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[组图]功 机械效率

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学习目标
　　1.知道力学中的功的含义。
　　2.理解力学中做功的两个必要的因素。
　　3.理解功的计算式和单位，会用公式进行简单计算。
　　4.了解功的原理，知道使用任何机械都不省功。
　　5.会应用功原理进行简单的计算。
　　6.知道有用功、额外功、总功。
　　7.理解机械效率，会计算机械效率。

学习重点
　　1.理解功的两要素。
　　2.理解机械效率。

学习难点
　　计算滑轮组的机械效率。

内容解析
1、功的两要素
　　(1) 作用在物体上的力。 (F)
　　(2) 物体在力的方向上通过的距离。 (S)
　　1．功率是表示物体做功快慢的物理量。
　　2．功率的定义：单位时间内完成的功叫做功率。
　　3．功率的定义式：P=W/t
　　4．功率的单位：瓦特（符号W）1瓦=1焦/秒；1千瓦=1000瓦。
　　5．物理意义：1瓦表示物体在一秒钟内完成的功是1焦。
　　6．介绍功率另一个单位：1马力=0.735千瓦=735瓦。

2、功的计算
　　功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。
　　（1）功的计算式：W=FS
　　（2）功的单位：焦耳，1焦=1牛·米。
　　1焦耳的物理含义：在1牛顿力的作用下，物体在这个力的方向上通过的距离是1米。
　　（3）功的大小与作用在物体上的力成正比，跟物体通过的距离成正比。

3、功的原理
　　功的原理：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功，也就是使用任何机械都不省功。
　　在理想情况下，使用机械所做的功等于不使用机械所作的功。
　　在实际情况中，使用机械所做的功大于不使用机械所作的功。

4、斜面的机械效率
　　(1) 依据功的原理：理想情况下：FL=Gh， F=Gh/L
　　(2) 斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的几分之一。
　　(3) 类似的斜面：盘山路、螺丝钉、立交桥的引桥。

5、有用功，额外功，总功
　　● 有用功：我们所需要的功。
　　● 额外功：对于额外负担所不得不做的功。
　　● 总功：有用功与额外功的总和。

6、机械效率
　　
　　机械效率：有用功与总功之比。
　　机械效率没有单位，小于1，常用百分数表示。直接原因是：机械内部有摩擦力，机械本身有重力等。

7、影响斜面机械效率的因素
　　
　　● 物体与斜面粗糙程度相同时，斜面倾角越大，机械效率越大
　　● 斜面倾角相同时，物体与斜面粗糙程度越大，机械效率越小。

8、滑轮组的机械效率
　　
　　不计绳重和轴摩擦
　　
　　当动滑轮重一定时，物重越大，机械效率越大。
　　当物重一定时，动滑轮重越大，机械效率越小。

典型题目解析
　　（g=10N/kg）
　　1、一个力作用在物体上，使物体在______________上通过一段______________，这个力就对物体做了功。力学里所说的功包含两个必要的因素：一是______________；二是______________。

　　分析与解：
　　答案：这个力的方向，距离，作用在物体上的力，物体在这个力的方向上移动的距离。

　　2、如图所示的四种情景中，人对物体做功的是
　　　　　　

　　分析与解：
　　答案：A

　　3、起重机吊着重9×104N的物体，先把重物沿着竖直方向匀速提升2m，然后又沿着水平方向匀速移动4m。在这一过程中，起重机对重物竖直方向上的拉力做功
　　A．1.8×105J　　　　 B．1.8×106J 　　　　C．6×105J　　　　 D．5.4×105J

　　分析与解：
　　根据W=FS，起重机拉着重物在竖直方向匀速提升2m，拉力对物体做功。
　　答案：A

　　4、起重机把质量为0.6t的重物匀速提升了3m，而它的电动机所做的功是3.4×104J,起重机的机械效率是多少？

　　分析与解：
　　

　　5、起重机将2×104kg的货物从地上吊起３m高后，又在水平方向上移动5m，求起重机做了多少功？

　　分析与解：
　　解:起重机的拉力等于货物的重力 ,在水平方向移动，拉力不做功，所以，起重机做的功为：
　　 　W=F×S=G×h=mg×h
　　　 =2×104kg×10N/kg×3m=6×105J

　　6、一人把100Ｎ的重物送到10m高的楼上，采用下述三种方法：用手直接提，使用动滑轮，使用滑轮组，若不计摩擦和滑轮的重力，在上述三种情况下，对重物做的功（ ）
　　A．用手直接提时最小；
　　B．使用定滑轮时最小；
　　C．使用滑轮组时最小；
　　D．三种情况一样．

　　分析与解：
　　功的原理：使用任何机械都不省功。
　　在理想情况下，使用机械所做的功等于不使用机械所作的功。
　　答案：D

　　7、用动滑轮提起重物。人拉绳的力为25N，不计滑轮重和摩擦，拉力做功100J，则重物升高的距离为_______m。

　　分析与解：
　　用动滑轮提起重物，n=2，滑轮对重物做功W=FS，S=4m。
　　根据S自由端=nS物，S物=4m/2=2m

　　8、某同学用图所示的两个滑轮组做“探究滑轮组机械效率与滑轮组结构关系”的实验，得到的实验数据如下表：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
实验
次数		 使用机械 钩码重G/N 钩码上升的距离h/m 弹簧测力计的示数F/N 弹簧测力计作用点移动距离S/m W有/J W总/J 机械效率
%
1 滑轮组甲 2 0.1 0.8 0.3 0.2 0.24 83
2 滑轮组乙 2 0.1 0.6 　 0.2 　 　
　　若不计绳重和摩擦，补齐表格中的数据。分析表中的数据可知：用不同结构的滑轮组提升相同的重物时，滑轮组的机械效率是不同的，其原因是___________________________。
　　答案：0.5，0.3，66.7，动滑轮重力不同，物重相同，因此额外功增加，有用功不变。

　　9、在物理课上，同学们通过实验对斜面的机械效率进行探究。其中一组同学研究“斜面的倾斜程度跟机械效率的关系”。下表是他们的部分实验数据。
实验序号 斜面倾
角q / °		 木块重G/N 拉力
F/N		 斜面高
h/cm		 斜面长
S/cm		 机械效
率h/%
1 10 2 0.6 10 57.6 57.9
2 15 2 0.8 10 38.6 64.8
3 20 2 1.0 10 29.2 68.5
4 25 2 1.1 10 24.0 75.8
5 30 2 1.2 10 20.0 83.3
　　 ⑴分析表中的数据，可以知道：
　　①斜面的机械效率跟斜面倾角（倾斜程度）的关系是_______________；
　　②实验中，拉力做的有用功__________（填“相等”或“不相等”）；
　　③实验中，随着斜面倾角的增大，拉力做的总功__________（填“增加”、“不变”或“减少”）；
　　④额外功减少的原因是______________________________________；
　　⑵进而可以有如下推论：
　　①木块受到的摩擦力跟斜面倾角的关系是_______________________；
　　②从影响滑动摩擦力大小因素方面分析，在实验中，摩擦力的大小发生变化的原因是_____________。
　　分析与解：
　　● 物体与斜面粗糙程度相同时，斜面倾角越大，机械效率越大
　　● 斜面倾角相同时，物体与斜面粗糙程度越大，机械效率越小。
　　答案：
　　⑴①倾角越大，机械效率越高；②相等；③减少；④木块受到的摩擦力变小了。
　　⑵①倾角越大，摩擦力越小；②木块对斜面的压力变小了

　　10、小力用滑轮组提升G1＝600N的重物，在重物匀速上升2m的过程中，拉力F1所做的功是1500J。忽略摩擦和绳重。求：
　　⑴滑轮组做的有用功W有用；
　　⑵滑轮组的机械效率h；
　　（3）求动滑轮的重力。

　　分析与解：
　　（1）W有用＝G1h＝600N×2m＝1200J
　　（2）＝＝80%
　　（3）G轮＝＝＝150N

来源：中国哲士网

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