专题02 功、功率、机械效率【考点串讲PPT】 (共48张PPT) -2023-2024学年九年级物理上学期期中考点大串讲（苏科版）

专题02 功、功率、机械效率
苏科版
主讲老师：
20XX.XX.XX
单元复习
目录
01
02
03
方法模型归纳
巩固提升
知识清单
第一部分 知识清单
知识清单
知识清单
知识清单
第二部分 方法模型归纳
一、功
如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段距离，我们说这个力对物体做了功。
三种不做功的情况
有力无距离
有距离无力
力与距离垂直
有力作用在物体上，但物体没动，即物体没有通过距离，也叫“劳而无功”。
物体在运动方向上没有受到力的作用，也就是没有力做功，也称“不劳无功”。
物体受到力的作用，也通过了距离，但通过的距离与受力的方向垂直（垂直无功）。
一、功
【例1】在下列几种情况中，力对物体做功的是（ ）。
（1）人把物体高高举着没动；
（2）人向上提物体，没有提动；
（3）人扛着一袋粮食在水平路上匀速行走；
（4）人把桌子从一楼搬到二楼；
（5）冰球在光滑的冰面上匀速滑动；
（6）小孩用力推箱子，箱子未被推动；
（7）清洁工把一桶水从地上提起。
4、7
一、功
功的大小
作用在物体上的力越大、物体在力的方向上移动的距离越大，力所做的功也就越多。
力学中，功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。
功＝力×距离
公式
W=Fs
牛（N）
米（m）
焦耳（J）
功的单位
在国际单位制中，力的单位是牛，距离的单位是米，则功的单位是牛·米(N?m)它有一个专门的名称叫做焦耳，简称焦，符号：J；1J=1N?m。
1J的物理意义：1N的力使物体在力的方向上，通过1m的距离时所做的功为1J。
一、功
功的公式变形
W = Fs
?????=????????
?
?????=????????
?
已知做功多少和物体在力的方向上移动的距离，可求出力的大小。
已知做功多少和力的大小，可求出物体在力的方向上移动的距离。
力F与距离s具有对应性：即距离S是物体沿受力的方向移动的距离，F与s在同一直线上；
F与s具有同体性：即F与s对应同一个物体。
注意事项：式中物理量全部用国际单位制。
一、功
对做功的两种表述
（1）力的方向与物体移动方向一致，称为力对物体做功。
（2）力的方向与物体运动方向相反，可以称为克服某个力做功。
如克服重力做功：向上抛出某个物体时，重力方向向下，物体运动方向向上，对于该物体，我们一般说物体克服重力做功。
一、功
【例2】放在水平地面上的物体A受到水平向右的力F的作用。力F的大小以及物体A的运动速度大小v随时间t的变化情况如图乙、丙所示。根据图像信息回答当t=7s时，物体A受到的摩擦力f的大小为______N，方向为______。9~12s，物体克服摩擦力做的功是______J。
6
向左
54
二、功率
在相同的时间内，做功多的，做功快。
比较做功快慢的方法
做一样多的功，做相同的功花费的时间越少，做功越快。
做功多少和做功时间都不相同时
选取时间为标准进行比较
所做的功
做功时间
用功与做功时间的比来表示物体做功的快慢。
二、功率
【例1】如图所示，大人与小孩爬相同的楼梯所用时间相同，下列说法正确的是（ ）。
A．大人与小孩做功相同，两人做功快慢相同；
B．大人与小孩做功相同，小孩做功快；
C．大人比小孩做功多，大人做功快；
D．大人比小孩做功多，小孩做功快
C
二、功率
一、功率的物理意义
在物理学中，表示物体做功快慢的物理量。功率越大，不是物体做功越快；功率越小，不是物体做功越慢。
二、功率的定义
功与做功时间之比叫做功率，它在数值上等于单位时间内所做的功。
★特别提醒
做功“多少”与“快慢”的意义不同，做功多的不一定做功快，做功少的不一定做功慢。只有做功时间相同时，做功多的做功才快，即功率才大。所以，描述功率时不能说物体做功越多，功率越大，也要注意时间的多少，一般描述为单位时间内（或相同时间内），物体做功越多，功率越大。
二、功率
三、功率的公式
四、单位
????——功——焦耳（J）
?
????——时间——秒（s）
?
????——功率——瓦特（W）
?
1W：1s做功1J，功率就是1W。
国际单位：瓦特 ，符号 W
常用单位：千瓦 （kW）、兆瓦（MW）
换算关系： 1 kW=103 W 1MW=106W
功率=
所做的功
做功时间
二、功率
五、功率相关计算
2.变形公式：
利用变形公式：W=Pt 求物体的功，
1.利用公式可以计算物体做功的功率
利用变形公式：t=W/P 求物体做功时间。
使用公式时，一定要注意三个量的对应关系，功W一定是对应的时间t内完成的，这样算出来的功率才是时间t内的功率。
注意：由P=W/t 计算出的功率是平均功率 ，即在时间t内的平均功率。
二、功率
【例2】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随时间变化的关系图像如图所示。根据图像，下列判断正确的是（ ）。
A．两次物体运动的速度：v1B．0~6s两次拉力对物体所做的功：W1=W2；
C．两次物体所受的拉力：F1>F2；
D．0~6s两次拉力对物体做功的功率：P1>P2
D
三、机械效率
机械的三种功
1. 有用功（W有）：为了达到工作目的，必须做的功。
2. 额外功（W额）：为了达到工作目的，并非我们所需要但又不得不做的功。
3. 总功（W总）：动力所做的所有功。
即有用功与额外功的总和。
W总 = W有 + W额
三、机械效率
F
G
s
h
W有用=G物·h
W总=F·s
W额外=G动·h
（不计绳重和摩擦）
F
s绳
s物
f
W有用=f·s物
W总=F·s绳
利用滑轮组的三种功
三、机械效率
F
G
s
h
W有用=G物·h
W总=F·s
W额外=G动·h
（不计绳重和摩擦）
F
s绳
s物
f
W有用=f·s物
W总=F·s绳
利用滑轮组的三种功
三、机械效率
三种四类简单机械做功的比较
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}1、杠杆(利用杠杆提升物体时)
有用功
克服物体重力所做的功
W有= 。
额外功
克服杠杆重力和摩
擦所做的功
W额=W总—W有
总 功
动力(F)乘以动力移动的距离
①W总=FS
②W总=Pt
P表示总功率或输出功率
三、机械效率
三种四类简单机械做功的比较
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}2、利用滑轮组竖直提升物体
有用功
克服物体重
力所做的功
W有= .
额外功
是克服动滑轮重、绳重和摩擦所做的功
①W额=W总—W有
②若不计绳重、摩擦力
W额=G动h
总 功
动力(F)乘
以动力移
动的距离
①W总=FS
②W总=Pt
P表示总功率或输出功率
三、机械效率
三种四类简单机械做功的比较
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}3、利用滑轮组沿水平方向移动物体
有用功
克服物体和接触面间
的摩擦力所做的功
W有= .
额外功
克服滑轮间的摩擦所做的功
W额=W总—W有
总 功
动力(F)乘以动力移动的距离
①W总=FS ②W总=Pt
P表示总功率或输出功率
图 示
三、机械效率
三种四类简单机械做功的比较
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}4、斜面(利用斜面提升物体时)
有用功
克服物体重力所做的功
W有=Gh
额外功
克服物体和斜面间的
摩擦力(f)所做的功
①W额=W总—W有
② W额=fs(s为物体沿斜面移动的距离)
总 功
动力(F)乘以动力移动的距离
①W总=FS ②W总=Pt
P表示总功率或输出功率
图 示
三、机械效率
【例1】水桶掉进水里，打捞时桶里带了些水，下列关于做功的说法中正确的是（　　）。
A．对桶所做的功是有用功 B．对桶所做的功是额外功
C．对水所做的功是有用功 D．对水所做的功是总功
A
三、机械效率
【例2】如图所示，小明利用两个倾角不同的斜面进行实验，将同一木块分别从两斜面底端匀速拉至斜面顶端，下列说法正确的是（　　）。
A．若斜面粗糙程度相同，拉力所做的额外功W甲额＝W乙额；
B．若斜面粗糙程度相同，拉力所做的额外功W甲额＞W乙额；
C．若甲、乙斜面光滑，则拉力F甲＞F乙；
D．若甲、乙斜面光滑，则拉力所做的总功W甲总＜W乙总
D
三、机械效率
计算有用功在总功中占的百分比 ?
机械效率
在使用机械工作时，有用功在总功中所占的比例越多越好。它反映了机械的一种性能，物理学中表示为机械效率。
定义：有用功跟总功的比值。
公式：
使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于1的。机械效率通常用百分比表示。
三、机械效率
有没有机械效率为100%的机械？为什么？
1.机械效率高低只表示有用功占总功的比值大小，不能说明做有用功多少；
2.机械效率是有用功跟总功的比值，只有大小，没有单位；
3.由于额外功总是存在，有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于1；
4.机械效率是标志机械做功性能好坏的物理量，机械效率越高，机械性能越好；
5.机械效率高低与做功多少，功率大小，是否省力，提升高度无关。
三、机械效率
滑轮组机械效率的讨论
忽略绳重与摩擦的影响，则机械效率：
滑轮组的机械效率在数值上等于物重与总重的比值。
同一滑轮组，提升的物体越重，机械效率就越高。
提升相同的重物，所用动滑轮越轻，机械效率就越高。
三、机械效率
斜面机械效率的计算
G物h
fs
Fs
=
+
斜面不光滑时
斜面光滑时
×100%
=
G物h＋fs
G物h
W有
W总
G物h
Fs
=
η =　　　　　　　　　　
η = 100%
G物h
Fs
=
G物h
s
F =　　　　　　　　　　
G物h相同时，斜面越陡，越费力。
三、机械效率
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}影响因素
分析
改进措施（提高效率）
影响滑轮组机械效率的因素和改进措施
被提升
物体的重力
动滑轮自身
的重力
滑轮组自身
部件的摩擦
同一个滑轮组，被提升物体的重力越大，做的有用功越多，机械效率越大
有用功不变时，减小提升动滑轮时做的额外功，可提高机械效率
机械自身部件的摩擦力越大，机械效率越低
在机械承受的范围内，尽可能增加被提升物体的重力
改进滑轮结构，
减轻滑轮自重
对机械进行保养，保持良 好的润滑，减小摩擦
三、机械效率
各类简单机械机械效率的计算
1.竖直提升物体滑轮组
滑轮组的机械效率与提升物体的高度、速度、绳子段数（绕绳方式）和省、费力情况均无关。
（不考虑绳重和摩擦）
=
G物
nF
=
G物＋G动
G物
G物+G动
F =
n
W有
W总
G物h
Fs
=
η =　　　　　　　　　　
W有
F物s物
=
W总
F绳s绳
=
s
nh
=
G动
F
Fnh
=
（G物＋G动）h
=
G物h
=
Fs
=
G物
F物
三、机械效率
各类简单机械机械效率的计算
2.水平拉动物体滑轮组
W有
W总
fs物
Fs绳
=
η =　　　　　　　　　　
W有
F物s物
=
s绳
ns物
=
拉力F、物重G物、物体匀速移动与地面间的摩擦力f、物体移动距离s物，拉力移动距离s绳。
=
f
nF
F物 = f
F物
fs物
=
W总
F绳s绳
=
Fs绳
=
Fns物
=
f
G物
三、机械效率
各类简单机械机械效率的计算
3.杠杆的机械效率
W有=G物h
W总=Fs
W有
W总
G物h
Fs
=
η =　　　　　　　　　　
有用功：杠杆提升物体时，克服物体重力做的功。
总功：是指动力所做的功。
机械效率：有用功与总功之比。
G物
三、机械效率
各类简单机械机械效率的计算
3.杠杆的机械效率
额外功：克服杠杆本身重力和克服摩擦做的功。
若忽略摩擦，W额＝G杠杆h杆心。
W额=W总-W有
影响杠杆的机械效率的因素：
1、物重 ；2、杠杆自重；3、摩擦 （杠杆与支点处）；4、支点、力的作用点的位置（具体问题具体分析）
G物
W有
W总
Gh
Gh+G杠杆h杆心
=
η =　　　　　　　　　　
三、机械效率
【例3】如图所示，用40 N的拉力使物体匀速上升，不计绳重和摩擦，此时整个装置的机械效率是75%。求:
（1）物体的重力是多少？
（2）若物体的重力变为150N，绳的拉力又是多少？
（3）机械效率又是多少？
90N
60N
83.3%
第三部分 巩固提升
巩固提升
类型1:判断力是否做功
D
1.下面情况中，人对物体做功的是（ ）。A. 举重运动员举着杠铃不动；B. 人用力却没有把重物提起；C. 某同学提着水桶在水平路面匀速行走；D. 旅客提着行李走上楼梯
巩固提升
类型2:功的计算
如图所示，用1ON的水平推力推着重为60N的物体沿水平方向做直线运动。若推力对物体做了60J的功，则在这一过程中( )。
A．物体一定受到10N的摩擦力；B．重力做的功一定为360J；
C．物体一定运动了1m； D．物体一定运动了6m
D
巩固提升
类型3:比较做功快慢、功率的概念
甲、乙两个集装箱质量相同。先用起重机将甲集装箱以1m/s的速度提升10m，再将乙集装箱以2m/s的速度提升10m，那么起重机（ ）
A．第一次做功多，功率大 B．第二次做功多，功率大
C．两次做功一样多，功率一样大 D．两次做功一样多，第二次功率大
D
巩固提升
类型4:功率的计算
某九年级同学家住5楼，一天，他提着装有10个鸡蛋的塑料袋从1楼走到家里过程中，下列估算不合理的是（ ）。
A．他提鸡蛋的力做的功约为60J B．他提鸡蛋的力做功的功率约为10W
C．他爬楼做的功约为6×103J D．他爬楼做功的功率约为1×102 W
B
巩固提升
类型5:有用功、额外功和总功
如图所示，物体重240N，动滑轮重20N。工人用135N的拉力将物体匀速提升2m，用了10s，此过程中有用功是___________J，拉力的功率是___________W，滑轮的机械效率是___________，克服动滑轮重所做的功占额外功的___________%。（小数点后保留 1 位）
480
54
88.9%
66.7
巩固提升
类型6:机械效率的相关计算
ACD
质量为60kg的工人站在水平地面上，利用如图滑轮组竖直向下拉动绳子自由端，将一质量为80kg的重物A以0.2m/s的速度匀速上升1m，此时该滑轮组的机械效率为80%（g取10N/kg）。对此工作过程及装置以下说法正确的是（　　）。
A．动滑轮重为200N B．拉力F的功率为100W
C．工人对绳的拉力做功1000J D．工人对地面的压力为100N
巩固提升
某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。
（1）实验中应沿竖直方向______拉动弹簧测力计使钩码上升。实验中若缺少刻度尺______（“能”或“不能”）完成实验；
类型7:测量滑轮组机械效率
匀速
能
巩固提升
（2）通过表中数据可分析出第2次实验是用______（选填“甲”或“乙”）图所示装置做的实验，若不计绳重和摩擦，这组滑轮组的动滑轮总重为______N；
（3）通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率______（选填“越高”、“不变”或“越低”）；
（4）小组同学再用第1次实验中使用的装置做第3次实验，表中第3次实验中空缺的数据应为：绳端移动距离s=______m，机械效率η______；
（5）比较第1次实验和第3次实验可得出结论：使用同一滑轮组，______。
类型7:测量滑轮组机械效率
乙
2.4
越低
0.3
83.3%
增大提升的物重，可以提高滑轮组的机械效率
THANKS
THANKS
感谢观看