功率与机械效率 教学目标 1、理解什么是机械效率，掌握机械效率的计算 2、知道机械效率的影响因素； 3、理解功率的概念及其计算公式 8、知道功率的单位 重难点 1、使用任何机械都要做额外功2、机械效率的计算 3、组装滑轮组和计算滑轮组的机械效率 4、机械效率的影响因素5、功率概念的理解 教学过程 教学过程 一、功： 1、力学里所说的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通 过的距离。 2、不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。 巩固： 某同学踢足球，球离脚后飞出10m远，足球飞出 10m的过程中人不做功。（原因 是足球靠惯性飞出） 。 3、力学里规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。 公式： W=Fs 4、功的单位：焦耳，1J= 1N m 。把一个鸡蛋举高1m ，做的功大约是0.5 J 。 5、应用功的公式注意： 分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力； 公式中S 一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。 功的单位“焦” （牛米 = 焦） ，不要和力和力臂的乘积（牛米，不能写成“焦”） 单位搞混。 二、功的原理： 1、内容：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功；即：使用任何机械 都不省功。 2、说明：（请注意理想情况功的原理可以如何表述？） 功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。 功的原理告诉我们：使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距 离的机械是没有的。 使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以 省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。 我们做题遇到的多是理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力） 理想机械：使用机械时，人们所做的功（FS）= 直接用手对重物所做的功（Gh） 3、应用：斜面 理想斜面：斜面光滑 理想斜面遵从功的原理； 理想斜面公式：FL=Gh 其中： F：沿斜面方向的推力；L：斜面长； G ：物重； h：斜 面高度。 如果斜面与物体间的摩擦为f ，则： FL=fL+Gh；这样 F 做功就大于直接对物体做功Gh 。 三、功率： 1、定义：单位时间里完成的功 2、物理意义：表示做功快慢的物理量。 3、公式： Fv t W P 4、单位：主单位 W （瓦）常用单位 kW（千瓦）、 mW （毫瓦）、马力 换算： 1kW=10 3W 1mW=106 W 1 马力 =735W 某小轿车功率66kW ，它表示：小轿车s 内做功 66000J 四、机械效率 、有用功：定义：对人们有用的功。 公式： W有用Gh （提升重物）=W总W额=W总 斜面： W有用= Gh 2、额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功 公式： W额= W总W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组） 斜面： W额=f L 3、总功：定义：有用功加额外功或动力所做的功 公式： W总=W有用W额=FS= W有用 斜面： W总= fL+Gh=FL 4、机械效率：定义：有用功跟总功的比值。 公式： 斜 面： 定滑轮： 动滑轮： 滑轮组 有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 。通常用百分数表示。某滑轮机 械效率为60% 表示有用功占总功的60% 。 提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。 5、机械效率的测量： 原 理： 应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力 F、绳的自由端移动的距离S 器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。 步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。 结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有： A动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。 B提升重物越重，做的有用功相对就多。 C 摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。 绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。 6、机械效率和功率的区别： 功率和机械效率是两个不同的概念。功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功；机 械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。 W有 用 W 总 = Gh FL = Gh FS = Gh Fh = G F = Gh FS = Gh F2h = G 2F = Gh FS = Gh Fnh = G nF = W 有 用 W 总 = Gh FS = 堂练 1、小明用 100N的力踢一个重5N的足球，球离脚后在水平草地上向前滚动了20m.在球滚动 的过程中 A. 小明对足球做功2000J B.重力对足球做功100J C. 小明对足球做功2100J D.小明和重力对足球做功都是0J 2、以下事例中，重力做功的是 A. 跳水运动员下落 B.皮划艇在平静水面快速滑行 C.花样滑冰运动员在水平的冰面上滑动 D.举重运动员把杠铃举起后停在空中静止不 动 3、下列现象中，力没有对物体做功的是 A用力将铅球掷出 B将书包背 上楼 C骑自行车匀速前进 D人提着水桶 在水平路面上行走 4、下列几种情况下，没有力对物体做功的是（） A. 在光滑水平面上匀速运动着的小球 B. 某人从山脚跑到了山顶 C. 汽车沿着斜面向上匀速行驶 D. 起重机吊着重物匀速下降 5、在下面的哪个情景中，人对物体做了功 A小强举着杠铃静止不动 B小明用力搬石头，但没 有搬动 C小华背着书包静立在原地 D小红把物理书从抽屉中拿 到课桌上 6、下图所描述的力，对物体做功的是 7、某人背一个重50N的书包从一层匀速上到二层，每层楼高3m 、楼梯长5m,则人肩的力对 书包做功 A150J B600J C200J D 250J 8、做值日时， 小阳将一桶水从一楼提到二楼。此过程中， 关于做功的说法正确的是 ( ) A对桶做的功是有用功 B 对水做的功是有用功 C对水做的功是额外功 D 克服自身重力做的功是总功 9、关于功率概念的理解，下列说法中正确的是（） A功率大的机械做的功多 B功率大的机械做功时用的时间少 C单位时间内完成的功越多，则功率越大 D省力多的机械功率大 10、售货员用120N 的水平力，推着500N的售货车在水平路面上前进了30m ，用了 40s 的时 间，则它所做的功和功率分别为： A、3600J，375W ; B、3600J，90W ; C、1800J，465W ; D、1500J，375W. 11、用一只动滑轮把400N 的重物匀速提高10m ，所用的拉力为250N，则有用功为 J、 总功为 J、额外功为 J。该动滑轮的机械效率为。 12、如图所示，在大小为500 N 的拉力 F 作用下，滑轮组将800 N 的重物提升了1 m。 在此过程中（） A做的有用功是500 J ; B做的总功是800 J; C滑轮组的机械效率是625 ; D滑轮组的机械效率是80%. 13、如图所示，工人用250N的力将重 400N 的物体匀速提升2m，在此过程中滑 轮组的机械效率和所做的额外功分别为（） A80% 800J B80% 1000J C62.5% 200J D80% 200J 14、用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组把重150N的物体匀速提升1m ，不计摩擦和绳 重，滑轮组的机械效率为60则下列选项错误的是 A 拉力太小一定是125N B有用功一定是150 J C 总功一定是250 J D动滑轮重一定是100N 15、当汽车上坡时，驾驶员往往换低档减速行驶，这是为了 A、减小汽车动能，增大势能 B、增大汽车爬坡牵引力 C、节约汽油，保证安全行车 D、提高发动机的效率 16、某同学用一滑轮组分别将两个质量不等的重物在相等时间内匀速提升相同高度（不计摩 擦） ，则两次拉升重物过程中 A做的额外功相等 B 做功的功率相等 C做的总功相等 D 机械效率相等 12、 一台起重机将重3600N的货物提高4m 。 如果额外功是9600J， 起重机做的有用功是多少？ 总功是多少？机械效率是多少？ 17、如图所示的滑轮组匀速提升物体已知物重G=240 牛，手的拉力F=100 牛，手上升距离 为 30 厘米 , 则有用功为多少?该滑轮组的机械效率为多少? 18、小华和他的兴趣小组利用如下图所示的滑轮组进行实验，人以600N 的力向下拉绕在滑 轮组上的绳子的一端，10 秒钟绳子下端移动了1.5m，重物上升0.5m，已知该滑轮组的效率 为 70（ g 取 10N/kg ） 。 （1）画出小华兴趣小组所用滑轮组的绕线情况。 （2）人的拉力做功的功率是多少？ （3）被吊起重物的质量是多少？