内容正文:
九年级物理全一册(HY)课件
专题1 功、功率、机械效率的计算
第十一章 机械功与机械能
小明同学用大小为100 N的水平推力使重300 N的箱子沿粗糙水平面以0.5 m/s的速度匀速直线移动了20 m,则此过程中推力所做的功是______J,功率是______W;地面对箱子的支持力大小是________N,支持力做的功是_____J;小明改用大小为120 N的力水平推这个箱子时,地面对箱子的摩擦力大小是______N.
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例1
①确定做功的对象.②运用公式W=Fs和P= =Fv计算相关物理量.
2 000
50
300
0
100
1.1如图甲所示,水平地面上的物体,受到方向不变的推力F的作用,其F-t和v-t的图象分别如图乙、丙所示.由图象可知,0~3 s内,推力对物体做的功为_____J;9~12 s内,推力做功的功率为______W.
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0
18
用如图所示的滑轮组拉着重500 N的物体在水平地面上匀速运动,物体受到的摩擦力大小为120 N,绳子末端的水平拉力大小为50 N.若物体运动的速度为0.2 m/s,求:
(1)10 s内拉力做的功;
解:物体10 s内运动的距离为s=vt=0.2 m/s×10 s=2 m
由图可知,滑轮组承担绳子的段数n=3
则绳子自由端移动的距离为s′=3s=3×2 m=6 m
拉力做的功为W总=Fs′=50 N×6 m=300 J
答:10 s内拉力做的功为300 J;
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例2
克服地面对物体的摩擦力所做的功是有用功,绳子自由端受到的拉力所做的功是总功.
(2)拉力做功的功率;
解:拉力做功的功率为
答:拉力做功的功率为30 W;
(3)滑轮组的机械效率.
解:克服摩擦力做的功为W有用=fs=120 N×2 m=240 J
滑轮组的机械效率为
答:滑轮组的机械效率为80%.
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2.1小丽一家驱车到一处河滩时,质量为1.8 t的小汽车陷入泥泞中.在大家都一筹莫展时,聪明的小丽很快想到了办法,利用所学滑轮组的知识,带领大家将小汽车顺利拉出(如图所示).若小汽车所受阻力的大小为车重的 ,滑轮组的机械效率为80%,g取10 N/kg.求:
(1)小汽车所受阻力的大小;
解:由题意可得,小汽车所受阻力的大小
答:小汽车所受阻力的大小是3 600 N;
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(2)绳子自由端的拉力大小;
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答:绳子自由端的拉力大小是1 500 N;
(3)小汽车以0.1 m/s的速度匀速运动时,拉力做功的功率.
解:小汽车以0.1 m/s的速度匀速运动,则绳子自由端移动的速度
v绳=3v=3×0.1 m/s=0.3 m/s
拉力做功的功率
F1v绳=1 500 N×0.3 m/s=450 W
答:小汽车以0.1 m/s的速度匀速运动时,拉力做功的功率是450 W.
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如图所示,工人利用滑轮组在10 s内将重900 N的物体竖直向上匀速提升2 m,工人所用拉力F的大小为600 N(不计摩擦和绳重),求:
(1)工人对物体做的有用功;
解:工人对物体做的有用功为
W有用=Gh=900 N×2 m=1 800 J
答:工人对物体做的有用功为1 800 J;
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例3
(2)工人做功的功率;
解:有两段绳子吊着动滑轮,绳子自由端移动的距离为
s=2h=2×2 m=4 m
工人做的总功为W总=Fs=600 N×4 m=2 400 J
工人做功的功率为
答:工人做功的功率为240 W;
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(3)若用此滑轮组匀速提升重1 500 N的物体时,滑轮组的机械效率.(结果保留至0.1%)
解:不计摩擦和绳重的情况下
G动=2F-G=2×600 N-900 N=300 N
若用此滑轮组匀速提升重1 500 N的物体,滑轮组的机械效率为
答:若用此滑轮组匀速提升重1 500 N的物体时,滑轮组的机械效率为83.3%.
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有用功W有用=G物h,总功W总=Fs绳=G物h+G动h,额外功W额外=G动h(不计绳重和摩擦).
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3.1如图所示,当拉力F=1 250 N时,在10 s内可将物体匀速提升2 m,此时滑轮组的机械效率是80%.不计绳重和摩擦,求:
(1)拉力做的功;
解:由图可知,动滑轮与三段绳接触,则n=3,绳子自由端移动的距离为
s=3h=3×2 m=6 m
则拉力做的总功为
W总=Fs=1 250 N×6 m=7.5×103 J
答:拉力做的功是7.5×103 J;
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(2)拉力对物体做的有用功;
解:根据η= ×100%可知,拉力对物体做的有用功为
W有用=ηW总=80%×7.5×103 J=6×103 J
答:拉力对物体做的有用功是6×103 J;
(3)拉力做功的功率;
解:根据功率的计算公式可知,拉力做功的功率为
答:拉力做功的功率是750 W;
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(4)若被提升的物体重2 000 N时,滑轮组的机械效率.(结果保留至0.1%)
解:物体的重力大小为
动滑轮的重力大小为
G0=3F-G=3×1 250 N-3 000 N=750 N
则被提升的物体重2 000 N时,滑轮组的机械效率为
答:若被提升的物体重2 000 N时,滑轮组的机械效率是72.7%.
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P===30 W
η=×100%=×100%=80%
f=G=mg=×1.8×103 kg×10 N/kg=3 600 N
解:由图可知,动滑轮上有3段绳子,且滑轮组的机械效率为80%,η=×100%=×100%=×100%
则绳子自由端的拉力大小F1===1 500 N
P===
P===240 W
η=×100%=×100%=×100%=×100%≈83.3%
P===750 W
η1=×100%=×100%=×100%≈72.7%
G===3 000 N
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