(完整版)初中物理功和功率知识点及练习题
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(一)功
1)概念:如果物体受到力的作用,并沿着力的方向移动一
段距离,这个力就对物体做了功
2)做功的两个必要因素,缺一不可:
a)一是要有力的作用
b)二是物体沿着力的方向通过一段距离。(注意力作用
的阶段性)
3)三种情况对物体没有做功(适当加点分解原理)
a)有力作用在物体上,但物体没动
b)有力作用在物体上,物体也通过了距离,但物体移
动距离的方向跟这个力的方向垂直。如手提水桶在
水平面上运动一段距离
c)物体通过了距离,但在物体通过距离的方向上没有
力的作用
4)功的计算和单位:
a)计算:在物理学中,把力与物体沿力的方向移动距
离的乘积叫做功。功用W表示
W=FS(其中力的单位是N,距离的单位是m)
b)单位:焦耳符号:J
5)功的原理
a)使用机械时,人们所做的功,都不会少于不用机械
时直接对物体做的功,即使用任何机械都不能省功
b)在使用机械做功时,由于机械有重力,机械之间存
在摩擦,所以人们要克服重力和摩擦做功。
c)在理想的情况下,即不考虑机械自身的重力和摩擦
的情况下,人们使用机械时所做的功等于不用机械
时直接用手做的功。
d)既然使用机械不省功,为什么还要使用机械?
①这是由于使用的机械有的可以改变力的方向、有
的可以省力、有的既能省力又能改变力的方向、
有的可以省距离、有的还可以改变做功的快慢
②运用功的原理可以推导出使用斜面的省力公式
为:F=hG/s
直接用手做功:W1=Gh
使用斜面做功:W2=Fs
根据功的原理:W2=W1,则F= hG/s
(二)机械效率
1)相关概念:
a)有用功:利用机械做功时,对人们有用的功叫做有用功。
b)额外功:利用机械做功时,人们不需要但又不得不做的功叫做额
外功。它是由于摩擦、机械自重等原因而不得不做的功。
c)总功:人在利用机械达到目的过程中实际做的功叫做总功。
W总=W有用+W额外
2)怎样区分总功和有用功
判断有用功合总功的关键是:明确在具体问题中做功要达到的目的。
例如,用滑轮组提升物体时,我们的目的是要把物体提升一定的高度,因此所做的有用功为W有用=Gh,h为物体被提升的高度,G为物体所受的重力。而人在提升物体的同时,还要克服摩擦和动滑轮的重量而做功,所以此时人对滑轮组所做的功就是总功,它等于人对绳的拉力F与绳在拉力下移动的距离S的乘积,即W总=FS 又如,在用斜面提升物体时,我们的目的是要把物体提升到某一高度,因此所做的有用功为W有用=Gh,其中G为物体所受的重力,h为物体被提升的高度。而人在斜面方向拉动物体的过程中,还要克服物体与斜面间的摩擦做功,所以人做的总功为人对物体的拉力F与物体在拉力方向移动距离S的乘积,即W总=FS。
再如,当用桶从井口提水的时候,我们的目的是提水,所以人对水做的功才是我们的有用功,而提水时不得不提起桶,所以对桶做的功是额外功。而从井里捞桶的时候,我们的目的是打捞桶,因此对桶所做的功是有用功,而附带提起的水对我们来说是没用的,所以这时候对水所做的功是额外功。
3)机械效率:
a)定义:有用功跟总功的比值叫做机械效率,用η=W
有用/W总
b)因为在使用机械时,有用功总小于总功,所以机械
效率总小于1
c)怎样判定机械效率的高低:
由η=W有用/W总=W有用/W有用+W额外知:
①总功一定,有用功越多,或额外功越少,机械效
率越高
②有用功一定,总功越少,或额外功越少,机械效
率就越高
③额外功一定,总功越多,或有用功越多,机械效
率越高
d)如何提高机械效率:
①改进结构,使它更合理,更轻巧,减小因克服机
械本身的重而做的额外功
②定时润滑,使机械处于良好的运转状态,减小因
克服无益摩擦而做的额外功
4)影响滑轮组和斜面机械效率的因素
a)影响滑轮组机械效率的因素
滑轮组的机械效率为
η=W有用/W总=Gh/FS=Gh/Fnh=G/nF(n为与动滑轮
相连的绳子的段数或承担重物重的绳子的段数,
S=nh)
使用滑轮组来提升物体时,机械间的摩擦越小,动
滑轮越轻,滑轮组的机械效率越高。
若不计绳重及摩擦时,滑轮组的机械效率为
η=W有用/W总=W有用/W有用+W额外=Gh/(G+G动)
*h=G/G+G动=1/(1+G动/G)
由此可见,在不考虑绳重及摩擦时,一个滑轮组的
机械效率的大小仅与滑轮的重量及物体的重量有
关,而与提升的高度和滑轮缠绕方式无关。被提升
的重物越重,滑轮组的机械效率越高,在提升相同
的重物时,动滑轮重量越小,机械效率越高。
提高滑轮组的机械效率的方法:①增大物体重力②
减小动滑轮的重力③减小轮和轴间的摩擦
b)影响斜面机械效率的因素
斜面的机械效率为
η=W有用/W总=Gh/FS
斜面的机械效率跟斜面的光滑程度和斜面的倾斜程
度有关。斜面倾斜程度相同时,斜面越光滑,斜面
的机械效率就越高;光滑程度相同时,斜面越陡,
斜面的机械效率就越高。
5)理解机械效率时,应该注意的几个问题
a)由于有用功总小于总功,所以机械效率总小于1
b)机械效率的高低与是否省力、重物被提升的高度及