《3
功与机械效率》习题
一、选择题
1、用水平恒定的力F拉着物体沿水平方向做
( http: / / www.21cnjy.com )直线运动，已知AB=BC，设AB段是光滑的，拉力F在此路段做的功是W1，BC段是粗糙的，拉力F在此路段做的功是W2，则（
）
A、W1>W2
B、W1C、W1=W2
D、无法判断
2、利用任何机械工作时（
）
A、能省力，也可以同时省功
B、可能省力，但一定不可能省功
C、不一定省力，但可以省功
D、以上说法都不对
3、1焦的功等于（
）
A、把质量1千克的物体移动1米所做的功
B、把重力1牛的物体移动1米所做的功
C、在1牛的力作用下，物体在力的方向上移动1米所做的功
D、以上说法都不对
二、填空题
1、甲乙两同学进行爬杆比赛，爬到杆顶（杆长
( http: / / www.21cnjy.com )相同）时，甲用10s，乙用9s，若甲乙两人的体重之比为5︰6，则甲乙两人爬到杆顶做功之比是_____________，甲乙两人平均功率之比是___________。
2、小强推着小车，30s内在水平地面上匀速
( http: / / www.21cnjy.com )前进了15m，则小车的速度为_______m/s。如果水平推力为10N，在此过程中小强对小车做的功为________J，功率为________W。
3、在中招体育测试中，李强
( http: / / www.21cnjy.com )的跳绳成绩是lmin跳180次。他的质量为50kg，每次跳起的高度约为6cm，他跳绳时克服重力做功的平均功率约为_________W。（g取10N／kg）
4、小雪和小红在“测滑轮组机械效率”的实验中，一起组装好如图所示的实验装置，他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。
( http: / / www.21cnjy.com )
（1）小红__________向上拉动
( http: / / www.21cnjy.com )弹簧测力计，使钩码升高，并由弹簧测力计读出拉力为0.5N，同时小雪用用刻度尺测出钩码提升的高度为0.1m，以上测量准确无误，其他被测物理量和计算的数据如下表：
钩码重（N）
弹簧测力计提升的高度（m）
有用功（J）
总功（J）
机械效率
2
0.4
0.2
0.2
100%
（2）小雪和小红测得滑轮组的机械效率为100%，他们意识到出现了错误，请你帮助找出原因________________________
（3）该滑轮组的机械效率实际为_____
（4）若提升的钩码重增加到6N，则该滑轮组的机械效率将_______（选填变大、变小、不变）
三、计算题
1、某型号汽车发动机的额定功率为6×104W，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5min牵引力所做的功。
2、图所示，物体重180N，动滑轮
( http: / / www.21cnjy.com )重20N，绳重和摩擦不计。在拉力F的作用下，物体正以0.1m/s的速度匀速上升。求：
（1）拉力F；（2）拉力做功的功率；（3）动滑轮的机械效率。正确理解有用功、额外功和总功
有用功跟总功的比值叫做机械效率。计算机械效率时，关键是要分清有用功和总功。
利用机械做功的时候，对人们有用的功叫有用功
( http: / / www.21cnjy.com )；对人们没有用但又不得不额外做的功叫额外功；有用功和额外功的总和叫总功，它是我们总共做的功。下面结合两个例子来具体加以分析。
例一，用轮轴（辘轳）从井中提水，加在轮上的动
( http: / / www.21cnjy.com )力做的功是总功，它等于F·2πR·n，式中F为动力，R为轮半径，n为轮转过的圈数。水被提上来，对水做的功是有用功，它等于G·h，式中G为水重，h为提水的高度。为了把水提上来，就要对水桶做功，使用轮轴还要克服摩擦力做功，这两部分功为了达到提水目的而不得不额外做的无用功，所以叫额外功。
例二，如图所示，用滑轮组拉动物体由A到B，物
( http: / / www.21cnjy.com )体前进了一段距离S。要拉动物体，必须克服物体与支持面间的摩擦力，所以克服支持面与物体间的摩擦力做的功，就是有用功。动力F（即拉力）做的功是总功。而克服绳与滑轮间的摩擦力做的功是额外功。
通过以上两个实例请你考虑：有
( http: / / www.21cnjy.com )人说，有用功就是G·h（G是物重，h是物体升高的距离）。这种说法对吗？有人认为，只要是克服摩擦力做功，一定是无用功（额外功），这种认识错在哪里？《2
功与机械效率》教案
教学目标：
1、知道做功的两个必要因素。
2、理解功的定义、计算公式和单位，并会用功的公式进行简单计算。
3、知道功的原理。
教学重点：
理解功的概念。
教学难点：
判断力对物体是否做功，以及做功的计算。
教学过程：
导入：
提问学生回答日常生活中“功”的含义
( http: / / www.21cnjy.com )。思考力学里所说的“功”含义。演示实验：在水平长木板用相同大小的力分别拉一木块和小车，从木块静止，小车运动，体现同样的力可以有不同的成效。在实验基础上引入本课内容。
新授：
一、功：
1、问题：
做功的大小与哪些因素有关？
2、观察、讨论：
观看一些力做功、一些力未做功的视频，描述观察到的情景中力的大小、方向及物体移动的距离大小。讨论做功的要素。
作用在物体上的力越大，力对物体做的功越多；物体在力的方向上移动的距离越大，力对物体做的功越多。
3、阅读：
一个力作用在物体上，且物体沿力的方向通过了一段距离，物理学上称这个力对物体做了机械功，简称做了功。
公式：W=F s。
单位：1焦=1牛 米
体会1焦的大小。
二、做功的快慢：
1、定义：功W与完成这些功所用时间t的比值叫做功率。
2、定义式：P=W/t
上式是功率的定义式，也是功率的量度式，P与W、t间无比例关系，做功的快慢由做功的物体本身决定。
3、物理意义：表示物体做功快慢的物理量。
4、单位：教师请一位同学正确地说出定义式中各个字母所表示的物理量及其单位。
国际单位：瓦特（w）；常用单位：千瓦（kw）或焦耳/秒（J/s）。
W→功→单位：焦耳（J）。
ｔ→做功所用时间→单位：秒（s）。
5、一些常见机械做功功率：
（1）汽车发动机5×104W～15×104W
（2）摩托车约2×103W
（3）喷气客机约2×108W
（4）人心脏跳动的功率1.5W左右
（5）火箭的发动机约1×1013W
（6）万吨巨轮106W以上
（7）蓝鲸游动的功率可达350kW
（8）人的平均功率约1×102W
（9）优秀运动员短时间内的功率可达1000W
6、对额定功率和实际功率的学习：
（1）额定功率：指机器正常工作时的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值。
（2）实际功率：指机器工作中实际输出的功率也就是发动机产生的牵引力做功的功率。
机器不一定都在额定功率下工作。实际功率总是小于或等于额定功率。实际功率如果大于额定功率容易将机器损坏。
机车起动过程中，发动机的功率指牵引力的功率而不是合外力或阻力的功率。
三、机械效率：
1、提问：在使用定滑轮和动滑轮的活动中，将钩码提升到一定的高度是我们的目的。但我们所做的功全部为有用功吗？
2、人们把使用简单机械时动力所做的功叫做总功，它等于有用功与额外功之和。
3、定义：有用功与总功的比值称为机械效率。(共21张PPT)
功与机械效率
s
F
F
F
s
共同点：
1、物体受到了力的作用；
2、物体移动了一段距离。
物理学中的功吸收了一种
“成效”意思在里面。它
是指：
怎样才叫做功
一个力作用在物体上,使这个物体在力的方向上移动了一段距离,就说这个力对物体做了功。
起重机和直升飞机吊起重物都是做功的实例，你们知道力为什么做功了吗？
有力作用在物体上
物体在力的方向上移动了一段距离
原因
谁能归纳出做功的两个必要因素是什么？
（作用在物体上的力）
（物体在力的方向上移动的距离）
Ｆ
Ｓ
必要因素
必须需要，缺一不可。
“两个必要因素”的含义是指“缺一不可”。
１、当你端着一盆水不动时，你累吗？你做功了吗？为什么？
２、用力推讲台,讲台没有动，人累吗？人做功了吗？
分析：
Ｓ=０
Ｆ≠０
没有做功
（劳而无功）
“两个必要因素”的含义是指“缺一不可”。
３、用脚踢出足球，球在地面上滚动，滚动过程中，人对球做功了吗？
分析
Ｓ≠０
Ｆ＝０
没有做功
（不劳无功）
不做功的情况
１、有力，但是在力的方向上通过的距离为零。
２、有距离，但是和距离同一方向上没有力的作用。
３、有力，也有距离，但是力和距离方向是相互垂直的。
哪些情况力对物体做了功，哪些情况力对物体没做功？
人用力推汽车，但没推动。
鹭将鱼从水中叼起来。
功 的 计 算
力学中规定：功等于力和物体在力的方向上通过的距离的乘积。 即：功＝力×距离
如果用Ｆ表示力，Ｓ表示物体在力的方向上通过的距离，Ｗ表示力所做的功。 则：Ｗ＝Ｆ×Ｓ
功 的 计 算
Ｗ＝Ｆ×Ｓ
牛
米
焦耳
意义：用１牛的力使物体在力的方向上移动１米距离，力对物体所做的功就是１焦耳。
用文字表示：１焦耳＝１牛×１米
.
功 的 计 算
Ｗ＝Ｆ×Ｓ
针对功的定义式的几点说明：
１、使用Ｗ＝Ｆ×Ｓ时，要注意单位的统一。
２、做功的多少只由Ｗ＝Ｆ×Ｓ决定，与物体的质量，速度，运动方向，是否有摩擦无关。
功的原理
使用任何机械都不能省功。
不省功的原因是什么？
因省力的机械必费距离，省距离的机械一定费力，而功=力×距离，所以不能省功。
我们的结论是利用简单机械研究的结果，能适用于复杂机械吗？
适用于所有的机械，又称之为机械的黄金定律。
比较物体运动快慢的方法：
物理学上采用第一种方法
（1）观众：相同时间比较运动路程；
（2）裁判：相同路程比较时间。
速度=
路程
时间
即单位时间内通过的路程来表示运动的快慢。
做功快慢比较的方法
（1）相同时间比较做功的多少；
（2）做相同的功，比较做功时间。
功率：单位时间里完成的功。
功率的物理意义：表示物体做功快慢的物理量。
公式：
时间
功
功率＝
单位：瓦特
符号：
W
千瓦
符号：
KW
功
焦耳(J)
时间
秒(S)
焦/秒(J/S)
1W=1J/S
判断下列说法是否正确：
1、一个机器做的功越多功率越大。
2、一人做功用的时间越短，功率越大。
3、相同时间做功越多，功率越大。
4、做相同功所用时间越多，功率越大。
机械效率：任何机械本身都受到重力作用，相对运动的零件之间又存在摩擦。所以使用任何机械，除了有用功之外都不可避免地要做额外功。
定义：有用功跟总功的比值叫机械效率。。
有用功：我们把必需做的那部分功叫做有用功（克服有用阻力所做的功）。
额外功：把虽然不需要，但又不得不做的那部分功叫做额外功或无用功（克服额外阻力所做的功）。
总功：有用功与额外功的总和叫总功（动力所做的功）。
克服摩擦所做的功
克服机械本身重力所做的功《3
功与机械效率》习题
一、选择题
1、如图所示，用滑轮组提升重物时，重800N的物体在10s内匀速上升了1m。已知拉绳子的力F为500N，则提升重物的过程中（
）
A、绳子自由端被拉下3m
B、做的有用功是800J
C、拉力F的功率是80W
D、滑轮组的机械效率是60％
2、下列关于机械效率的说法错误的是（
）
A、当总功一定时，有用功越多或额外功越少，机械效率越高
B、当有用功一定时，总功越少或额外功越少，机械效率越高
C、当额外功一定时，总功越多或有用功越多，机械效率越高
D、使用机械时，越省力、功率越大，则机械效率大
3、一个人用50N的水平推力分别推一个较小的重5N的物体和一个较大重40N的物体前进了5m，那么（
）
A、推大物体做的功多，因为大物体重40N
B、推小物体做的功多，因为小物体推的快
C、做的功一样多，因为F和S都一样
D、无法判断
4、据恩施州旅游部门人士透露，为增
( http: / / www.21cnjy.com )加看点，吸引人气，有关方面正在策划在恩施大峡谷景区开发多种形式的极限运动项目，攀岩比赛就是其中的一项。在一次攀岩比赛中，甲、乙两个运动员的质量之比是9︰8，甲用45min完成比赛，乙用40min完成比赛，则甲乙两人攀岩时克服重力做功的功率之比是（
）
A、81∶64
B、64∶81
C、1∶1
D、9∶8
5、甲、乙两物体分别在水平拉力作用下作匀
( http: / / www.21cnjy.com )速直线运动。若甲的质量是乙的4倍，甲所受的水平拉力是乙的2倍，甲的速度是乙的3倍，那么在同一时间内，拉力对甲、乙两物体做的功之比为（
）
A、24∶1
B、12∶1
C、6∶1
D、2∶1
6、一个人用50N的水平推力分别推一个较小的重5N的物体和一个较大重40N的物体前进了5m，那么（
）
A、推大物体做的功多，因为大物体重40N
B、推小物体做的功多，因为小物体推的快
C、做的功一样多，因为F和S都一样
D、无法判断
二、填空题
1、一台功率为40kW的拖拉机，在平
( http: / / www.21cnjy.com )整的农田里以0.5m/s的速度匀速耕田，则拖拉机耕田时受到的阻力为____________N，拖拉机耕田1.5h所做的功是____________J。
2、汽车发动机的功率是90km，若汽车
( http: / / www.21cnjy.com )以36km/h的速度行驶，则汽车的牵引力是__________N；如果汽车保持匀速行驶，则路面对汽车的阻力是__________N。
3、重10N的物体在水平拉力作
( http: / / www.21cnjy.com )用下沿水平地面做匀速直线运动，3s内前进15m，已知运动中物体所受摩擦力大小为2N，拉力的功率为__________；10s内拉力做的功为__________，重力做功的功率为__________。
4、如图所示，用一动滑轮拉一物体A以0
( http: / / www.21cnjy.com ).5m/s的速度在水平面上作匀速直线运动，物体A重为20N，受到的摩擦阻力是物重的0.2倍，水平拉力为2.5N，则在2s内拉力做的功是_______，滑轮的机械效率是______（不计滑轮重力）
三、计算题
1、水平地面上的重物G=200N，通过绳子
( http: / / www.21cnjy.com )用30N的力F拉着沿水平地面匀速向左运动，物体运动的速度为0.5m/s（滑轮重、绳摩擦忽略不计）。求：
（1）在4s内拉力所做的功；
（2）在4s内拉力做功的功率。
2、如图物体重180N，若将物体匀速提高2ｍ，需要用80N的拉力。
求（1）拉力做的功。（2）额外功的大小（3）滑轮组的机械效率。(共9张PPT)
斜面探究实验
提出问题：
斜面有什么作用呢？
作出假设：
斜面可以省力。
斜面可以………
收集证据：
得出结论：
斜面可以省力。
斜面是否能省力
1
需测的物理量：
2
实验器材：
直接提升重物所需的力、
沿斜面拉重物所需的力
弹簧秤、重物、斜面
3
控制的变量：
直接提升重物与沿斜面提升重物
温馨提示：1.只能改变物体的重量，不能改变斜面的高度。
2.拉测力计的要求是匀速直线，边拉边读。
3.注重小组合作、边实验边记录。
斜面的状况
提升的物体
我们的发现
直接提升物体的力
沿斜面提升物体的力
斜面是否省力
直接提升物体的力大于沿斜面提升物体的力，说明斜面可以省力
如有两块一样结实的木板，一长一短（都能从地面搭到汽车车厢），你选用那块木板，为什么？
高度相同斜面越长
坡度
越小
提出问题
坡度不同对于沿斜面拉物体所用的力也不同吗？
作出假设
制定计划（设计实验）
可能与斜面的倾斜程度有关
制定实验计划表
实验目的
研究不同坡度的斜面的作用
预测
坡度越大，用力越（
）
坡度越小，用力越（
）
要改变的条件
不要改变的条件
实验设计
大
小
坡度的大小
斜面长度/重物……
斜面长度相等，高度不等
直接提升物体的力
沿不同颇度提升物体的力(N)
我们的发现
1
2
3
斜面坡度越小越省力
我最棒
山路为什么要修成弯弯曲曲呢？这样有什么好处
盘山公路造成S形，可以有效的降低斜面的坡度，达到更加省力的效果，从而让汽车能够轻轻松松的爬上行驶。
