功功率機械效率知識點1

判斷力是否做功功的概念如果一個力作用在物體上,物體在這個力的方向上移動了一段距離,就說這個力對物體做了功判斷力是否做功做功的兩個必要條件一是作用在物體上的

;二是物體在這個力的

上移動了距離

力方向判斷力是否做功力不做功的三種情況“不勞無功”(有距離無力)實例:踢出去的足球(人對足球不做功)“不動無功”(有力無距離)實例:推物體,物體未動(推力對物體不做功)“勞而無功”(力與距離垂直)實例:提著水桶水平前進(拉力對水桶不做功)【關(guān)聯(lián)情境】

該知識點常結(jié)合日常生活考查力的做功情況情境1做功了嗎1.如圖所示的四幅圖中所描述的力,對物體做了功的是(

)A.叉車托著貨物靜止,叉車對貨物的力B.人搬石頭但沒有搬動,手對石頭的力C.人推小車向前運動了一段距離,手對小車的推力D.塔吊吊著重物水平移動,繩對重物的拉力知識點2

功和功率類型功功率定義功等于

與物體在力的方向上

的乘積

在物理學(xué)中,

與做功

之比。功率是表示物體做功快慢的物理量

單位焦耳,簡稱焦,符號是

。

1J=1N·m瓦特,簡稱瓦,符號是

。

1kW=

W

力移動的距離功所用時間JW103類型功功率定義式W=

。F是力,單位是N;s是沿力的方向上移動的距離,單位是m

P=

。W是力做的功,單位是J;t是做功所用的時間,單位是s

拓展式重力做功W=

;

摩擦力做功W=

P===Fv(適用于做勻速直線運動的物體)Fs

GhFfs類型功功率估測將地上的物理課本撿起來放在桌子上,人對物理課本做功約為2J;從地上拿起一枚雞蛋舉過頭頂,做功約為1J;一名中學(xué)生從一樓走到二樓做功約為1500J【關(guān)聯(lián)情境】

該知識點常結(jié)合運送物體,如推物體運動、舉重等考查功和功率的計算情境2舉重2.如圖所示,舉重運動員在0.8s內(nèi)將100kg的杠鈴從地上舉到1.8m的高度,則舉重運動員對杠鈴做的功是

J,在這個過程中運動員對杠鈴做功的平均功率是

W。(g取10N/kg)

情境3推物體3.如圖所示,AC、BC為同一水平面上的兩個光滑斜面,AC>BC。在相等時間內(nèi)把同一物體從斜面底端分別沿AC、BC勻速推至C點,若推力分別為F1、F2,功率分別為P1、P2,則F1

F2,P1

P2。(均選填“>”“<”或“=”)

18002250<=知識點3

機械效率定義將

跟

的比值叫作機械效率,用符號η表示

計算公式η=

說明:W有用表示有用功,是指根據(jù)目的做的對人們有用的功;W額外表示額外功,是指使用機械時,不需要但又不得不做的功;W總表示總功,是指有用功和額外功之和;W總=W有用+W額外有用功總功

理解(1)使用任何機械都不能省功,有用功總是小于總功,所以機械效率總

1。

(2)做功多的機械,其機械效率不一定大影響因素與機械自重、摩擦、被提升物體的重力等因素有關(guān)提高機械效率的方法(1)滑輪組:增加被提升物體的重力、減小摩擦、減小機械自重。(2)斜面:減小斜面的粗糙程度、增大斜面的傾角小于考點1判斷力是否做功例1(2026·原創(chuàng)題)如圖所示,實心球是中考體育考試項目之一。盤點實心球考試中的物理知識,以下說法正確的是(

)A.實心球在空中運動過程中,投擲者對實心球做了功B.在投擲過程中,投擲者對實心球做了功C.撿球員托著實心球水平前進的過程中,重力對實心球做了功D.實心球在空中運動過程中,重力沒有做功【易錯提醒】力做功的條件:力和距離需要滿足同體、同時、方向不垂直。練1(2025·濟南章丘二模)如圖所示,2025年1月16日,在都靈大冬會冰壺項目女子循環(huán)賽中,中國隊8比7戰(zhàn)勝英國隊。在冰壺比賽中,運動員將冰壺擲出后,冰壺向前滑動過程中,冰壺的運動狀態(tài)

(選填“改變”或“不改變”),水平冰面對冰壺的支持力

(選填“做功”或“不做功”)。

改變不做功考點2功和功率的理解例2

甲、乙兩位同學(xué)進行舉杠鈴比賽,如圖所示,甲比乙高,他們在相同的時間內(nèi)舉起了相同的杠鈴,則(

)A.乙做功較多,功率較大B.甲做功較多,功率較大C.甲、乙做功相同,甲的功率較大D.甲、乙做功相同,乙的功率較小【解題思路】功率表示做功快慢,功的大小表示做功多少。比較功率大小要根據(jù)控制變量的思想,時間一定比較做功多少,或功一定比較時間多少。練2(2024·連云港)如圖所示,一個人先后兩次用同樣的時間、同樣大小的力,將不同質(zhì)量的物體在不同的表面上分別移動相同的距離。該力在此過程中所做功的大小分別為W1、W2,功率的大小分別為P1、P2,關(guān)于它們之間的大小關(guān)系說法正確的是(

)

A.W1<W2

P1<P2 B.W1>W2

P1>P2C.W1=W2

P1=P2 D.W1<W2

P1>P2考點3功和功率的計算【考法1】簡單運動類例3(2025·威海改編)如圖所示,用150N的推力沿斜面向上將重為500N的小車從斜面(高1.2m、長5m)底端勻速推到頂端,用時20s。則推力做功為

J,推力做功的功率為

W。將小車推到頂端的水平臺后繼續(xù)前進了2m,此階段小車受到的重力做功為

J。

75037.50

練3(2025·淄博淄川二模)如圖是一輛無人配送車。若該無人配送車裝滿快遞后的總質(zhì)量為600kg,在某小區(qū)的平直道路上勻速行駛了60m,用時40s,此過程中受到的阻力是車重的0.1倍,輪胎與地面接觸的總面積為500cm2。g取10N/kg,求:(1)配送車對水平地面的壓強;(2)牽引力做的功;(3)牽引力做功的功率。

【考法2】圖像分析類例4

放在水平地面上的物體A,受到方向不變的水平拉力F的作用,如圖甲所示,拉力F隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示,物體A運動的速度v與時間t的關(guān)系如圖丙所示。下列說法中正確的是(

)A.物體A在2~6s內(nèi)做勻速直線運動B.物體A在0~2s內(nèi)受到的摩擦力為20NC.拉力F在6~8s內(nèi)所做的功為40JD.拉力F在6~8s內(nèi)的功率為40W練4

兩次水平拉動同一物體在同一水平面上做勻速直線運動,兩次物體運動的s-t圖像如圖所示,根據(jù)圖像,下列判斷正確的是(

)A.兩次物體運動的速度:v1<v2B.兩次物體所受的拉力:F1>F2C.0~6s兩次拉力對物體所做的功:W1>W2D.0~6s兩次拉力對物體做功的功率:P1<P2考點4機械效率例5(2025·日照)2024年,日照港躋身全球5億噸大港陣營。如圖所示,工人用電動機驅(qū)動的起重機搬運質(zhì)量為10t的集裝箱。先在100s內(nèi)將集裝箱勻速提升10m,此過程電動機的功率為1.2×104W。然后起重機又在100s內(nèi)將集裝箱沿水平方向勻速移動了5m,此過程的電動機的功率為1×102W。不計空氣阻力,g取10N/kg。下列說法正確的是(

)A.在上升過程中,起重機對集裝箱做的功為1.2×106JB.在上升過程中,起重機對集裝箱做功的功率為1×104WC.在上升過程中,起重機的機械效率為100%D.在水平移動過程中,起重機對集裝箱做的功為1×104J

練5(2025·濟寧)將圖中的滑輪以不同的繞線方式組裝成甲、乙滑輪組(甲比乙省力)。小明分別用甲、乙滑輪組,在5s內(nèi)將重為50N的物體豎直勻速提升0.2m。每個滑輪重為4N,忽略繩重和摩擦,下列說法正確的是(

)A.使用甲滑輪組時拉力為27NB.使用乙滑輪組時繩子自由端移動了0.6mC.使用甲滑輪組時拉力的功率比乙的大D.兩個滑輪組的機械效率相等練6(2025·泰安岱岳二模)小明家裝修房屋的時候,質(zhì)量為60kg的工人師傅使用如圖所示的滑輪組提升建筑材料,他用400N的豎直向下的拉力勻速拉動建材,在20s內(nèi)將重720N的建材勻速提升了3m,g取10N/kg。求:(1)工人拉力做功的功率;(2)在此過程中滑輪組的機械效率;(3)若工人的腳與水平地面的總接觸面積為400cm2,則他對水平地面的壓強。

【分析、評估與交流】5.控制變量法的應(yīng)用(1)同一滑輪組吊起數(shù)量不同的鉤碼,探究η與G的關(guān)系。(2)用重力或數(shù)量不同的動滑輪吊起數(shù)量相同的鉤碼,探究η與G動的關(guān)系。

【實驗結(jié)論】7.影響滑輪組機械效率的因素:繩重和摩擦、動滑輪重、提起的物重?；喗M機械效率的大小與物體提升的高度、滑輪組的繞線方式及提升物體的速度無關(guān)。

【一題通關(guān)】(2025·東營校級三模)選用圖甲、乙所示一套裝置測量滑輪組的機械效率,部分實驗數(shù)據(jù)如表:實驗次數(shù)鉤碼重力G/N鉤碼上升高度h/cm拉力F/N繩子自由端移動距離s/cm機械效率η12.051.01566.7%24.051.81574.1%34.0101.83074.1%46.052.515

(1)實驗過程中,緩慢豎直拉動彈簧測力計,使鉤碼

上升,由記錄的數(shù)據(jù)可知,該實驗使用的是圖

所示的實驗裝置。

(2)第4次實驗時所做的有用功為

J,滑輪組的機械效率是

%。

勻速直線甲0.380(或80.0)(3)分析1、2、4次實驗的數(shù)據(jù)可知,使用同一滑輪組提升重物時,重物重力越

(選填“大”或“小”),滑輪組的機械效率越高;分析2、3次實驗的數(shù)據(jù)可知,滑輪組的機械效率與鉤碼上升的高度

(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。

(4)用滑輪組提升重物時,下列選項中可提高機械效率的是

。

A.換用更輕的動滑輪B.加快提升物體的速度(5)實驗過程中,發(fā)現(xiàn)拉動彈簧測力計時不易讀數(shù),某同學(xué)認(rèn)為應(yīng)該靜止時讀數(shù),老師說該想法是錯誤的,原因是

。

大無關(guān)A忽略了摩擦力對機械效率的影響【拓展設(shè)問】(6)若探究“機械效率一定時,有用功與總功的關(guān)系”,可控制

不變,改變

。

物重、滑輪重物體被提升的高度(7)若動滑輪的重力不可忽略?，F(xiàn)改變物體的重力G,則滑輪組的機械效率與物體重力G的關(guān)系可能符合圖中的

。

B?升降電梯的工作原理電梯是高層住宅必備的交通工具。如圖甲是某種升降電梯工作原理圖,它由轎廂、配重、電動機、鋼絲繩、滑輪等部件連接組成。電動機和配重通過鋼絲繩分別給轎廂施加拉力。電梯某次搭載乘客上樓,轎廂啟動上升的路程與時間關(guān)系(s-t)如圖乙所示,電動機拉鋼絲繩做功的功率與時間關(guān)系(P-t)如圖丙所示,不計鋼絲繩重和一切摩擦,g取10N/kg。(1)圖甲中,兩個滑輪是

滑輪。

(2)圖甲中,配重質(zhì)量為800kg,則電梯勻速下降時,滑輪右側(cè)鋼絲繩對轎廂的拉力為

N。

(3)若轎廂中的乘客增加,該裝置的機械效率

(選填“增大”“不變”或“減小”)。

定8000增大(4)由圖乙和圖丙獲取的以下信息,其中正確的是

。

A.電梯上升的0~2s內(nèi),轎廂上升的運行速度恒為1m/sB.電梯上升的0~2s內(nèi),電動機拉鋼絲繩做功的功率為7000WC.電梯勻速上升的過程中,電動機的鋼絲繩對轎廂的拉力是2000ND.0~2s內(nèi),靜止在電梯里的一名乘客受到的重力與轎廂地面對他的支持力是一對平衡力(5)電動機拉鋼絲繩在0~12s內(nèi)所做的功為

J。

C47000基礎(chǔ)鞏固練1.(2025·南充)新學(xué)期,老師組織同學(xué)們進行了一場有意義的勞動——搬新書,在下列過程中,同學(xué)們對書不做功的是(

)

A.圖甲中將書從地面提起的過程B.圖乙中在水平路面推車的過程C.圖丙中將書搬上教學(xué)樓的過程D.圖丁中將書堆放在桌面的過程2.(2025·連云港)下列情景中,人對物體做功的是(

)A.司機用力推汽車,汽車不動B.人推自行車前進C.學(xué)生背著書包在水平路面上勻速前進D.足球被踢后,在草地上滾動了一段距離3.(2025·廣州)在如圖所示的粗糙程度相同的水平冰面上,運動員用水平推力從a點推動冰壺,經(jīng)過b點時松手,冰壺到達c點停止運動,由a到b和由b到c的過程中,設(shè)冰壺受到的滑動摩擦力分別為fab和fbc,運動員對冰壺做的功分別為Wab和Wbc,則(

)A.fab<fbc B.fab=fbcC.Wab<Wbc D.Wab=Wbc4.(2025·陜西B卷)我國是世界上使用與發(fā)展機械最早的國家之一,為人類文明和社會進步作出了重要貢獻。如圖是漢代畫像石中的滑輪圖,描繪了古人使用滑輪汲水操作的場景。關(guān)于圖中的滑輪說法正確的是(

)A.該滑輪是動滑輪B.該滑輪可以改變施力的方向C.使用該滑輪可以省功D.提升重力不同的物體時,機械效率不變5.(2025·吉林)如圖所示,工人用500N的拉力,在15s內(nèi)將重為450N的物體勻速提升3m,在這個過程中,下列說法正確的是(

)A.使用的滑輪是動滑輪B.做的有用功為1500JC.拉力的功率為90WD.該裝置的機械效率為90%6.(2025·德陽)塔吊是工程建設(shè)中常用的裝置,其起吊部分的結(jié)構(gòu)可簡化為如圖所示的滑輪組。用200N的拉力F,將480N的重物在10s內(nèi)豎直勻速提升2m,則拉力F的功率為

W,該滑輪組的機械效率為

。

12080%7.(2025·長沙節(jié)選)無人機送快遞為市民的生活帶來了極大的便利。在某次取貨途中,無人機載著空貨箱豎直勻速上升36m用時30s。在取貨點,工作人員將快遞放入貨箱,無人機再次升空,豎直勻速上升30m用時30s。已知無人機配備的貨箱質(zhì)量為1kg,取貨前后兩次勻速升空過程中無人機對貨箱拉力做功的功率之比為1∶2,放入貨箱的快遞質(zhì)量為

kg。(不計空氣阻力,g取10N/kg)

1.48.(2025·蘇州)叉車常用于貨物的轉(zhuǎn)運,如圖所示。叉車在10s內(nèi)將質(zhì)量為300kg的貨箱勻速豎直提升3m,g取10N/kg,求此過程中:(1)貨箱的速度;(2)叉車對貨箱所做的功;(3)叉車對貨箱所做功的功率。

9.(2025·大慶節(jié)選)如圖甲是某新型太陽能汽車,該汽車的動力完全由安裝在車頂?shù)碾姵匕迨占奶柲芴峁?。接收太陽能的電池板面積為6m2。某次試車過程中,該車在水平路面上以恒定功率P做直線運動,v-t圖像如圖乙所示。已知汽車(包括司乘人員)的總質(zhì)量為480kg,汽車行駛過程中所受阻力大小為車重的0.02倍,g取10N/kg。求:(1)汽車的功率P;(2)在0~15s內(nèi)汽車牽引力做的功。

10.(2025·安徽)如圖為某工人利用一滑輪提升物體的示意圖。若該工人將質(zhì)量為40kg的物體沿豎直方向勻速提升3m,此過程中滑輪的機械效率為80%,g取10N/kg。求:(1)物體受到的重力大小;(2)工人所做的有用功;(3)工人所做的總功。

能力提升練11.(2025·達州)“奇思妙想”小組的同學(xué)在勞動實踐基地,用如圖所示機械將400N的物體勻速提升12m,用時1min。已知G動=100N,G人=600N,人與地面接觸總面積為3.5×10-2m2(空氣阻力、摩擦力及繩重不計),該過程中下列說法正確的是(

)A.人拉力的功率為80WB.物體上升速度為0.4m/sC.人對地面的壓強為10000PaD.該滑輪組機械效率為66.7%12.(2025·蘭州)某同學(xué)用滑輪組提升物體,繩子自由端豎直移動的距離和物體上升的高度隨時間變化的關(guān)系分別如圖線a、b所示。已知物體的質(zhì)量為0.5kg,動滑輪的質(zhì)量為0.1kg,繩子自由端的拉力F為2.5N。則在0~5s的時間內(nèi),下列說法正確的是(

)A.繩子自由端移動的速度為0.02m/sB.滑輪組的有