15八年级第十一章第2课时 功、功率 机械效率-【智乐星中考·中考备战】2025年山东省菏泽市中考物理精讲本

1 第2课时　功、功率　机械效率 第十一章　机械与功 八年级 2 知识梳理·夯基础 教材素材·寻根源 精讲巧练·抓重点 科学探究·理实验 目 录 母题研究·破难点 3 知识点1　功 功率 1.做功 (1)定义：如果物体受力且沿受力方向移动一定的距离，就说力对物体做了功。 (2)做功的两个必要因素： A.作用在物体上的________；  B.物体沿______________移动的距离。  　力　 　受力方向　 4 【温馨提示】 力不做功的三种情况 分类 “不劳无功”(有距离无力，F=0) “不动无功”(有力无距离，s=0) “劳而无功”(力和距离垂直) 举例 踢出去的足球，人对其不做功 河水冲击石块，石块未动 提着水桶水平前进 5 2.功的计算 (1)定义：功等于________与____________________________的乘积。  (2)公式：___________。  (3)单位：__________，简称________，符号是_______。1 J=1 N·m。  　力　 　物体沿力的方向移动距离　 　W=Fs　 　焦耳　 　焦　 　J　 6 3.功率 (1)定义：在物理学中，________与__________________之比叫作功率， 它在数值上等于单位时间内所做的功。  (2)物理意义：在物理学中，功率是表示__________________的物理量。  (3)单位：__________，简称瓦，符号是________。1 kW=________W。  (4)公式：　　　　。  　功　 　做功所用时间　 　物体做功快慢　 　瓦特　 　W　 　103　 P=　 7 4.功的原理 (1)使用机械时人们所做的功，都不会少于不用机械时所做的功，也就是使用任何机械都不能省功。这个结论叫作功的原理。 (2)功的原理对于任何机械都适用。 8 知识点2　机械效率 1.三种功及其关系 (1)有用功：无论是否使用机械，必须要做的功，用W有用表示。 (2)额外功：使用机械时，我们不需要但又不得不做的功，用W额表示。 (3)总功：有用功和额外功之________，用W总表示。  (4)关系公式：__________________。  　和　 　W总=W有用+W额　 9 2.机械效率 (1)定义：物理学中把____________跟__________的比值叫作机械效率， 用符号η表示。  (2)计算公式：　　　　　　　　　。机械效率没有单位。  (3)物理意义：反映机械做功性能的好坏。 (4)影响因素：与机械自重、摩擦、被提升物体的重力等因素有关。 　有用功　 　总功　 η=×100%　 10 (5)提高机械效率的方法 A.在额外功不变时，增大有用功。例：提升重物时，机械装置一定，在机械强度允许的范围内，增加提升重物的质量。 B.在有用功不变时，减小额外功。例：提升重物时，在所提升的重物的重力一定时，减小机械的摩擦或减小动滑轮的重力。 (6)任何机械的机械效率都__________1。  　小于　 11 【夯基辨疑】 ①小球沿水平轨道运动，重力没有对小球做功( ) ②排球离手后在上升过程中，人对排球做功( ) ③物体受到的作用力越大，力对物体做功就越多( ) ④物体做功越快，功率一定越大( ) √ × × √ 12 【夯基辨疑】 ⑤机械越省力，其功率就越小( ) ⑥功率大的机器一定比功率小的机器做功多　( ) ⑦使用机械做的有用功越多，机械效率越高( ) ⑧总功相同，额外功越少，机械效率越大( ) ⑨当滑轮组的滑轮数量增加时，机械效率会增大( ) ⑩使用润滑油可以提高滑轮组的机械效率( ) ⑪随着生产力的提高，人类将会制造出既省力又省距离的机械( ) ⑫同一起重机提起同一货物越快，机械效率越高( ) × × × √ × √ × × 13 教材素材 命题角度 命题内容 八下P82图11-3-2 做功的判断 1.如图所示，小红用力将箱子 拉走了，说明小红______做功， 小明推箱子，虽然费了力气， 但箱子没有移动，因此_____ 做功。(均选填“有”或“没有”)  有　 没有 14 教材素材 命题角度 命题内容 八下P86图11-4-2 三种功及机械效率的计算 2.如图所示，用三种办法将100 N的沙子运上 三楼。人直接提着沙桶到三楼，需要做的有用 功是_______J，总功是________J，机械效率 是________；用动滑轮把沙桶提上三楼，需要 做的有用功是600 J，额外功是_______J， 总功是_______J，机械效率是________；用动 滑轮把沙袋提上三楼，需要做的有用功是600 J， 额外功是______J，总功是_______J，机械效率 是__________(结果保留整数)  600　 3 120　 19%　 180　 780　 77%　 90　 690　 　87%　 15 教材素材 命题角度 命题内容 斜面的机械效率 3.如图所示，在斜面上将一个重50 N 的箱子匀速推到车厢，沿斜面向上的 推力为20 N，斜面长2 m、高0.6 m， 则人对箱子做的有用功是______J， 斜面的机械效率为__________ 30　 　75%　  16 命题点1　力对物体是否做功的判断7地1考　 例1 (2023·连云港)下列有关功的说法正确的是(　 　) A.用力推车没有推动，人对车也做了功 B.足球在水平地面上滚动时重力对足球没有做功 C.运动员举起杠铃在空中静止不动时对杠铃做了功 D.学生背着书包在水平路面匀速前进时对书包做了功 【解题关键】 力对物体做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在这个力的方向上移动的距离。 B 17 练1 (2024·常州)起重机将1 000 N的重物先竖直向上匀速提升3 m， 再悬停6 s，起重机对重物做功情况是(　　) A.提升过程做了功，悬停过程做了功 B.提升过程不做功，悬停过程不做功 C.提升过程不做功，悬停过程做了功 D.提升过程做了功，悬停过程不做功 D 18 命题点2　功和功率的理解　 例2 下列关于功和功率的说法中，正确的是(　　) A.物体做功越多，功率越大 B.物体做功时间越短，功率越大 C.物体做功越快，功率越大 D.物体做功时间越长，功率越大 【解题关键】 功率大小是由做功多少与做功时间共同决定的。 C 19 练2 (2023·济南)2023年5月23日12时30分许，我国13名科考队员成功登顶 珠穆朗玛峰，巍巍珠峰再次见证历史！如图所示。在他们从山脚下到峰 顶的过程，体重(含装备)越大的队员一定(　　)　　　　　　　　 A.做功越多 B.功率越大 C.做功越快 D.功率越小 A 20 命题点3　功和功率的估测　 例3 下列是对日常生活中一些物理量的估测，其中错误的是(　 　) A.中学生跳绳时克服重力做功的功率约为50 W B.一名中学生从一楼走到五楼做的功约为6 000 J C.从地上拿起一枚鸡蛋，并把它缓缓举过头顶做功约为10 J D.将地面上的一本物理课本捡起来放在课桌上做的功约为2 J 【解题关键】 首先估测力F和s的大小，然后根据W=Fs估测功，根据P=估测功率。 C 21 练3 小华把装有30个鸡蛋的塑料袋从1楼提到3楼的家里，他提鸡蛋 的力做功最接近(　 　) A.9 J B.30 J C.90 J D.300 J C 22 命题点4　机械效率的理解　 例4 (2023·连云港)下列关于机械效率的说法正确的是(　　) A.越省力的机械，机械效率越高 B.做功越快的机械，机械效率越高 C.所做有用功越多的机械，机械效率越高 D.有用功与总功的比值越大的机械，机械效率越高 【解题关键】 机械效率是有用功与总功的比值。 D 23 练4 对物理概念的理解是学好物理的关键。关于功、功率和机械效率， 下列说法正确的是(　 　) A.通过改进机械的性能可以使机械效率达到100% B.做功多的机械，功率一定大 C.功率大的机械，做功一定快 D.做功快的机械，机械效率一定高 C 24 命题点5　功和功率的大小比较　 【核心母题1】 在自由下落过程中，物体的运动速度会越来越快，一个 物体由A点自由下落，相继经过B、C两点，已知AB=BC。如图所示，物 体在AB段重力做功为W1，做功功率为P1；在BC段重力做功为W2，做功 功率为P2，则W1_______W2，P1_______P2。(均选填“>”“<”或“=”)  　=　 　<　 25 【解题模板】 26 【变式1】 斜面上的物体 如图所示，AC>BC，在相同时间内把同一物体分别沿斜面AC、BC匀速 推上顶端，推力分别为F1、F2，功率分别为P1、P2。在不考虑摩擦的情 况下(　 　) A.F1<F2，P1=P2 B.F1>F2，P1>P2 C.F1=F2，P1=P2 D.F1<F2，P1<P2 A 27 【变式2】 结合图像分析 ①两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动，两次物体运动 的路程(s)-时间(t)图像如图所示，根据图像，下列判断正确的是(　 　)　　　　　　　　　 A.两次物体运动的速度：v1<v2 B.两次物体所受的拉力：F1>F2 C.0～6 s两次拉力对物体所做的功：W1>W2 D.0～6 s两次拉力对物体做功的功率：P1<P2 C 28 ②(2024·菏泽巨野二模)一定质量的物体在水平拉力的作用下沿同一水平 面做直线运动，其s-t关系如图所示，下列判断正确的是(　　 ) A.0～12 s物体所受的摩擦力大于12～24 s物体所受的摩擦力 B.0～12 s与12～24 s物体运动的速度之比为3∶2 C.0～12 s拉力做的功大于12～24 s拉力做的功 D.0～12 s拉力做功的功率小于12～24 s拉力做功的功率 C 29 命题点6　功和功率的相关计算7地7考　 【核心母题2】 一辆质量为1.2 t的汽车以 54 km/h 的速度在水平地面沿 直线匀速行驶了6 min，行驶时所受阻力为自重的0.05倍。则此过程中： (g取10 N/kg) (1)汽车行驶的路程为__________m。  (2)汽车受到的牵引力为_________N。  (3)汽车牵引力所做的功为______________J。  (4)汽车牵引力做功的功率为__________W。  　5 400　 　600　 　3.24×106　 　9000　 30 【解题模板】 31 【变式1】 汽车匀速运动 (2024·淄博)在某次测试中，一款重为6.4×104 N的超音速汽车以 1 260 km/h的速度在水平轨道上匀速直线行驶，受到的阻力为 1.8×105 N。10 s内汽车通过的路程是　　　　m，牵引力做功的 功率是　　　 　W，重力做功是　　　　J。  3 500　 6.3×107　 0 32 【变式2】 水平移动物体 (2022·日照)物理课上，喜欢动手的小明帮助老师搬运实验器材，器材所 受的重力为20 N，距离讲台的水平距离 OM=1.2 m，距离讲台面的竖直高 度 ON=0.8 m，如图所示。小明先用4 s 的时间在M点将器材匀速竖直搬 起0.8 m，再匀速直线运动5 s到达讲台的N点。小明水平移动器材时， 速度大小为________cm/s、对器材做的功为_______J。  　24　 　0　 33 【变式3】 结合图像分析 (2024·德州)水平面上的物体受到水平拉力F的作用，拉力F的大小与时间t 的关系如图甲所示，t=6 s时，将拉力F撤掉，物体运动的速度v与时间t的 关系如图乙所示，已知物体运动的v-t图像与时间轴围成的面积大小等于 物体运动的路程，下列说法正确的是(　　) A.0～2 s内物体受到的摩擦力为0 B.2～4 s内物体受到的摩擦力为6 N C.2～6 s内拉力F做的功为28 J D.2～7 s内物体运动的路程为5 m C 34 【变式4】 结合地形图计算 【跨学科·地理】 (2024·威海高区一模)国庆节期间， 小明一家去黄山旅游，如图是黄山的等高线地形图， 小明从图中A点爬到B点，用时20 min，已知小明重 600 N，AB段山路的长为720 m。求： (1)小明通过AB段山路的平均速度； (2)小明从A点到B点，克服自身重力做的功和做 功的功率。 35 解：(1)由题意可得，小明通过AB段山路的平均速度： v===0.6 m/s。 (2)由图可得，A点的海拔为1 450 m，B点的海拔为1 650 m， 由W=Fs可得，小明克服自身重力做的功： W=Gh=600 N×(1 650 m-1 450 m)=1.2×105 J， 做功的功率：P===100 W。 36 命题点7　机械效率的相关比较　 【核心母题3】 如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别 用FA、FB匀速提升重为GA、GB的A、B两物体，不计绳重和摩擦。若 GA>GB，则η甲_______η乙；若FA=FB，则GA_______GB。(均选填“>”“<”或 “=”)  　>　 　<　 37 【解题模板】 38 【变式1】 拉力相等 如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别将A、B两物体匀 速向上提升，若所用拉力大小相等，绳端在相同时间内移动了相同的距 离。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是(　 　) A.两物体上升的速度相同 B.两种装置的机械效率相等 C.两次提升物体所做的有用功相等 D.两种装置中拉力做功的功率相等 D 39 【变式2】 物重相等、不等 如图所示，甲、乙两个滑轮组，其中每个滑轮的质量都相同，分别用拉 力F1、F2将重物G1、G2提升相同高度，不计绳重和摩擦，下列说法正确 的是(　　) A.若G1=G2，则拉力F1、F2做的总功相同 B.若G1=G2，则拉力F2做的有用功多 C.若G1>G2，则甲的机械效率大于乙的机械效率 D.若G1>G2，则甲、乙两个滑轮组的机械效率相等 C 40 命题点8　机械效率的相关计算7地5考　 考法❶　滑轮组类相关计算 【核心母题4】 工人用如图所示滑轮组提升重物，将质量为8 kg的物体 5 s内匀速提升1 m，工人竖直向下的拉力为50 N，不计摩擦和绳重， g=10 N/kg，则： 41 (1)绳子自由端移动的距离为_______m，速度为________m/s。  (2)动滑轮重为________N。  (3)工人所做的有用功为________J，总功为_________J，滑轮组的机械效率为 __________。  (4)工人拉力做功的功率为________W。  (5)若工人所拉的绳子能承受的最大拉力为 400 N，则该滑轮组能提升的 最大物重为_________N。  (6)如果要提高滑轮组的机械效率，你的做法是_________________________。  　2　 　0.4　 　20　 　80　 　100　 　80%　 　20　 　780　 增大物重(或减轻动滑轮重) 42 【解题模板】 43 【变式1】 竖直提升物体 (2024·枣庄)如图所示，小明用滑轮组将重为400 N的货物在20 s内匀速提 升了2 m，小明对绳子的拉力F为250 N，不计绳重及摩擦。下列说法正确 的是(　　) A.动滑轮的重力为50 N B.提升货物做的有用功为500 J C.拉力F做功的功率为25 W D.滑轮组的机械效率为80% D 44 【变式2】 水平拉动物体 (2024·菏泽鄄城一模)如图所示，用滑轮组帮助汽车脱困，汽车被水平匀 速拉动1.2 m时，作用在绳子自由端的拉力F为1 000 N，绳子自由端移动 的速度为0.6 m/s，滑轮组的机械效率为80%，则下列说法正确的是(　　) A.汽车移动的速度为0.4 m/s B.拉力F做的功为1 200 J C.汽车受到的摩擦力大小为2 000 N D.拉力F所做的有用功的功率为480 W D 45 【变式3】 对比分析 (2024·淄博)在“观察滑轮的使用”实验中，用如图所示的两种方式将同一 物体匀速提升20 cm(不计绳重和摩擦)。下列说法正确的是(　　) A.物体所受的重力是3.6 N B.乙中弹簧测力计上升20 cm C.乙中弹簧测力计的示数是物重的一半 D.甲中滑轮的机械效率比乙中的高 D 46 【变式4】 结合图像 (2024·德州)如图甲所示，虚线框内是两个滑轮连成的滑轮组，工人利用 该滑轮组，用200 N竖直向上的拉力F，将物体匀速提高3 m，物体和绳子 自由端的运动情况如图乙所示，已知动滑轮重120 N，不计绳重和摩擦， 下列说法正确的是(　　) A.绳子自由端移动的速度为0.5 m/s B.工人做的有用功为360 J C.该滑轮组的机械效率为80% D.拉力F的功率为100 W C 47 【变式5】 结合压强 (2024·泰安岱岳一模)如图所示，小明同学在用滑轮组匀速提升重为600 N的物体，物体在10 s内上升了1 m，若他对绳子施加拉力F的方向始终竖直向下，此时他对水平地面的压强为4.3×103 Pa，该滑轮组的机械效率为80%，他的双脚与水平地面的总接触面积为500 cm2，求： (1)小明对绳子的拉力F； (2)拉力F做功的功率； (3)小明同学的重力。 48 解：(1)由图可知，动滑轮上绳子的股数n=2，绳子自由端移动距离s=nh， 由η===可得小明对绳子的拉力： F===375 N。 (2)拉力F做功：W=Fs=Fnh=375 N×2×1 m=750 J， 拉力F做功的功率：P===75 W。 49 (3)由p=得小明对地面的压力： F压=pS=4.3×103 Pa×5×10-2 m2=215 N， 由力作用的相互性知，绳子对小明的拉力F'=F=375 N， 小明对地面的压力：F压=F支=G人-F'， 所以小明的重力：G人=F压+F'=215 N+375 N=590 N。 50 考法❷　斜面类相关计算 【核心母题5】 如图所示，斜面长s=10 m，高h=4 m。用沿斜面方向的推 力F，将一个重为150 N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B，运动过程中 物体克服摩擦力做了200 J的功，运动过程中克服物体的重力做的功W= 　　　J，斜面的机械效率η=　　　，推力F的大小F=　　　N。不改变 斜面与地面夹角和物体质量，采用　　　 　　　的方法可以 提高斜面的机械效率。  600　 75%　 80　 减小斜面的粗糙程度 51 【解题模板】 52 【变式1】 简单计算 (2021·淄博)在美丽乡村建设中，政府为某村购置一批健身器材。工人往车上搬运装有健身器材的箱子时，用长木板搭了一个3 m长的斜面，把 120 kg的箱子沿斜面匀速推到1 m高的车厢上，如图。推箱子做的额外功是300 J。(g取10 N/kg)求： (1)推箱子做的有用功； (2)斜面的机械效率； (3)沿斜面的推力。 53 解：(1)推箱子做的有用功： W有用=Gh=mgh=120 kg×10 N/kg×1 m=1 200 J。 (2)推箱子做的总功：W总=W有用+W额=1 200 J+300 J=1 500 J， 斜面的机械效率：η=×100%=×100%=80%。 (3)由W总=Fs可得，沿斜面的推力： F===500 N。 54 【变式2】 结合滑轮 (2021·威海)如图所示，为了把小车运送到平台上，小明将绳子一端固定 在A处、另一端绕过小车前端把手B，在绳子末端用150 N的拉力将小车 沿斜面匀速拉动5 m，在此过程中小车被提升的高度为2 m，已知小车重 700 N，两股绳子均与斜面平行(不计绳重、绳与把手的摩擦)。整个过程 中，小明施加的拉力做的功为　　 　J，小车受到的阻力为　　N。  1 500　 20 55 实验17 测量滑轮组的机械效率 1.实验器材：钩码、滑轮组、弹簧测力计、刻度尺、铁架台、细线。 2.实验装置 56 3.实验步骤 (1)用弹簧测力计测量出钩码所受的重力G并填入表格。 (2)按照实验装置图安装滑轮组，分别记下钩码和弹簧测力计的位置。 (3)竖直向上缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F的值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s，将这三个量填入表格。 57 (4)计算出有用功W有用、总功W总、机械效率η并填入表格。 (5)改变钩码的数量，重复上述步骤。 序 号 钩码所 受的重 力G/N 提升 高度 h/m 有用功 W有用/J 拉力 F/N 绳端移 动的距 离s/m 总功 W总/J 机械 效率 η 1               2               3               58 4.实验分析 (1)弹簧测力计的拉动方式：　竖直向上匀速拉动　。目的是　保证拉力的大小等于弹簧测力计的示数　。  (2)实验探究方法：　控制变量法　。  ①探究滑轮组的机械效率与物重的关系时，控制同一个滑轮组的绕线方式相同，只改变所吊钩码的数量。 ②探究滑轮组的机械效率与动滑轮所受重力的关系时，控制滑轮组所吊钩码的数量相同，只改变动滑轮所受的重力。 59 (3)影响滑轮组机械效率的因素：　物体所受的重力、动滑轮所受的重力、绳重和摩擦　。  (4)有用功、总功和机械效率的计算。 (5)滑轮组机械效率的大小与　物体被提升的高度　、　滑轮组的绕线方式　及　物体被提升的速度　无关。  (6)提高滑轮组机械效率的方法：　①增大被提升物体所受的重力；②减小动滑轮所受的重力　。  60 【实验分层训练】 小明测量如图所示滑轮组的机械效率，部分实验数据如表。 61 实验 序号 钩码 所受 重力 G/N 钩码上 升高度 h/cm 拉力 F/N 绳端移动 距离s/cm 机械 效率η 1 1.0 5   15 55.6% 2 1.5 5 0.8 15   3 2.0 5 1.0 15 66.7% 4 2.0 10 1.0 30 66.7% 62 【基础设问】 (1)为了顺利完成实验，除了图中的器材外，还需要的测量工具是 ____________。  (2)实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做_________ 运动。第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为________N。  (3)第2次实验时所做的有用功为__________J，滑轮组的机械效率是 ___________。  　刻度尺　 　匀速　 　0.6　 　0.075　 　62.5%　 63 (4)分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物所 受重力越________(选填“大”或“小”)，滑轮组的机械效率越高；分析3、4次 实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度__________(选填 “有关”或“无关”)。  　大　 　无关　 64 【能力设问】 (5)结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中可以提高 机械效率的是_______。  A.增大绳重 B.减轻动滑轮重 C.加快物体提升的速度 　B　 65 (6)小明发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该 静止读数，他的想法____________(选填“正确”或“不正确”)，因为他没 有考虑到____________对滑轮组机械效率的影响。  (7)若将此滑轮组换一种绕绳方法，不计摩擦及绳重，提升相同的物体 时，滑轮组的机械效率__________(选填“变大”“变小”或“不变”)。  　不正确　 　摩擦力　 　不变　 66 $$