专题03 简单机械与功3（功、功率与机械效率）-2023年新九年级物理暑假自学夯实基础课程（苏科版）

第十一章 简单机械与功 三、功 功率与机械效率 知识点一：功 1、定义：一个力作用在物体上，并且物体在这个力的方向上通过了一段距离，则这个力有了“成效”就说这个力对物体做了功。 2、做功的两个必要因素： （1）作用在物体上的力； （2）物体在力的方向上有通过的距离。 3、不做功有三种情况： （1）物体受到了力，但保持静止； （2）物体由于惯性运动了距离，但没有受到力； （3）物体受力的方向与运动的方向相互垂直，这个力不做功。 4、功的计算 （1）定义：物理学中把力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积称为机械功，简称功。 （2）物理意义：功是表示物体作用力成效大小的物理量。 （3）计算公式：用F表示力，S表示在力的方向上通过的距离，W表示功，则有W＝FS。 （4）功的单位：功的单位是焦耳，简称焦，符号为J，1 J＝1 N·m。 知识点二：功率 1、定义：单位时间内所做的功叫做功率，用符号“P”表示；功率是表示物体做功快慢的物理量。 2、计算公式：用W表示功，t表示做功所用的时间，v表示物理运动的速度，则P＝ 或P＝Fv。 3、单位：功率的国际单位是瓦特，简称瓦，符号是W，1 W＝1 J/s；常用单位还有kW，1 kW＝103 W。 知识点三：机械效率 1、有用功：使用机械做功时，对物体真实有用的功叫有用功，用W有用表示。 2、额外功：使用机械时，对物体没有用但又不得不做的功叫额外功，用W额表示。 额外功的来源主要有：①提升物体时，克服机械自重、容器重、绳重等所做的功；②克服机械的摩擦所做的功。 3、总功：人们在使用机械做功的过程中实际做的所有功叫总功，用W总表示。它等于有用功和额外功的总和，即W总＝W有用＋W额，或人对机械的动力为F，则W总＝FS。 4、机械效率：有用功与总功的比值叫做机械效率。计算公式：η＝×100% 知识点四：滑轮组机械效率的测量及影响因素 1、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； 2、实验器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计； 3、实验步骤：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； 4、实验结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有 ①动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多； ②提升重物越重，做的有用功相对就多； ③摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多； ④绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。 5、功率与机械效率的区别 功率和机械效率是两个不同的概念，功率表示物体做功的快慢，即单位时间内所做的功；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功是有用的。 它们之间的物理意义不同，也没有直接联系，功率大的机械，机械效率不一定大；机械效率高的机械，功率也不一定大。 知识点五：杠杆、滑轮组及斜面的机械效率 1、机械效率的基本运算 定义 公式 有用功 对人们有用的功 W有用＝Gh W有用＝W总－W额 额外功 并非我们需要但又不得不做的功 W额＝W总－W有用 总功 有用功加额外功或动力所做的功 W总＝W有用＋W额＝FS 机械 效率 有用功和总功的比值 【注意】（1）有用功总是小于总功，所以机械效率总小于1； （2）机械效率是个没有单位的物理量。 2、简单机械效率的推导公式 简单机械 机械效率的推导公式 斜面 定滑轮 动滑轮 滑轮组 拓展 【巩固训练】 例1：下列哪种情况中作用力对物体做了功（ ） A．用50N力提着水桶沿水平地面前进10m B．举重运动员举着重1700N的杠铃停留3s C．用50N的力提着书包从一楼走到三楼 D．铅球受到手的推力，离手后通过9m距离 例2：下列说法中正确的是（ ） A．物体做的功越多，则功率就越大 B．物体做功的时间越短，则功率越大 C．在相同的时间内做的功越多，功率越大 D．功率越大，则做功越多 例3：甲、乙两同学进行爬杆比赛。爬到杆顶时，甲用了9s，乙用了10s，甲、乙两人质量之比是5：6，则他们爬竿的功率之比P甲：P乙等于（ ） A．3：4 B．4：3 C．25：27 D．27：25 例4：一位同学沿教学楼的楼梯从一楼匀速上到三楼，该同学上楼做的功最接近（ ） A．30000J B．3000J C．300J D．30J 例5：某同学再学习了功率后想估测自己跑步上楼的功率，他从一楼跑到三楼用了10s，那么他上楼的功率是（ ） A．3W B．30W C．300W