初中物理之機械功的原理 市賽獲獎

機械功的原理1、機械做功的特點：實例1：使用光滑斜面提升物體時，所做功的情況是：FGSh拉力所做的功：W1=FS不用斜面直接把物體提升h所做的功：W2=Gh由實驗可得：W1=W2即使用斜面可以省力但不能省功。

實例2：使用杠桿的情況：OFGSh設(shè)物體重200N，用杠桿把它提高0.1m若杠桿的動力臂L1=1.2m，阻力臂L2=0.6m把物體提高h(yuǎn)=0.1m,所需動力為：F=120N1.動力所做的總功：2.杠桿克服物體重力所做的有用功：3.杠桿的機械效率：實例3：用動滑輪提升重物：GF設(shè)物體重G=200N，當(dāng)物體被勻速提升：h=0.2m時，手的拉力F=120N，求（1）手移動的距離S=（2）拉力所做的總功（3）動滑輪克服物體重力所做的有用功：（4）動滑輪的機械效率練習(xí)：一個斜面長3m，高0.5m，如果不考慮摩擦，要將一個重力為300N的箱子，沿斜面勻速拉上頂端，（1）問所需的拉力為多大？（2）若斜面是粗糙的，所需拉力是60N,則斜面的機械效率是多少？

1．如圖47所示，AB=3AE，AC=2AE，AD=1.5AE。若把物體沿AB、AC、AD三個斜面勻速地拉到頂端A時，（不計摩擦）則[

]A．沿著AB用的拉力小，做功多．

B．沿著AC用的拉力小，做功多．

C．沿著AD用的拉力大，做功少．

D．沿著三個斜面用的拉力不相等，做功一樣多．2．分別用杠桿、斜面和滑輪組將同一物體舉到相同高度，做的功[

]

A．杠桿最多．B．斜面最多．

C．滑輪組最多．D．一樣多．

DD4．某工人用一個動滑輪提升物體，如圖所示，他作用在繩端的拉力F是200牛頓，如果使物體升高5米，拉力F所做的功是[

]A．4000J．B．2000J．

C．1000J．D．19600J．B6．用一根杠桿在2秒內(nèi)，把一個重200牛頓的物體勻速舉高0.2米，而杠桿的動力作用點下降1米，則動力做的功是______焦耳，動力是______牛頓，動力臂與阻力臂之比是______．（不計杠桿的重力）404051某同學(xué)研究物體做功快慢與哪些因素有關(guān)，他分別用九臺小電動機勻速提起不同的重物，利用相關(guān)儀器測出做功時間、重物的重力和提起的高度，并通過計算得出電動機做功的多少。該同學(xué)把九臺小電動機分成三組，觀察到每組的做功快慢相同，且第一組做功最快，第二組其次，第三組最慢。實驗中記錄的有關(guān)數(shù)據(jù)分別如表一、表二、表三所示。（1）分析比較實驗序號

的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，可得出的初步結(jié)論是：做相同的功，電動機所用時間越短，做功越快。（2）分析比較實驗序號4與7（或5與8，或6與9）的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，可得出的初步結(jié)論是：

。（3）請進一步綜合分析比較表一、表二、表三中的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，并歸納得出結(jié)論。（a）分析比較表一、表二或表三，可初步得出：

；（b）分析比較表一、表二和表三，可初步得出：

。14.6功率一、功率的概念

在物理學(xué)中，我們有時候僅知道做功的多少還不夠，往往還需要知道做功的快慢。為了表示物體做功的快慢，引入了功率這個物理量。比較做功快慢的方法一：

做相同的功，比較所需時間的長短；方法二：相同時間，比較所做功的多少；二、功率的定義：

單位時間內(nèi)完成的功叫功率。

如果用W表示功，t表示完成這些功所需時間，P表示功率，就可得功率的計算公式：PWt＝

在國際單位制中，功的單位是焦（J），時間的單位是秒（S），所以功率的單位是焦/秒，焦/秒有一個專門的名稱叫做瓦特，簡稱瓦，符號W。工程技術(shù)上常用千瓦（kW）作為功率的單位，1千瓦=103瓦。即1kW=103W因為W=FS，將其代入公式得：PWt＝FS=t=Fv三、功率的計算：[例1]一架卷揚機在2分鐘里把10噸物體提高5米，問卷揚機的功率是多少？解：由于物體的重力：

G=mg=10×103千克×9.8牛/千克=9.8×104牛

把物體舉高5米所做的功

W=Gh=9.8×104?！?米=4.9×105焦

所以卷揚機的功率：PWt＝＝4.9×105

焦2×60秒=4.08×103

瓦=4.08千瓦[例題2]用功率為40千瓦的拖拉機耕地，問在1小時內(nèi)它做了多少功？解：由于功率PWt＝所以拖拉機所做的功W=Pt=4×104瓦×3600秒=1.44×108焦[例題3]一輛裝滿貨物重力為4×104牛的卡車，若發(fā)動機的牽引力為2×103牛時，卡車在水平道路上，1分鐘內(nèi)勻速前進了1.8千米。問：（1）牽引力做的功是多少？（2）重力做的功是多少？（3）這段時間里發(fā)動機的功率是多少？解：（1）由于F=2×103牛，S=1.8×103米因而W=FS=2×103牛×1.8×103米=3.6×106焦

（2）由于重力G的方向跟卡車前進的方向相互垂直，所以重力不做功。（3）由于PWt＝而W=3.6×106焦，t=60秒所以發(fā)動機的功率P＝3.6×106

焦

60秒=6×104

瓦一些人、動物、機器的功率：

人勞動時的功率一般是30～75瓦運動員在短時間里的功率可達(dá)1500瓦馬長時間做功的功率一般是300～450瓦藍(lán)鯨游動的功率可達(dá)350千瓦上海桑塔納小轎車功率66千瓦載重汽車的功率55～1.2×102千瓦

萬噸遠(yuǎn)洋輪發(fā)動機功率8.8×103千瓦

液體燃料火箭發(fā)動機功率7.4×109千瓦練習(xí)：功率是25千瓦的拖拉機，它4小時做的功如果由平均功率是0.4千瓦的牛來完成，需要多長時間？解：因拖拉機所做的功和牛所做的功相等，可根據(jù)這一等量關(guān)系解題由功和功率的關(guān)系式得：W=Pt

因：W拖拉機=W牛，即：

P拖拉機t拖拉機=P牛t牛代數(shù)據(jù)得：

25千瓦×4小時=0.4千瓦×t牛

所以：t牛=250小時答：牛需要250小時才能完成練習(xí)：重600牛的物體沿著長5米，高2米的斜面，在與斜面平行的拉力作用下，經(jīng)10秒從斜面的底端勻速移到頂端，若不計斜面的摩擦力，求拉力做的功及其功率？若物體受到斜面的摩擦力不能忽略，大小為100牛，則此時拉力應(yīng)為：不受摩擦?xí)r沿斜面拉物體所需的拉力+克服摩擦所需的力：故F’=F+f=240牛+100牛=340牛此時拉力所做的功：W=FS=340牛×5米=1700焦解：要求拉力所做的功，應(yīng)先求拉力的大小，根據(jù)公式：FGhL＝得：＝2米5米×600牛=240牛FGhL＝拉力做的功W=FS=240牛×5米=1200焦拉力做功的功率：P＝1200焦

10秒=120瓦此時拉力做功的功率：P＝1700焦

10秒