2015年中考物理二轮专题复习教案：专题20 功率和机械效率的计算

备战2015年中考物理二轮讲练测
专题20 功率和机械效率的计算（讲案）
第一讲 考点梳理
一、功的计算
功的计算 公式 解题注意事项 解题步骤
W=Fs ①力与物体移动的距在方向上必须是一致的；力与物体移动的距离必须对应同一物体且同一段时间；②当物体做匀速运动时根据二力平衡求解牵引力；③力的单位一定要用牛顿， 距离的单位一定要用米 ①先确定力的大小；②再确定距离的多少；③选择适当的公式进行计算
功的计算 公式 解题注意事项 解题步骤
W=Gh ①重力计算过程中质量的单位换算；②看清题目中求的是单个物体的重力还是几个物体的重力 ①先确定力的大小；②再确定距离的多少；③选择适当的公式进行计算
W=fs 当物体做匀速运动时根据二力平衡求解摩擦力
二、功率的计算
功率的计算 公式 解题注意事项 解题步骤
P、W、t必须对应于同一段时间和同一物体；具有普遍性，不限制物体的运动状态 题目中若出现距离，则考虑公式 ，若出现速度，没有距离，则考虑公式P=Fv
P=Fv P=Fv必须是物体做匀速直线运动状态
公式推导：
三、机械效率
１、有用功：定义：对人们有用的功= 直接用手对重物所做的功（Gh）
　　　公式：W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总
斜面：W有用= Gh
2、额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功
公式：W额= W总－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）
斜面：W额=f L
3、总功： 定义：有用功加额外功或动力所做的功
公式：W总=W有用＋W额=Fs= W有用／η
斜面：W总= fL+Gh=FL
第二讲 重点解析
机械效率的计算是每年中考的必考题,包罗万 ( http: / / www.21cnjy.com )象,计算公式繁多.常把简单机械、功和功率、机械效率综合起来,考查学生对有用功、总功、功率公式、机械效率公式、滑轮组、斜面等简单机械的理解和运用.要求把握知识间的内在联系,确定G、F、s、h之间的关系,再正确应用相关公式进行计算
典例1清明节踏青，小明一家来到位于我市襄城 ( http: / / www.21cnjy.com )区的“中华紫微园”游玩，“紫微园”的电动观光车为市民和外地游客带来了许多便利。小明同学查看了电动观光车的有关技术参数如下表
空车质量 1300kg 电动机额定功率 4kW
满载乘员（含驾驶员） 10人 电动机额定电压 50V
满载时轮胎与地接触面积 4×250cm2 最大车速 45km/h
（1）若乘员质量平均为65kg，则满载时车对水平路面的压强为多少？
（2）电动观光车电动机正常工作时绕“紫微园”一周约需15分钟，需要消耗多少电能？
（3）若电动观光车电能全部转变成机械能，当车速为4m/s匀速直线行驶时，车受到阻力多大？
答案：（1）1．96 ×105Pa；（2）5×104J；（3）1000N
解析：（1）满载时车对地面的压力为
F=G人+G车=（m车+m人）g=（1300+700）kg×9．8N/kg=1．96×104N
满载时车对地面的压强为
P=F/S=1．96×104N/4×250×10-4m=1．96 ×105Pa
（2）因电动观光车电动机正常工作，且电能全部转化为机械能
电动车的运动50m所需时间为t=s/v=50m/4m/s=12．5s
电动车牵引力做的功为W=Pt=4×103W×12．5s=5×104J
（3）F=W/S=5×104J/50m=1000N 因电动车做匀速直线运动 f=F=1000N
摩擦力做的功为 W=fS=1000 N×50m=5×104J
（由P＝Fv得v＝P/F=4000Kw/4m/s=1000N f=F=1000N）也可。
典例2如图所示，工人用200N的拉力，在15s的时间内，将重500N的建筑材料提升到6m高的楼顶上，求：
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)该过程中拉力所做的总功；
(2)该滑轮组的机械效率；
(3)不计绳与滑轮组间的摩擦及绳重时，动滑轮的重力．
答案：(1) 3.6×103J (2)83.3% (3)100N
( http: / / www.21cnjy.com )
典例3湖北省第十四届运动会将于2014年1 ( http: / / www.21cnjy.com )0月8日在荆州市举行，目前各比赛场馆正在紧张的建设中．某场馆建设工地上，工人用如图所示的滑轮组将重2000N的物体A以0.4m/s的速度沿水平方向匀速向前拉动2m，拉力F大小为250N，物体A与地面间的滑动摩擦力大小是物体A重力的0.2倍，求：
( http: / / www.21cnjy.com )
（1）物体A与地面间的滑动摩擦力大小是多少？
（2）该滑轮组的机械效率是多少？
（3）拉力F做功的功率是多少？
答案：（1）物体A与地面间的滑动摩擦力大小是400N；
（2）该滑轮组的机械效率是80%；
（3）拉力F做功的功率是500W．
( http: / / www.21cnjy.com )
典例4如图所示，斜面长S＝6m，高h＝2m．用沿斜面方向50N的推力F，在10s内将一个重为100N的物体由斜面底端匀速推到顶端．求：
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)推力F的功率：
(2)运动过程中物体克服摩擦力所做的功：
(3)斜面的机械效率．
答案：(1)30W；(2)100J；(3)66.7%
解析：(1) 推力F做的功为W总=Fs=50N×6m=300J；
推力F的功率P=W/t=300J/10s=30W；
(2) 运动过程中对物体做的有用功为W有用=Gh=100N×2m=200J；
运动过程中物体克服摩擦力所做的功：W额外=W总-W有用=300J-200J=100J；
(3)斜面的机械效率η=(W有用/W总) ×%=(200J/300J) ×% =66.7%．
第三讲 方法点睛
常考机械的有用功、总功、机械效率计算
简单机械 有用功 总功 额外功 机械效率
杠杆 W有用= Gh W总=Fs W额= W总－W有用
滑轮组 W有用= Gh W总=FsW总= Gh+ G动h（不计绳重和摩擦） W额= W总－W有用W额= G动h（不计绳重和摩擦）
斜面 W有用= Gh W总=FlW总= Gh+ fl（f为摩擦力） W额= W总－W有用W额= fl（f为摩擦力）
第一练 练实题——随堂小练
1. 右图甲是中国人民解放 ( http: / / www.21cnjy.com )军装甲兵目前装备的被称为“中国豹”的国产主站99式坦克，曾于1999年建国50周年大阅兵时首次公开亮相，其相关性能数据如右表所示。
( http: / / www.21cnjy.com )
在某次野战训练中，该坦克接到命令，距它30Km处发现“敌情”。取g=10N/kg,通过计算回答：
(1)该坦克到达目的地最快需要多长时间？
(2)该坦克在赶往目的地的过程中，发动机做了多少功？
(3)该坦克对水平地面的压强多大？
2．如图所示，工人用200N的拉力，在15s的时间内，将重500N的建筑材料提升到6m高的楼顶上，求：
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)该过程中拉力所做的总功；
(2)该滑轮组的机械效率；
(3)不计绳与滑轮组间的摩擦及绳重时，动滑轮的重力．
3. 湖北省第十四届运动会将于2014 ( http: / / www.21cnjy.com )年10月8日在荆州市举行，目前各比赛场馆正在紧张的建设中．某场馆建设工地上，工人用如图所示的滑轮组将重2000N的物体A以0.4m/s的速度沿水平方向匀速向前拉动2m，拉力F大小为250N，物体A与地面间的滑动摩擦力大小是物体A重力的0.2倍，求：
( http: / / www.21cnjy.com )
（1）物体A与地面间的滑动摩擦力大小是多少？
（2）该滑轮组的机械效率是多少？
（3）拉力F做功的功率是多少？
4．已知斜面倾角为30°，斜面高为2m．小兵同学用绳子沿斜面将重为400N的木箱由斜面底端匀速拉到顶端．拉力大小为300N，绳重不计．求：
（1）小兵对木箱做的有用功；
（2）斜面的机械效率；
（3）斜面对物体施加的摩擦力．
( http: / / www.21cnjy.com )
第二练 练原创——预测提升
1. 图示为某型号压路机，其部分参数如下表，其中振动频率30Hz是指压路机在施工中钢轮1s压路30次．（g取10N／kg）
整机质量／kg 18000 钢轮振动频率／Hz 30 行驶速度／（km／h） 2.5／9.8
钢轮振动的振幅／mm 2.0／1.0 发动机功率／kW 110 钢轮激振力／103N 320／160
（1）压路机静止时对水平路面的压力是________N；钢轮的质量大、与地面的________小，对地面的压强大．
（2）压路机以2.5km／h的速度在路面上匀速行驶6min，通过的路程是多少？
（3）若钢轮的激振力为大小不变垂直 ( http: / / www.21cnjy.com )作用在路面上的力，振动的振幅为钢轮每次下压路面的距离，则压路机以表中较大激振力和较大振幅工作1min，激振力对路面所做的功是多少？功率是多大？
2．如图所示，用滑轮组提起重200N的物体，使物体在10s内匀速上升了2m，此时绳子自由端拉力F为100N，若不计摩擦和绳重，求：
（1）有用功；
（2）拉力做功的功率；
（3）滑轮组的机械效率.
3. 湖北省第十四届运动会将于20 ( http: / / www.21cnjy.com )14年10月8日在荆州市举行，目前各比赛场馆正在紧张的建设中．某场馆建设工地上，工人用如图所示的滑轮组将重2000N的物体A以0.4m/s的速度沿水平方向匀速向前拉动2m，拉力F大小为250N，物体A与地面间的滑动摩擦力大小是物体A重力的0.2倍，求：
( http: / / www.21cnjy.com )
（1）物体A与地面间的滑动摩擦力大小是多少？
（2）该滑轮组的机械效率是多少？
（3）拉力F做功的功率是多少？
4、如图是建造楼房时常用的混凝土泵车，它使用 ( http: / / www.21cnjy.com )柴油提供动力，能将搅拌好的混凝土抽到高处进行浇灌，该车满载时总重为2.5×105N，为了减少对地面的压强它装有四只支腿，支腿和车轮与地面的总接触面积为2m2，该车正常工作时每小时可以将60m3的混凝土输送到10m高的楼上．求：（g=10N/kg，ρ混凝土=4.3×103kg/m3，q柴油=4.3×107J/kg）
( http: / / www.21cnjy.com )
（1）该车满载时静止在水平路面上时对路面的压强；
（2）该车将60m3的混凝土输送到10m高的楼上，克服混凝土重力所做的功；
（3）该车将60m3的混凝土输送到10m高的楼上，消耗柴油2kg，则泵车的效率为多少？