第51讲功及功率,机械效率(1).pdf

功及功率，机械效率功及功率，机械效率1功的定义功的定义：功等于功等于跟物体在力的方向上通过的跟物体在力的方向上通过的的乘积的乘积基本概念梳理基本概念梳理1功的定义功的定义：功等于功等于跟物体在力的方向上通过的跟物体在力的方向上通过的的乘积的乘积。2功是功是的量度的量度功的计算公式是功的计算公式是其中其中表示力表示力表示距表示距2功是功是的量度的量度。功的计算公式是功的计算公式是，其中其中表示力表示力，表示距表示距离。功的单位是离。功的单位是。在水平地面上重。在水平地面上重40牛的物体，受牛的物体，受10牛的水平推力牛的水平推力前进了前进了3米米，撤去推力后物体又前进了撤去推力后物体又前进了1米米，则推力做功则推力做功，重力做重力做前进了前进了3米米，撤去推力后物体又前进了撤去推力后物体又前进了1米米，则推力做功则推力做功，重力做重力做功功。3运动有快有慢，我们用“单位时间里通过的路程”来表示运动的快慢，称为速度，计算公式是运动有快有慢，我们用“单位时间里通过的路程”来表示运动的快慢，称为速度，计算公式是。做功也有快有慢，我们用。做功也有快有慢，我们用来表示做来表示做功的快慢功的快慢称为称为计算公式是计算公式是国际单位是国际单位是常用单位还常用单位还功的快慢功的快慢，称为称为，计算公式是计算公式是，国际单位是国际单位是，常用单位还常用单位还有有。4大量事实表明：使用机械时，人们所做的功，都不会少于不用机械时所大量事实表明：使用机械时，人们所做的功，都不会少于不用机械时所做的功做的功也就是任何机械都也就是任何机械都这个结论叫做这个结论叫做做的功做的功，也就是任何机械都也就是任何机械都_。这个结论叫做这个结论叫做_。5对人们有用的功对人们有用的功(即：不用任何机械时所必须做的功即：不用任何机械时所必须做的功)叫叫_；并非我们需要但又不得不做的功叫；并非我们需要但又不得不做的功叫_；这两部分功总和叫做；这两部分功总和叫做_。6机械效率是指机械效率是指 _写成公式是写成公式是_。7实际的机械不可避免地存在实际的机械不可避免地存在_和和_，因而总是要做，因而总是要做_功的。功的。所以所以实际机械的机械效率总是实际机械的机械效率总是的的所以所以，实际机械的机械效率总是实际机械的机械效率总是_的的。8滑轮组机械效率公式推导滑轮组机械效率公式推导：基本概念梳理基本概念梳理8滑轮组机械效率公式推导滑轮组机械效率公式推导：【例例1】一个人先后用同样大小的力沿水平方向拉木箱一个人先后用同样大小的力沿水平方向拉木箱使木箱分别在光滑和使木箱分别在光滑和【例例1】一个人先后用同样大小的力沿水平方向拉木箱一个人先后用同样大小的力沿水平方向拉木箱，使木箱分别在光滑和使木箱分别在光滑和粗糙两种不同的水平地面上前进相同的距离。关于拉力所做的功，下粗糙两种不同的水平地面上前进相同的距离。关于拉力所做的功，下列说列说法法中中正正确的是确的是()列说中确的是列说中确的是()A在粗糙地面上做功较多在粗糙地面上做功较多B在光滑地面上做功较多在光滑地面上做功较多B在光滑地面上做功较多在光滑地面上做功较多C两次做功一样多两次做功一样多D条件不够条件不够无法比较两次做功的多少无法比较两次做功的多少D条件不够条件不够，无法比较两次做功的多少无法比较两次做功的多少【例【例2】如图，甲、乙两物体质量相同，在拉力】如图，甲、乙两物体质量相同，在拉力F1、F2作用下分别沿光滑斜面匀速拉到顶端，则下列说法正确的是作用下分别沿光滑斜面匀速拉到顶端，则下列说法正确的是()A拉力拉力F1做的功比做的功比F2做功多做功多B拉力拉力F2做的功比做的功比F1做功多做功多C两者所做的功一样多两者所做的功一样多D条件不足，无法判断条件不足，无法判断F1F F21【例【例3】“五一”期间，小林和爸爸一起去登红山，小林用了】“五一”期间，小林和爸爸一起去登红山，小林用了15min登到山顶，爸爸用了登到山顶，爸爸用了20min登上山顶，爸爸的体重是小林的登上山顶，爸爸的体重是小林的1.5倍，则小林和爸爸倍，则小林和爸爸登山功率之比是登山功率之比是()登山功率之比是登山功率之比是()A12B21C98D89【例【例4】(2011株洲株洲)用大小不同的甲、乙两个力拉同一物体，两力所做的功用大小不同的甲、乙两个力拉同一物体，两力所做的功W与在这两个力的方向上移动的距离与在这两个力的方向上移动的距离S的关系图象如图，由图可知，甲、的关系图象如图，由图可知，甲、乙两个力的大小关系是乙两个力的大小关系是()乙两个力的大小关系是乙两个力的大小关系是()AF甲甲F乙乙BF甲甲F乙乙CF甲甲F乙乙D条件不足，无法判断条件不足，无法判断WF甲甲WW甲甲F乙乙W甲甲W乙乙Ss0【例【例5】如图甲是使用汽车打捞水下重物的示意图，汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物，在整个打捞过程中，汽车以恒定的速度】如图甲是使用汽车打捞水下重物的示意图，汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物，在整个打捞过程中，汽车以恒定的速度 0.2m/s向右向右动动图是此过程中汽车拉动重物的功率随时间图是此过程中汽车拉动重物的功率随时间 变化的图像变化的图像设设运运动动，图图乙乙是此过程中汽车拉动重物的功率随时间是此过程中汽车拉动重物的功率随时间t变化的图像变化的图像，设设时汽车开始提升重物，忽略水的阻力和滑轮的摩擦，时汽车开始提升重物，忽略水的阻力和滑轮的摩擦，g取取10N/kg。求：圆柱形重物的质量；圆柱形重物的密度；求：圆柱形重物的质量；圆柱形重物的密度；P/W；打捞前，圆柱形重物上表面所受水的压力。打捞前，圆柱形重物上表面所受水的压力。800700ABCDABt/s50 60甲乙甲乙【例【例6】如图，滑轮重小于物重】如图，滑轮重小于物重(绳重、摩擦不计绳重、摩擦不计)。使用甲图滑轮最大的好处是。使用甲图滑轮最大的好处是；若匀速提升相同的重物，则；若匀速提升相同的重物，则F甲甲F乙乙、机械效率、机械效率甲甲乙乙(“”或或“”或或“”)(“”或或“”或或“”)。F乙乙F甲甲甲甲乙乙GG甲甲甲甲2【例【例7】如图所示，分别用甲、乙两个滑轮组匀速吊起重物】如图所示，分别用甲、乙两个滑轮组匀速吊起重物G1和和G2，如果甲的效率是，如果甲的效率是90%，乙的效率是，乙的效率是80%，并且，并且F1F232，那么，那么G1G2是是_。F2F1 1甲甲乙乙【例【例8】(多选多选)用滑轮组将密度为用滑轮组将密度为 2.8103kg/m3，质量为，质量为56kg金属块完全在水中匀速提升金属块完全在水中匀速提升0.5m，加在绳子自由端的拉力是，加在绳子自由端的拉力是F，动滑轮重，动滑轮重120N，如图，如图所示所示不计绳重及摩擦不计绳重及摩擦取取10/所示所示。不计绳重及摩擦不计绳重及摩擦，g取取10N/kg。则下列说法正确的是则下列说法正确的是()A金属块受到的重力与浮力是平衡力金属块受到的重力与浮力是平衡力A金属块受到的重力与浮力是平衡力金属块受到的重力与浮力是平衡力B拉力拉力F的有用功是的有用功是280JC金属块受到的浮力是金属块受到的浮力是200NFC金属块受到的浮力是金属块受到的浮力是200ND滑轮组的机械效率是滑轮组的机械效率是75%【例【例9】如图所示的装置，已知物体】如图所示的装置，已知物体A重为重为60N，在水平拉力，在水平拉力F的作用下，物体以的作用下，物体以0.2m/s的速度做匀速直线运动，物体与水平地面之间的摩擦力为的速度做匀速直线运动，物体与水平地面之间的摩擦力为12若滑轮组的机械效率为若滑轮组的机械效率为80%则在则在4 内拉力内拉力 所做的功是所做的功是12N，若滑轮组的机械效率为若滑轮组的机械效率为80%，则在则在4s内拉力内拉力F所做的功是所做的功是J。FA【例【例10】如图所示，斜面长】如图所示，斜面长S10m，高，高h4m。用沿斜面方向的推力。用沿斜面方向的推力F，将一个重为，将一个重为100N的物体由斜面底端的物体由斜面底端A匀速推到顶端匀速推到顶端B。运动过程中物体。运动过程中物体克服摩擦力做了克服摩擦力做了100 的功的功求求克服摩擦力做了克服摩擦力做了100J的功的功。求求：运动过程中克服物体的重力做的功；：运动过程中克服物体的重力做的功；斜面的机械效率斜面的机械效率；斜面的机械效率斜面的机械效率；推力推力F的大小。的大小。BFShA3【例【例11】(2011北京北京)某科技小组设计的提升重物的装置如图甲所示。图中水平杆某科技小组设计的提升重物的装置如图甲所示。图中水平杆CD与竖直杆与竖直杆EH、DI组合成支架固定在水平地面上。小亮站在地面组合成支架固定在水平地面上。小亮站在地面上通过滑轮组提升重物上通过滑轮组提升重物滑轮组由动滑轮滑轮组由动滑轮Q和安装在水平杆和安装在水平杆C 上的两上的两上通过滑轮组提升重物上通过滑轮组提升重物，滑轮组由动滑轮滑轮组由动滑轮Q和安装在水平杆和安装在水平杆CD上的两上的两个定滑轮组成。个定滑轮组成。CEDIHIHQ Q甲甲小亮以拉力小亮以拉力F1匀速竖直提升物体匀速竖直提升物体A的过程中，物体的过程中，物体A的速度为的速度为v1，滑轮组的机械效率为，滑轮组的机械效率为A。小亮以拉力。小亮以拉力F2匀速竖直提升物体匀速竖直提升物体B的过程中，物体的过程中，物体B的速的速度为度为滑轮组的机械效率为滑轮组的机械效率为拉力拉力做的功随时间变化的图像分做的功随时间变化的图像分度为度为v2，滑轮组的机械效率为滑轮组的机械效率为B。拉力拉力F1、F2做的功随时间变化的图像分做的功随时间变化的图像分别如图乙中、所示。别如图乙中、所示。物体物体 的体为的体为物体物体 的体为的体为物物已知：已知：v13v2，物体物体A的体的体积积为为VA，物体物体B的体的体积积为为VB，且，且3VA2VB，物物体体A的密度为的密度为A，物体，物体B的密度为的密度为B，且，且8A7B。(不计绳的质量，不计不计绳的质量，不计滑轮与轴的摩擦滑轮与轴的摩擦)滑轮与轴的摩擦滑轮与轴的摩擦)求：机械效率求：机械效率B与与A之差。之差。W/JW/J360270270180900t/s012341 2 3 44