2019中考物理复习专题讲座：4.机械功、功率、机械效率

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1、2019 中考物理复习专题讲座 -机械功、功率、机械效率专业， 才能做得更好！资深物理老师 赵平业要点索引：1、把握机械功的定义、单位、公式及应用。2、理解功率的定义、功率的公式、运用功率的公式解题。3、知道机械效率的定义及公式，会用机械效率公式解题。同学们，我们在上一讲中讨论了简单机械相关知识点，本讲中我们将要讨论机械功与功率、机械效率方面的知识点与考点。本讲的内容较多，在历年中考试卷中所占的比例也不小，试题形式可以为填空、选择形式的基础性的考查，也可以是实验探究性考查，比如如何测定滑轮组的机械效率；另外，关于功与功率的计算、机械效率的计算，也可以作为计算题或压轴题来考查，出现频率较高，我们

2、要注意了！下面我们用七步教学法为大家梳理本讲涉及到的重点知识与考点，助你中考金榜题名！1、基础点睛：1、对做功的理解定义：一个力作用在物体上，且使物体在力的方向上通过了距离，那么，这个力就做了功。做功的必要条件：（1）有力作用在物体上；（2） 、使物体在力的方向上通过了距离。下列三种情况，人的拉力都做了功，因为都符合做功的两个必要条件如下图所示。那么，那些情况下人虽说用了力，但没有做功呢？做功的两个必要条件缺一不可，要判断物体是否做功，就要严格对照这两个条件。如上所示，A 图中人提着水桶在水平地面移动，B 图中运动员举着杠铃不动，C 图中人没有搬动石头，D 图中人通过滑轮组没有提升动重物，这些

3、情况下人都用了力，但不符合做功条件，因此没有做功，同学们请思考，他们都缺少哪个条件呢？有时人虽说有了功劳，出了力气，但没有做功。2、求功的公式从上面的分析可知，做功需要符合两个必要条件，根据这两个条件，物理学中给出了求功的公式:W = F S上式中，F 表示作用在物体上的力，单位为 N，S 表示物体在力的方向上通过的距离，单位为 m，这样，W 表示功，单位是牛.米，它有一个专门的名称-焦耳，焦耳也是能量的单位，符号为 J,1 牛顿米=1 焦耳，即：1N.m = 1J.3、功率功率是表示人或物体做功快慢的物理量，比如人搬同样多的砖头上到三楼，有的搬的快，有的搬的慢，也就是说做同样多的功，用时的长

4、短不同，用时短的，单位时间内做的功就多，我们就说功率大些。物理学中，根据功率的定义，可以给出求功率的公式：P = ， 式中 W 表示功，单位是 J，t 表示做功的时间，单位是 s,那么，P 得到t单位就是 J/s, 1J/s = 1 瓦特 = 1 瓦 =1（W）4、功的原理：功的原理就是使用任何简单机械，只能省力，不能省功；例如，一个人可以利用滑轮组提升一个重物，虽说可以省力，把原本提不动的物体提起了，但不能省功，若要考虑摩擦和滑轮自重，不光是不能省功，还要多做一些无用功。5、机械效率要搞懂机械效率，就需要先弄懂几个专用名词：（1）有用功：必须要做的，对我们有用的功，相当于不用机械，人直接把物

5、体提升或拉动所做的功，可以记为：W 有 = F . S（或 Gh）（2）额外功：并非我们需要的但又不得不做的功叫做额外功;如下图中克服滑轮组自重和摩擦所做的功。（3）总功：有用功和额外功之和叫总功，用 W 总 表示；相当于下图中的人拉绳子全程所做的功。（4）机械效率： a.概念：通常用有用功在总功中占的百分比来表示，叫做机械效率。b.公式：= 总有 用Wc.滑轮组机械效率的影响因素由公式 = =总有 用 额有 有当物重 G 物 保持不变时，物重越重时，机械效率越高。当物重 G 物 保持不变时，动滑轮重力越大，机械效率越低。提高机械效率的方法有：（a）.减轻机械的自重。 （b）.保证机械的良好润

6、滑，减小摩擦力。2、夯实小练同学们，上面我们梳理了本讲的知识点，在中考中基础性的考查还是占有很大的成分，每位考生必须重视，下面我们来上几题，让你练练手，夯实我们的基础吧。1、以下实例，力对物体做功的是（ ）A举重运动员举着杠铃不动 B小明将水桶从地面上提起 C吊车吊着货物在空中水平匀速移动 D用力搬桌子而未搬起答案：B; 解析：A、举重运动员举着杠铃不动，这样是有力但无距离，没有做功，不符合题意；B、将水桶从地面上提起，是在力的方向上移动一段距离，对物体做功了，符合题意；C、虽然有力也有距离，但此距离不是在力的方向上，力与距离垂直，没有做功，不符合题意；D、搬桌子而未搬起，有力而无距离，没有做

7、功，不符合题意2、小明放学后，背着重 40 N 的书包沿水平路面走了 200m。又登上大约 10 m 高的四楼的楼梯才回到家。则他在回家过程中对书包所做的功为 ( )A0 J B400 J C2000 J D2400 J答案：B；解析：小明在水平路面上行走的过程中，书包通过的距离不在背力方向上，故这一段不做功；上楼过程做的功 WFs40 N10 m400 J。3、用测力计沿水平方向两次拉着同一物体在同一水平面上运动，两次运动的 s-t图象如图所示，其对应的测力计示数分别为 F1和 F2，功率分别为 P1和 P2，则它们大小关系正确的是（ ）AF 1F 2 P1P 2 BF 1=F2 P1P 2

8、CF 1=F2 P1P 2 DF 1F 2 P1P 2答案：B； 解析： （1）木块两次都进行匀速直线运动，拉力等于滑动摩擦力，滑动摩擦力相等，拉力 F 相等。（2）从图象中可以判断出，第次的运动速度 v 较小，根据公式 P=Fv，当拉力相等时，速度越大，拉力的功率越大， 即 P1P 2。4、-斜面长 5m，高 1m，工人用沿 斜面方向 400 N 的力把重1600 N 的集装箱匀速推到车上，推力对集装箱做的功是_J，斜面的机械效率是_。答案：2000；80； 解析：推力对集装箱做的功是总功： 400 N5 m2000 J，WFl总1600 N1 m1600 J， 。WGh有 用 1608%2

9、有 用总三、经典呈现：为了让广大考生对本次课程所涉及到的知识点进一步了解，我们收集了近两年中考出现的经典题目，主要是考卷中的压轴题，展示给广大考生，开拓我们的视野，训练我们的发散思维能力，以便轻松应对考试喽。1、如图所示，质量不等的甲、乙两球（m 甲 m 乙 ）从顶端分别沿固定光滑斜面体的 a、b 两侧滚到各自的底部，则在它们整个运动过程中有（ ）A.甲球的重力所做的功少些 B、两球的重力所做的功一样多C、它们运动到斜面底部时，乙的速度大些D、它们运动到斜面底部时，两球速度一样大答案： D；解析：（1）物体下滑过程中只有重力做功，WGhmgh，m 甲m 乙，高度相同，W 甲W 乙，故 AB 错

10、误；因为高度相同，不论质量大小，所以滑至底端时的速度相同，故 C 错误，D 正确。这个规律同学们可要记住哟。2、如图所示，甲、乙两个容器形状不同，现有两块完全相同的金属块用细线系着分别浸没入同样深度，这时两容器的水面相平齐，如果将金属块匀速提升一段位移，直到金属块提离水面，不计水的阻力，则（ ）A.在甲容器中提升时，拉力做功较多B.在乙容器中提升时，拉力做功较多C.在两个容器中提升时，拉力做功相同D.做功多少无法比较答案; A;解析： 设要将金属匀速提离水面，要经过两个阶段：1金属在水中上升，最后金属的上表面到达水表面，运行距离 h1，拉力 F1GF 浮，故此过程中，拉力做功 W1（GF 浮）

11、h1；2金属逐渐出水面，最后金属的下表面到达水表面，运行距离 h2，拉力 F2GF 浮，此过程中浮力是变化的，F 浮12F 浮，平均拉力 F2G12F 浮，故此过程中，拉力做功 W2（G12F 浮）h2；由可得，拉力做的总功：W 总W1W2（GF 浮）h1（G 12F 浮）h2，在甲乙两图中，因为甲的上表面面积大，所以当金属出水面时，甲水面下降的比较少，甲的 h2 比乙的 h2 大，而甲乙图中的 h1、G、F 浮都是相同的，所以在甲容器中提升时，拉力做功较多。3、为了将放置在水平地面上重为100N 的物体提升一定高度，设置了图甲所示的滑轮组装置。当用图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力 F 拉绳

12、时，物体上升的速度 v 和物体上升的高度 h 随时间变化的关系分别如图丙和丁所示。不计绳重和绳与轮之间的摩擦。下列说法正确的是（ ）A.0s1s 内，物体做匀速直线运动B.2s3s 内，拉力 F 的功率是 200WC.1s2s 内，拉力 F 做的功是 375JD.2s3s 内，滑轮组的机械效率是 62.5%答案：C; 解析：A、由图丙可知，在 01s 内，物体的速度为 0，处于静止状态，故A 错；B、由图丙可知在 23s 内，重物做匀速运动，v35m/s，由图乙可知此时拉力F340N，由图甲可知，从动滑轮上直接引出的绳子股数（承担物重的绳子股数）n3，所以拉力端移动速度 v33v335m/s1

13、5m/s，拉力做功功率（总功率）：P 总F3V340N15m/s600W，故 B 错误；C、由图乙可知，在 12s 内，拉力 F250N，由图丁得出重物上升高度 h22.5m，拉力端移动的距离 s23h232.5m7.5m，拉力做的功：WF2s250N7.5m375J，故 C 正确；D、在 23s 内，滑轮组的机械效率：W 有用 W 总Gh3F3s3Gh3F33h3G3F3100N340N100%83.33%，故 D 错误。四、思维拓展上面我们点出了经典的题型，为了让广大考生检测自己对本次所讲的知识点理解情况，下面列出了几题，让同学们自己去做，拓展我们的思维，看看自己是否能够把握经典的题型，这

14、对完成考卷中的压轴题大有好处呢。1、如图所示，用 10N 的力 F 沿水平方向拉滑轮，可使物体 A 以 0.2m/s 的速度在水平面上匀速运动。弹簧测力计的示数恒为 2N（不计滑轮、测力计、绳子的重力，滑轮的转轴光滑） 。下列说法正确的是（ ）A.物体 A 受到地面的摩擦力是 3N，水平向左B.在 2s 内，绳子对 A 做的功为 4JC.滑轮移动的速度是 0.4m/s D.拉力 F 做功功率为 1W答案： D；解析:A、不计滑轮的摩擦和重力，以动滑轮为研究对象，则两段绳子向右的拉力与向左的拉力平衡，所以 2F 拉F，则 A 物体对滑轮的拉力 F 拉1/2F1/210N5N；力的作用是相互的，所

15、以滑轮对 A 的拉力也为 5N；弹簧测力计的示数恒为 2N，因拉滑轮时，物体 B 始终处于静止状态，则测力计对 B 向右的拉力与 A 对 B 向左的摩擦力平衡，所以 fA 对 BF 示2N；力的作用是相互的，所以，物体 B 对 A 的摩擦力为 2N，方向向右；物体 A 向左匀速运动，同时地面对物体 A 还有向右的摩擦力，由力的平衡条件可得：F 拉fB 对 Af 地，所以物体 A 受到地面的摩擦力：f 地F 拉fB 对 A5N2N3N，方向水平向右，故A 错；B、绳子对 A 的拉力 F 拉5N，2s 物体 A 移动的距离为sAvAt0.2m/s2s0.4m，绳子对 A 做的功 WAF 拉 s5N

16、0.4m2J，故 B 错；C、因拉力 F 作用在动滑轮的轴上，费力但省一半的距离，所以拉力端的移动速度（滑轮移动的速度）等于物体 A 移动速度的 12，则滑轮移动的速度 v12vA120.2m/s0.1m/s，故 C 错；D、拉力做功的功率 PWtFstFv10N0.1m/s1W，故 D 正确。故选：D。2、 （综合）用如图甲所示的滑轮组从水中提升物体 M，已知被提升的物体 M 质量为76kg，M 的体积为 3103m3，在物体 M 未露出水面的过程中，绳子自由端的拉力 F 将物体 M 以 0.5m/s 的速度匀速提升了 10m 的高度，此过程中，拉力 F 做的功 W 随时间t 的变化图象如图

17、乙所示，不计绳重和摩擦力大小（g 取10N/kg） 。下面分析不正确的是（ ）A.此过程中，绳子自由端的拉力 F 大小为 400NB.动滑轮重力为 70NC.当物体 M 没有露出水面时，动滑轮下端挂钩上绳子的拉力为 730ND.当物体 M 没有露出水面的过程中，该滑轮组提升货物的机械效率为 95%。答案;D; 解析如下：A、由 vs/t 得，物体运动的时间：ts/v10m/0.5m/s20s，根据图乙可知，此过程中绳子自由端拉力 F 做的总功是 8000 J，由图知，滑轮组由 2 段绳子承担物重，所以 s2h210m20m，由 W 总Fs 得，拉力 FW 总/sW 总/2h 物8000J/21

18、0m400 N，故 A 正确；B、因为匀速提升物体，对滑轮组受力分析可得：F12（F 绳G 动） ，则动滑轮的重力：G 动2FF 绳2400N730N70 N，故 B 正确；C、物体 M 的重力：G 物mg76kg10N/kg760 N；由于物体未露出水面，完全浸没在水中，所以 V 排V 物，则物体受到的浮力：F 浮 水 gV 排 水 gV 物1103 kg/m310N/kg310 -3m330 N，当物体在水里匀速上升时受三个力的作用，物体的重力、浮力和动滑轮下方绳子的拉力，处于三力平衡，即 F 绳F 浮G 物，则 F 绳G 物F 浮760N 30N730N；故 C 正确；D、动滑轮下方绳子

19、的拉力所做的功为有用功，则有用功：W 有用F 绳h 物730N10m7300 J，滑轮组提升重物的机械效率：W 有用/W 总100%7300J/8000J100%91.25%；故 D 错误。3、(中考压轴题）用滑轮组匀速提升重为 2000N 的物体，作用在绳子自由端的拉力大小为 625N，拉力做功的功率为 1250W，滑轮组的机械效率为 80%，不计摩擦与绳重，求：(1)重物上升的速度；(2 本滑轮组用几段绳子悬挂动滑轮？答案： (1)重物上升的速度为 0.5m/s； (2) n=4解析：（1）：总功 W 总 是拉力 F 所做的功，即可以用 Fs 求出，也可以由拉力做功的功率求出，在 t 时间

20、内，则 。而有用功则是克服物重所做的功， ;而 v 为重物上升的速度，即我们要解答的问题， ，比较两个总功表达式，结合机械效率的公式；得到如下解题过程： 滑轮组的机械效率 ，。则：重物上升的速度为 0.5m/s。 第 2 问的突破口是：如何确定悬挂动滑轮绳子的段数，本来最简单方法就是看图，数数有几根绳悬挂动滑轮即可，而本题连图都没有，显然不行。我们不要忘记在滑轮组题目中永远隐含的条件是物体升高的距离 h 与拉力 F 移动距离 S 之间满足 S=nh,再考虑绳子自由端的移动和重物上升所用时间相同，就可以得到绳端，即拉力运动的速度 ;拉力做功的功率： ，绳端即拉力运动的速度： =2m/s。绳端前进

21、的速度 是重物上升速度 v 的 4 倍，说明重物是被 4 根绳拉住。5、考点梳理本次讲座的内容在初中阶段属于重点和难点，在中考试卷中所占的分值也不低。那么，命题人会出什么样的题目来考查我们呢？下面我们就来梳理一下涉及到本章的考点。考点一：基础性考查：对功、功率、机械效率是否能够正确理解。我们在复习的过程中，一定要对上述三个概念正确的理解，比如机械效率定义中的有用功、总功是否真正理解，看下面的例题.例：关于机械效率，下列说法中正确的是（ ）A机械做功越快，机械效率越高B机械所做的总功越少，机械效率越高 C机械做的有用功在总功中占的百分比越大，机械效率越高 D使用机械时，所用动力跟物重的比值越小，

22、机械效率越高答案：C; 解析：A、机械做功越快，表示功率越大，单位时间内做的功越多，但机械效率不一定就高，故此项不符合题意；B、从机械效率公式可知，总功多，机械效率的大小还要看有用功的大小，故此项不符合题意；C、总功包括有用功和额外功，有用功在总功中占比例越大，机械效率越高，故此项正确符合题意；D、使用机械时，所用动力跟物重的比值与有用功占总功的比例没有关系，故此项说法不对，不符合题意。考点二：把探究滑轮组的机械效率作为实验题来考查，看我们可能把握测定滑轮组机械效率的细节问题，如果作为实验题来考查，此题的分值要占 5-7 分，大家一定要留神了，请看下面的例题。例：某实验小组探究影响滑轮组机械效

23、率的因素的实验装置如图所示，实验数据如下表。若不计摩擦，比较 1 和 2 两次的实验数据，可以看出滑轮组的机械效率与 有关；比较 1 和 3 两次的实验数据，可以看出滑轮组的机械效率与 有关。答案：动滑轮的个数（或动滑轮的总量） 提升的物重请大家动动脑筋，探讨一下本题是怎么解出来的吧。考点三：命题人在功与功率方面出一道计算题，如果作为计算题，一般就不会在同一试卷中再出实验探究题了，请看下面的例题。例、某型号汽车发动机的额定功率为 6104W，在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是 1800N。在额定功率下，当汽车匀速行驶时，求：（l）发动机所提供的牵引力大小；（2）行驶速度的大小；（3）行驶 5m

24、in 牵引力所做的功。解析：（1）因为汽车匀速行驶，受平衡力作用；由二力平衡知识得：F=f=1800N；（2）由 得： ；PFv4610W3/8PmsN（3）已知：t=5min=300s，行驶 5min 牵引力做功： 。4761031.80PtsJ答：发动机所提供的牵引力为 1800N，行驶速度为 33.3m/s，行驶 5min 牵引力所做的功是 1.8107J。6、真题检验亲爱的同学们，上面我们对本讲的考点进行了梳理，你可感觉到本讲的知识点在各类考卷中出现的几率非常大吧，下面我们再来看看近两年中考卷中对上述的知识点是怎么考的吧，请你动笔做一下，对自己进行一次检验吧！1、 （2017 中考）指

25、甲刀是生活中常用的小工具，如图所示，它包含三个杠杆，关于这三个杠杆的说法正确的是（ ）A.一个省力杠杆，两个费力杠杆B.一个费力杠杆，两个省力杠杆C.三个都是省力杠杆 D、三个都是费力杠杆答案：A；解析：杠杆 ABC，支点是 B，动力臂大于阻力臂，是一个省力杠杆；杠杆OED，支点是 O，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，杠杆 OBD 是费力杠杆，杠杆 ABC 是一个省力杠杆，故 A 正确。故选：A。2、（2018 中考）小明用如图所示的滑轮组提升 300N 重物，在绳子自由端施加的拉力为 125N，4s 内重物匀速上升 2m，不计绳重和轮、轴间摩擦。则（ ）A.绳子自由端移动的距离为 4 m B.

26、动滑轮重 50NC.拉力做功的功率为 150WD.此过程滑轮组的机械效率为 80%答案：D；解析：A、由图知，承担物重的绳子股数 n3，则绳子自由端移动的距离 s3h32m6m，故 A 错误；B、因不计绳重和摩擦，则绳端的拉力 F13（G 物G 动） ，即：125N13（300NG 动） ，所以动滑轮重：G 动75N，故 B 错误；C、拉力做的功：W 总Fs125N6m750J，拉力的功率：PW 总 t750J4s187.5W，故 C 错误；D、利用滑轮组所做的有用功：W 有Gh300N2m600J，滑轮组的机械效率：W 有用 W 总600J750J100%80%，故 D 正确；3、 （201

27、7 中考）一辆质量为 1.5t 的小货车，载有质量为 1.0t 的货物，四个车轮与地面接触的总面积为 0.1m2，小货车在平直公路匀速行驶 1km，所用时间为 50s，小货车受到摩擦阻力为车重的 0.1 倍。 （g 取 10N/kg） 。在这段时间内，求：（1）小货车受牵引力的大小；（2）牵引力做功的功率。解析如下：（1）小货车和货物的重力：G 总=G1+G2=m1g+m2g=1.5103kg10N/kg+1.0103kg10N/kg=2.5104N；（2）牵引力为：F 牵 =0.1G 总 =0.12.5104N=2.5103N；牵引力的功率：642.510.WJPWts七、易错点拨：同学们，

28、机械功与机械效率与我们的生活实际紧密相关，在生产建设中随处可见，属于必考内容，分值也不低；我们在做此类题目时很容易出错，因此要求我们对本讲基础知识点要理解透彻，答题时要特别谨慎，下面我们来点拨，助力你拿到高分哟！误区一：拉力方向与物体运动方向成有角度时，不知道到用水平方向上的分力作为拉力来求功，导致误解。例：拉力 F 为 100N，拉着木箱在水平方向上运动 S=5m，F 与水平方向上成 角，在水平方向上的分力为70N，求在此过程中拉力 F 所做的功。误解：W=FS=100N5m=500(J)正解：W=FS=70N5m=350（J）请注意，此题主要考查我们对机械功的概念的正确理解，容易丢分。误区

29、二：利用公式 P = F v 计算功率时，不明确物体必须做匀速直线运动，造成误解。例：一台拖拉机耕地时做的是变速直线运动，最大牵引力是 2.5104N，若每小时拖拉机行驶 7.2km，它的功率多大？每小时做功多少？错误解析为;拖拉机功率：拖拉机速度： ， 拖拉机每小时做功：。 其实，本题的题干中没有说明拖拉机做匀速直线运动，这样解是错误的，若在中考试卷中出现，都会注明为平均拉力。误区三：计算滑轮组的机械效率时，对拉力作用点移动了多长的距离判断错误，导致误解：例、小明家新买的房子准备装修，为了将水泥从地面送上楼，他在楼上安装了一个滑轮组，所用的滑轮每只 2Kg，每次将一袋 50Kg 的水泥提升 5m。 （不计绳重和摩擦，g 取 10N/Kg）求：滑轮组的机械效率。误解：如图所示，有 3 段绳子承受重力，可得：F 动 =（50+2）kg 10N/kg3 =173N机械效率 =500Nh/173N3h =96.2%从解题过程可以看出，误把承受重力的绳子当成 3 段得到错误的结论。那么，此题的正确解题思路是什么呢？同学们，你们自己试一试好吗，千万不能把绳子股数看成 3 股喽。平时做题谨慎，考试零失误！