两个坡度不同的斜面拉上高度相同的斜面顶端,所用的拉力分别是F甲和F乙,那么F甲和F乙的大小关系是F甲____F乙;
⑶若拉力在两个斜面上所做的有用功分别是W甲和W乙,则W甲和W乙的大小关系是W甲____W乙。
⑷你猜想一下,斜面的机械效率可能跟哪些因素有关?
【第13讲】机械能
一、基本知识点:
1、物体由于运动而具有的能叫动能,物体的质量和速度越大,物体的动能就越大,一切运动的物体都具有动能。
2、物体由于被举高而具有的能叫重力势能,物体的质量和高度越大,物体的重力势能就越大。
3、物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能,物体的弹性形变越大,物体的弹性势能就越大。
4、动能与势能合称为机械能。(“能”的单位是“J”)
二、典型例题:
【例1】降落伞在空中匀速下落时[ ]
A.重力势能减小,动能增大 B.重力势能减小,动能不变C.重力势能减小,动能减小 D.重力势能减小,动能增大(注意:匀速运动的物体,动能不变。)
【例2】如图所示,是探究“动能的大小与哪些因素有关”的实验:
⑴用质量不同的A、B两个小钢球(m A>m B)碰撞静止在同一水平面上的木块。实验中控制小球的高度相同,是为了控制两球到达底端时______相同;实验中通过观察木块被推动的距离的大小,可以比较A、B两个小球的_______的大小。
⑵将图甲与图乙两实验比较可知,小球动能的大小与小球的
______有关。将图甲与图丙两实验比较可知,小球动能的大小与小球的______有关。
⑶本次实验采用物理最常用的一种实验方法是____________。
三、基础习题+经典考题:
1、动能和势能合称为_______;在空中运动的篮球,如果机械能为80J,动能为35J,则重力势能为_____J。
2、直升飞机匀速上升时,动能_____,重力势能______,飞机的机械能将______;城市洒水车匀速行驶洒水时,洒水车的动能将______,机械能将______。
3、如下左图,人造地球卫星在远地点______最大,____最小;在近地点______最大,______最小;从近地点运动到远地点的过程中,_____能转化为____能。
4、如上右图,这是滚摆实验,该实验说明[ ]
A.一切物体都具有动能 B.一切物体都具有势能
C.一切物体都具有内能 D.动能和势能可以互相转化5、关于动能和势能的叙述,正确的是[ ]
A.物体的运动速度越大,物体的动能就越大
B.物体的质量越大,重力势能就越大
C.物体的弹性形变越大,弹性势能就越大
D.一个物体不可能既具有动能又具有势能
6、下列表述中正确的是[ ]
A.在平直公路上行驶的汽车具有动能和势能
B.挂在屋檐下静止的钟不具有能
C.飞机在高空高速飞行只具有重力势能
D.被压缩的弹簧具有弹性势能
7、下列表述中错误的是[ ]
A.物体从高处自由下落时是重力势能转化为弹性势能
B.人造地球卫星从近地点运动到远地点时是动能转化为重力势能C.用拉长的弹弓把石子弹出去时弹性势能转化为动能
D.滚摆上升时是动能转化为重力势能
8、农用飞机沿水平方向匀速飞行,向地面森林喷洒药水治虫害,在此过程中,飞机的[ ]
A.动能减少、重力势能减少、机械能减少
B.动能不变、重力势能减少、机械能减少
C.动能减少、重力势能不变、机械能减少
D.动能不变、重力势能不变、机械能减少
9、在()中填出下列物体具有什么形式的机械能:
①在平直公路上行驶的汽车()
②挂在屋檐下静止的钟()
③飞机在高空高速行驶()
10、在()中填出机械能的转化情况:
①物体从高处自由下落()
②人造地球卫星从远地点运动到近地点()
③用拉长的弹弓把石子弹出去()15、给你2个定滑轮,2个动滑轮,请你画出:
(1)既可省力又可改变力的方向
(2)只能省力不能改变力的方向,这两种情况下绳子的绕法.