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中考物理一轮复习第15课时 功和功率 机械效率
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这是一份中考物理一轮复习第15课时 功和功率 机械效率，共31页。PPT课件主要包含了考点一功，考点二功率，考点三机械效率，知识纵横，图15-1，图15-2，答案B，图15-3，图15-4，×106等内容，欢迎下载使用。
功与功率的区别与联系
探究一 做功的两个必要因素
例1 下列有关功的说法正确的是( )A.足球在水平地面上滚动时,重力没有对足球做功B.吊车吊着重物使其沿水平方向匀速移动的过程中,吊车对重物做了功C.运动员举着杠铃在空中停留的时间内对杠铃要做很大的功D.用相同的力将质量不同的两个物体沿力的方向移动相同的距离,所做的功不同
例2 [2018·无锡市梁溪区一模] 在如图15-1所示的《向左走,向右走》的漫画中,箱子相对 是运动的;在50 s的时间内,男孩提着重15 N的小提琴水平向左匀速走了100 m,女孩用5 N的水平拉力拉箱子向右匀速走了100 m,他们中,对物体有做功的是 (选填“男孩”或“女孩”)。
[解析] 由题图可知,箱子相对于地面,它的位置在不断移动,箱子相对于地面是运动的;男孩提小提琴的力的方向与小提琴运动的方向垂直,所以男孩提小提琴的力对小提琴不做功;箱子在女孩5 N水平拉力的作用下,沿力的方向移动了100 m,所以女孩对箱子做了功。
[答案] 地面 女孩
【变式】 在台球比赛中,选手推动球杆撞击白球,白球发生运动后碰撞其他球,以下说法正确的是( )A.桌面对球的支持力做了功B.手推动球杆前进时,手对球杆做了功C.在水平桌面滚动的球受到了重力,重力对它做了功D.白球撞击其他球后没有立马静止,是因为人的手还在对白球做功
[解析] 桌面的支持力与小球的运动方向垂直,支持力对小球不做功,故A错误;手推动球杆前进时,有力也有距离,所以手对球杆做了功,故B正确;重力与小球的运动方向垂直,重力对小球不做功,故C错误;白球撞击其他球后,手对白球没有力的作用,白球继续运动是因为白球具有惯性,故D错误。
探究二 功和功率的比较和计算
例3 小明在如图15-3所示的健身运动过程中,摆动脚腕使细绳拉着物体A上升。若物体A的质量为3 kg,在1.2 s内匀速上升0.4 m,绳重及滑轮摩擦不计。则小明对物体A做的功为 J,功率为 W。(g取10 N/kg)
[答案]12 10
【变式1】 [2017·连云港] 如图15-4所示,一物体在水平向右的拉力F1的作用下以1 m/s的速度在水平地面上匀速运动了10 m,拉力F1所做的功为W1、功率为P1。若该物体在水平向右的拉力F2作用下以2 m/s的速度在同一水平地面上匀速运动了10 m,拉力F2所做的功为W2、功率为P2。则W1 W2,P1 P2。(均选填“>”“<”或“=”)
[解析] 物体两次运动时,对地面的压力等于其重力不变,与地面接触面的粗糙程度也不变,因而物体受到地面的摩擦力大小相等;又因为物体两次均做匀速直线运动,则两次拉力相等,即F1=F2。物体两次移动的距离相等,均为10 m,由W=Fs可知,两次做的功相等,即W1=W2;由于在拉力F2作用下运动的速度大,由P=Fv可知,P1
【变式3】 [2017·宿迁] 如图15-5所示,一位质量为48 kg的同学乘电梯上楼,每只脚与电梯接触的面积均为0.015 m2。电梯向上匀速运动时,2 s内上升的高度为4 m。g取10 N/kg。求:(1)电梯静止时,该同学对电梯的压强。(2)在2 s内,电梯对该同学做功的功率。
例4 [2018·徐州市一模] 工人用滑轮组匀速提升重为240 N的物体,如图15-6所示,所用的拉力为150 N,在4 s内物体被匀速提高2 m。在此过程中,物体的运动速度为 m/s,工人做功的功率为 W,当滑轮组的机械效率低于 ,使用它将不再省力。
例5 [2018·连云港市海州区一模] 将一个重为2.5 N的小车沿斜面从底端匀速拉到顶端,如图15-7所示,斜面长1.0 m、高0.4 m,斜面对小车的摩擦力为0.25 N,则此过程中,有用功是 J,斜面的机械效率是 。
[答案] 1 80％
【变式1】 [2018·宜兴市一模] 如图15-8甲所示,用一个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组提升重物A。拉力F随时间t的变化关系如图乙所示,重物上升的速度v随时间t变化的关系如图丙所示。不计一切摩擦和绳重,已知在1~2 s内,滑轮组的机械效率为80%。
(1)0~1 s内,重物A受到了 (选填“平衡力”或“非平衡力”)的作用。
(2)此滑轮组中的动滑轮重 N;若将重物A的重力变为900 N,则提升重物匀速上升时,滑轮组的机械效率将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【变式2】 如图15-9所示,工人用500 N的拉力F,将重为900 N的木箱匀速提升3 m,所用的时间为20 s,求:(1)拉力F做的有用功。(2)拉力F做功的功率。(3)动滑轮的机械效率。
基本实验1.在“测量用斜面提升物体所做的功”的活动中:(1)测量时我们要用到的测量工具是 、 。 (2)用弹簧测力计测量拉力F时应注意 。 (3)为了多测几次,从而更好地发现规律,我们可以改变哪些物理量? 。 (4)分析得到的数据,利用斜面 省力, 省功。(均选填“能”或“不能”)
物体的质量、物体移动的距离s、物体上升的高度h
2.在“估测上楼时的功率”的实验中:(1)实验原理是 。 (2)需要测量的物理量有: 、 、 。 (3)所需要的测量工具是: 、 、 。 (4)计算功率的表达式是P= 。
重点实验突破 测量滑轮组的机械效率【实验梳理】
【说明】 (1)提高滑轮组机械效率的方法:增加物重、减轻动滑轮重、减小摩擦等。(2)重物提升高度和速度不影响滑轮组的机械效率。
例 在“测量滑轮组的机械效率”实验中,某组同学用同样的滑轮安装了如图15-10甲、乙所示的滑轮组,实验测得的数据如下表所示,回答下列问题:(1)本实验需要用的测量仪器是 和 。
(2)实验数据是用图 所示的滑轮组测得的。实验中应沿 拉动弹簧测力计,使物体缓缓上升。第3次实验中应补充的数据是 。 (3)根据以上实验数据可以得出如下结论:同一滑轮组的机械效率主要与 有关。
(4)分析表中的数据可知:随着物重的增加,额外功 (选填“变大”“变小”或“不变”),原因是 。 通过以上实验,请写出提高滑轮组机械效率的两种方法: 和 。 (5)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”)。
减轻动滑轮重(或加强转动部分的润滑等)
没有考虑摩擦力,导致额外功减少
功与功率的区别与联系
探究一 做功的两个必要因素
例1 下列有关功的说法正确的是( )A.足球在水平地面上滚动时,重力没有对足球做功B.吊车吊着重物使其沿水平方向匀速移动的过程中,吊车对重物做了功C.运动员举着杠铃在空中停留的时间内对杠铃要做很大的功D.用相同的力将质量不同的两个物体沿力的方向移动相同的距离,所做的功不同
例2 [2018·无锡市梁溪区一模] 在如图15-1所示的《向左走,向右走》的漫画中,箱子相对 是运动的;在50 s的时间内,男孩提着重15 N的小提琴水平向左匀速走了100 m,女孩用5 N的水平拉力拉箱子向右匀速走了100 m,他们中,对物体有做功的是 (选填“男孩”或“女孩”)。
[解析] 由题图可知,箱子相对于地面,它的位置在不断移动,箱子相对于地面是运动的;男孩提小提琴的力的方向与小提琴运动的方向垂直,所以男孩提小提琴的力对小提琴不做功;箱子在女孩5 N水平拉力的作用下,沿力的方向移动了100 m,所以女孩对箱子做了功。
[答案] 地面 女孩
【变式】 在台球比赛中,选手推动球杆撞击白球,白球发生运动后碰撞其他球,以下说法正确的是( )A.桌面对球的支持力做了功B.手推动球杆前进时,手对球杆做了功C.在水平桌面滚动的球受到了重力,重力对它做了功D.白球撞击其他球后没有立马静止,是因为人的手还在对白球做功
[解析] 桌面的支持力与小球的运动方向垂直,支持力对小球不做功,故A错误;手推动球杆前进时,有力也有距离,所以手对球杆做了功,故B正确;重力与小球的运动方向垂直,重力对小球不做功,故C错误;白球撞击其他球后,手对白球没有力的作用,白球继续运动是因为白球具有惯性,故D错误。
探究二 功和功率的比较和计算
例3 小明在如图15-3所示的健身运动过程中,摆动脚腕使细绳拉着物体A上升。若物体A的质量为3 kg,在1.2 s内匀速上升0.4 m,绳重及滑轮摩擦不计。则小明对物体A做的功为 J,功率为 W。(g取10 N/kg)
[答案]12 10
【变式1】 [2017·连云港] 如图15-4所示,一物体在水平向右的拉力F1的作用下以1 m/s的速度在水平地面上匀速运动了10 m,拉力F1所做的功为W1、功率为P1。若该物体在水平向右的拉力F2作用下以2 m/s的速度在同一水平地面上匀速运动了10 m,拉力F2所做的功为W2、功率为P2。则W1 W2,P1 P2。(均选填“>”“<”或“=”)
[解析] 物体两次运动时,对地面的压力等于其重力不变,与地面接触面的粗糙程度也不变,因而物体受到地面的摩擦力大小相等;又因为物体两次均做匀速直线运动,则两次拉力相等,即F1=F2。物体两次移动的距离相等,均为10 m,由W=Fs可知,两次做的功相等,即W1=W2;由于在拉力F2作用下运动的速度大,由P=Fv可知,P1
【变式3】 [2017·宿迁] 如图15-5所示,一位质量为48 kg的同学乘电梯上楼,每只脚与电梯接触的面积均为0.015 m2。电梯向上匀速运动时,2 s内上升的高度为4 m。g取10 N/kg。求:(1)电梯静止时,该同学对电梯的压强。(2)在2 s内,电梯对该同学做功的功率。
例4 [2018·徐州市一模] 工人用滑轮组匀速提升重为240 N的物体,如图15-6所示,所用的拉力为150 N,在4 s内物体被匀速提高2 m。在此过程中,物体的运动速度为 m/s,工人做功的功率为 W,当滑轮组的机械效率低于 ,使用它将不再省力。
例5 [2018·连云港市海州区一模] 将一个重为2.5 N的小车沿斜面从底端匀速拉到顶端,如图15-7所示,斜面长1.0 m、高0.4 m,斜面对小车的摩擦力为0.25 N,则此过程中,有用功是 J,斜面的机械效率是 。
[答案] 1 80％
【变式1】 [2018·宜兴市一模] 如图15-8甲所示,用一个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组提升重物A。拉力F随时间t的变化关系如图乙所示,重物上升的速度v随时间t变化的关系如图丙所示。不计一切摩擦和绳重,已知在1~2 s内,滑轮组的机械效率为80%。
(1)0~1 s内,重物A受到了 (选填“平衡力”或“非平衡力”)的作用。
(2)此滑轮组中的动滑轮重 N;若将重物A的重力变为900 N,则提升重物匀速上升时,滑轮组的机械效率将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【变式2】 如图15-9所示,工人用500 N的拉力F,将重为900 N的木箱匀速提升3 m,所用的时间为20 s,求:(1)拉力F做的有用功。(2)拉力F做功的功率。(3)动滑轮的机械效率。
基本实验1.在“测量用斜面提升物体所做的功”的活动中:(1)测量时我们要用到的测量工具是 、 。 (2)用弹簧测力计测量拉力F时应注意 。 (3)为了多测几次,从而更好地发现规律,我们可以改变哪些物理量? 。 (4)分析得到的数据,利用斜面 省力, 省功。(均选填“能”或“不能”)
物体的质量、物体移动的距离s、物体上升的高度h
2.在“估测上楼时的功率”的实验中:(1)实验原理是 。 (2)需要测量的物理量有: 、 、 。 (3)所需要的测量工具是: 、 、 。 (4)计算功率的表达式是P= 。
重点实验突破 测量滑轮组的机械效率【实验梳理】
【说明】 (1)提高滑轮组机械效率的方法:增加物重、减轻动滑轮重、减小摩擦等。(2)重物提升高度和速度不影响滑轮组的机械效率。
例 在“测量滑轮组的机械效率”实验中,某组同学用同样的滑轮安装了如图15-10甲、乙所示的滑轮组,实验测得的数据如下表所示,回答下列问题:(1)本实验需要用的测量仪器是 和 。
(2)实验数据是用图 所示的滑轮组测得的。实验中应沿 拉动弹簧测力计,使物体缓缓上升。第3次实验中应补充的数据是 。 (3)根据以上实验数据可以得出如下结论:同一滑轮组的机械效率主要与 有关。
(4)分析表中的数据可知:随着物重的增加,额外功 (选填“变大”“变小”或“不变”),原因是 。 通过以上实验,请写出提高滑轮组机械效率的两种方法: 和 。 (5)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”)。
减轻动滑轮重(或加强转动部分的润滑等)
没有考虑摩擦力,导致额外功减少
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