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第一部分系統(tǒng)復習，成績基石,第十二講功、功率、機械效率,要點功,類型1：做功的必要因素,物體不做功的三種情況,1．靜止不做功：物體受到力的作用，但沒有移動距離，這時力對物體沒有做功；2．慣性不做功：物體沒有受力，但由于慣性通過了一段距離，也沒有力做功；3．垂直不做功：物體受到力的作用，但運動的方向與力的方向垂直，這個力不做功．,例?如圖所示的幾個情形中，所提到的力沒有做功的是(),A．物體在繩子拉力作用下升高B．靜止的小車在拉力作用下運動起來C．汽車在剎車阻力的作用下速度減慢D．人用力搬石頭，石頭不動,D,點撥?解答本題的關鍵是抓住做功的兩個必要因素：作用在物體上的力和物體在力的方向上移動的距離，二者缺一不可．,類型2：功的計算,斜面的特點,斜面能省力但不省距離；任何機械都不省功．,例?如圖所示，某人分別用300N和200N的力，將同一個裝有水的容器從地面上直接搬到車上和通過斜面搬到車上．下列說法中不正確的是(),A．用300N的力搬運容器時做了300J的功B．用200N的力搬運容器時做了200J的功C．用200N的力搬運容器時做了300J的功D．通過斜面搬運容器時不能省功,點撥?用300N的力搬運時所做的功W1＝F1h＝300N1m＝300J；用200N的力搬運時所做的功W2＝F2L＝200N1.5m＝300J；兩種情況下做的有用功一樣多，故通過斜面搬運容器不能省功．,B,要點功率,計算功和功率綜合題的步驟,在解答做功和功率類綜合性的計算題時，首先分析已知條件，然后根據(jù)已知量與未知量之間的關系，利用相應的計算公式進行計算，得出未知量．,例?重力為600N的小明在一次跳繩的體能測試中，1min內(nèi)跳了120次，每次跳離地面的高度約為5cm，則他跳繩時的功率最接近()A．6WB．60WC．600WD．6000W,點撥?小明所受的重力G＝600N，則小明一次跳繩做的功W0＝Gh＝600N0.05m＝30J，小明1min跳繩做的總功W＝120W0＝12030J＝3600J，所以小明跳繩的功率,B,變式訓練?一輛汽車的功率為90kW，行駛速度為54km/h時，汽車的牽引力多大？,解：汽車的速度v＝54km/h＝15m/s汽車的牽引力,要點機械效率,影響滑輪組機械效率的因素,用不同的滑輪組提起相同的重物至同一高度，做的有用功相等，動滑輪重的做的額外功多，機械效率就低；用同一滑輪組提起不同的重物至同一高度，此時動滑輪重、摩擦一定，做的額外功相等，物重大的做的有用功多，機械效率高．,例1?用如圖所示滑輪組將貨物緩慢提升3m，已知貨物重850N，所用拉力F為300N(不計摩擦和繩重)．求：,(1)有用功W有；(2)總功W總；(3)額外功W額．,解：(1)有用功W有＝Gh＝850N3m＝2550J(2)繩自由端通過的距離s＝nh＝33m＝9m，總功W總＝Fs＝300N9m＝2700J(3)額外功W額＝W總－W有＝2700J－2550J＝150J,點撥?(1)已知貨物的重力和貨物升高的高度，根據(jù)W有＝Gh即可求出有用功；(2)根據(jù)貨物升高的高度h和提升貨物所用繩子的段數(shù)n求出繩子自由端通過的距離s＝nh，然后根據(jù)W總＝Fs即可求出總功；(3)根據(jù)W額＝W總－W有即可求出額外功．,例2?用如圖所示器材測滑輪組的機械效率．(1)在圖上畫出滑輪組最省力的繞線方法；(2)安裝好實驗器材后，記下鉤碼和拴住彈簧測力計的線端原先的位置；(3)某同學正確測得鉤碼上升的高度為0.2m，鉤碼重1.5N，其他被測和計算的數(shù)據(jù)如下表：,上表中肯定錯誤的數(shù)據(jù)是______和______；(4)若用上述裝置提起重1.5N的鉤碼，機械效率為η1；提起重3N的鉤碼，機械效率為η2，則η1______(填“>”、“<”或“＝”)η2.,點撥?(1)當有3段繩子承擔物重時最省力，根據(jù)“偶定奇動”的方法可知，應從動滑輪開始繞起；(2)根據(jù)3段繩子承擔物重，可判斷拉力移動距離與鉤碼上升高度的關系為s＝3h，所以拉彈簧測力計的線端通過的距離s＝3h＝30.2m＝0.6m，拉力做的總功W總＝Fs＝0.6N0.6m＝0.36J，由此可知，表中的數(shù)據(jù)0.4和0.24是錯誤的；(3)額外功不變，提升的物體越重，所做的有用功越多，機械效率越高，所以η1<η2.,0.4,0.24,<,本講實驗考點：測量滑輪組的機械效率．(要求能夠熟練操作、掌握整個實驗過程，包括實驗原理、實驗方法、器材、裝置圖、步驟、數(shù)據(jù)表格、結論以及易錯點等問題),實驗探究測量滑輪組的機械效率,在“測量滑輪組的機械效率”實驗中，某實驗小組用如圖所示的同一滑輪組提升不同鉤碼的方法，分別做了甲、乙、丙3組實驗，實驗數(shù)據(jù)記錄如下：,(1)實驗的原理是______________________；(2)在實驗操作中應該__________________拉動彈簧測力計，使鉤碼緩慢上升；(3)進行第2次測量時滑輪組的機械效率約為__________(保留三位有效數(shù)字)；(4)進行第3次測量時，彈簧測力計示數(shù)為________N，滑輪組做的有用功是______J；(5)分析實驗數(shù)據(jù)，實驗小組得出的實驗結論是：滑輪組的機械效率與________________有關,豎直向上勻速,78.4%,2.4,0.3,物重(或鉤碼重),1．[2018青島，12，3分][不定項]在相同的水平地面上，用水平力F勻速推動重為G的箱子，移動距離s.下列說法正確的是()A．箱子受到的推力和摩擦力是一對平衡力B．在此過程中重力做功為GsC．若撤去推力，箱子仍向前滑行，則滑行過程中摩擦力小于FD．若水平推力改為2F，仍使箱子移動距離s，則推力做功為2Fs,AD,2．[2016青島，13，3分][不定項]根據(jù)表格中數(shù)據(jù)，下列說法正確的是(),表一,表二,A．將體積相同的鐵塊和銅塊分別放在已調好的天平左、右托盤中，指針偏向分度盤右側B．勻速提升體積相同的鐵塊和鋁塊，拉力所做的功W與提升高度h的關系圖象如右圖，則圖線a表示的是鐵塊C．橫截面積相同的銅線和鋁線，在電阻相等時鋁線較長D．在平直高速公路上，夏利和捷達轎車按照表二中的速度勻速行駛相同的時間，若牽引力的功率之比為2∶3，則牽引力之比為4∶5,ABD,3．[2014—2015青島改編，3分][不定項]根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，下列說法正確的是(),A．用同樣的酒精燈給質量相等、初溫相同的水和煤油加熱相同的時間后，發(fā)現(xiàn)水中的溫度計示數(shù)較高B．裝有煤油和水的兩個容器底部受到的液體壓強與液體深度的關系可用圖象表示，其中圖線b表示的是煤油C．用力分別勻速提升體積之比為2∶1的實心銅塊和鋁塊，提升的高度之比為5∶4，則兩次拉力做功之比為55∶6(2015青島)D．用力分別勻速提升體積相同的鐵塊和鋁塊，提升的高度之比為3∶2，所用的時間之比為5∶9，則兩次拉力的功率之比為79∶10(2014青島),BD,4．[2018青島，專題二17(3)，2分]工人利用如圖所示的滑輪組勻速提升重600N的貨物，繩子自由端被豎直拉上6m，額外功為300J.求滑輪組的機械效率．,解：由圖知，n＝3，由s＝nh可得，貨物提升的高度=2m則所做的有用功W有＝Gh＝600N2m＝1200J拉力所做的總功W總＝W有＋W額＝1200J＋300J＝1500J則滑輪組的機械效率η＝,5．[2017青島，專題五11，6分]小雨用滑輪組提升重物．每個滑輪等重，不計繩重、摩擦和液體的阻力．請畫出與解題過程相應的受力分析示意圖．,(1)物體A的質量為50kg，求物體A的重力是多少？,解：物體A的重力G＝mg＝50kg10N/kg＝500N,(2)如圖甲所示，小雨對繩子自由端的拉力為150N時，地面對物體A的支持力是100N.為了提起物體A，他增加了滑輪個數(shù)，組裝了如圖乙所示的滑輪組，并利用它將物體A在空氣中勻速提升了2m，求小雨做的功是多少？,解：由題意可知，小雨沒有把重物A提起來，對A進行受力分析如圖1，由力的平衡條件可得G＝F拉＋F支．滑輪組對A的拉力F拉＝G－F支＝500N－100N＝400N根據(jù)力的作用是相互的，A對滑輪組的拉力等于滑輪組對A的拉力，由圖甲可知，n＝3，對甲滑輪組的動滑輪進行受力分析，如圖2所示，由力的平衡條件可得3F＝F拉＋G動，所以動滑輪的重力G動＝3F－F拉＝3150N－400N＝50N為了提起物體A，他增加了滑輪個數(shù)，組裝了如圖乙所示的滑輪組，對乙圖的動滑輪和物體A進行受力分析，如圖3所示，,此時繩端的拉力F′＝(G＋2G動)＝(500N＋250N)＝150N由圖乙可知，n′＝4，繩子移動的距離s＝4h＝42m＝8m小雨做的功W＝F′s＝150N8m＝1200J,(3)小雨用圖乙所示的滑輪組，將另一密度為1.5103kg/m3的物體B從某液體中勻速向上拉至空氣中，拉力F隨時間t變化的圖象如圖丙所示．已知F2與F1之差為50N，在空氣中提升B時滑輪組的機械效率為75%.求液體密度是多少？,6．[2016青島，專題五，11，5分]小雨通過如圖甲所示滑輪組將水中物體勻速提升至空中，他所用拉力F與繩子自由端移動的距離s的關系圖象如圖乙所示．其中物體在空中勻速上升過程中滑輪組的機械效率為85%.每個滑輪等重，不計繩重、摩擦和水的阻力．求：,(1)物體在空中上升1m，小雨做的功是多少？,解：由圖象乙知，物體在空中上升時拉力F＝200N則小雨做的功W＝Fs＝200N41m＝800J,(2)每個滑輪的重力是多少？,解：由，得物體所受的重力G＝nηF＝485%200N＝680N物體在空中時，拉力等于物體重力與滑輪的重力之和，即G滑總＋G＝nF，則動滑輪的總重力G滑總＝nF－G＝4200N－680N＝120N每個滑輪的重力G滑＝120N2＝60N,(3)物體的密度是多少？,解：由圖象乙知，物體浸沒在水中時F′＝100N物體在水中時，拉力與浮力之和等于物體重力與滑輪的重力之和，即nF′＋F?。紾＋G滑總，,則物體所受的浮力F?。紾＋G滑總－nF′＝680N＋120N－4100N＝400N由F?。溅阉甮V排，得物體的體積V＝V排＝=由G＝mg，得物體的質量m＝則物體的密度ρ＝,7．[2015青島，專題五12，5分]小雨站在水平地面上，通過如圖所示的滑輪組從井中提水(不計繩重及摩擦)．已知小雨的重力為500N、雙腳與地面的接觸面積為0.04m2，圓柱形水桶的底面積為0.2m2、容積為0.1m3(不計桶的厚度)．,(1)將空桶勻速下放的過程中(桶底未接觸水面)，小雨對地面的壓強為1.15104Pa，則桶和動滑輪總重是多少？,解：小雨對地面的壓力FN＝p人S人＝1.15104Pa0.04m2＝460N小雨對繩子的拉力F＝G人－FN＝500N－460N＝40N桶和動滑輪總重G0＝nF＝340N＝120N,(2)向上提水，當桶底受到水向上的壓強為2.5103Pa時，小雨對地面的壓強為1104Pa；小雨將水桶拉離水面后，勻速拉動過程中滑輪組的機械效率是多少？,8．[2014青島，專題五11，5分]小雨受到的重力為640N，他站在水平地面上時對地面的壓強為1.6104Pa.他用如圖所示滑輪組勻速提升物體A，滑輪組的機械效率為90%(不計繩重和摩擦)，此時他對水平地面的壓強為6103Pa.則物體A重力GA＝？,解：小雨與地面的接觸面積勻速提升物體A時，小雨對地面的壓力F′＝p′S＝6103Pa0.04m2＝240N小雨對繩子的拉力F拉＝G－F′＝640N－240N＝400N由，得物體A的重力GA＝3F拉η＝3400N90%＝1080N,9．[2012青島，專題五11(4)，3分]為了營救落入井中的葉子姐姐，小雨通過如圖滑輪組將一只底面積為0.2m2的圓柱形空木桶勻速緩慢地放入井中，葉子姐姐爬進木桶中，為了安全起見，小雨用75N的力拉著繩子使木桶保持靜止，此時木桶浸入水中的深度為0.25m.小雨用力將木桶拉出水面，又經(jīng)過65s使木桶在空中勻速上升10m到達井口，將葉子姐姐救上來．(不計繩重和摩擦)在這65s中，小雨做功的功率多大？,解：木桶受到的浮力F浮′＝ρ水gV排′＝ρ水gSh′＝1.0103kg/m310N/kg0.2m20.25m＝500NG總＝G桶＋G人＋G動＝nF′＋F浮′＝275N＋500N＝650N木桶拉出水面后小雨對繩的拉力F″＝做功的功率P＝=100W,