第17講 功與功率、簡(jiǎn)單機(jī)械

1、科學(xué)科學(xué)第二部分物質(zhì)科學(xué)(物理)第17講功與功率、簡(jiǎn)單機(jī)械一、理解功和功率的含義，能用功和功率的公式進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算二、能找出杠桿的五要素與知道杠桿的分類三、理解并運(yùn)用杠桿的平衡條件，解決簡(jiǎn)單的生活問題四、知道定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)和作用五、理解機(jī)械效率的普遍意義，能根據(jù)公式進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算功和功率 1功的兩個(gè)必要條件：作用在物體上的力和物體在力的方向上通過的_距離_，公式為：_WFs_，單位為_焦耳_，1 J_1_Nm。2功率是物體在_單位時(shí)間_內(nèi)所做的功，公式：_PW/t_，單位：_瓦特_，1 W1 J/s。3功率是表示物體_做功快慢_的物理量，不表示做功的多少，功率越大，做功越快，并不表示做功越多

2、。在進(jìn)行有關(guān)功與功率的計(jì)算時(shí)要注意單位的統(tǒng)一。1(2014臨沂)下列事例中，人對(duì)物體做功的是( B )A舉著杠鈴原地不動(dòng)B扛著米袋慢慢登上樓梯C提著水桶在水平地面上勻速前進(jìn)D用300N的力推汽車，汽車沒動(dòng)【解析】力對(duì)物體做功的兩個(gè)條件：一是力，二是物體在力的方向上通過的距離。B選項(xiàng)，由于米袋在力的作用下，移動(dòng)了距離，人對(duì)米袋做功；A選項(xiàng)舉著杠鈴原地不動(dòng)，杠鈴沒有移動(dòng)距離，所以人對(duì)杠鈴不做功；C選項(xiàng)提著水桶在水平地面上勻速前進(jìn)，水桶移動(dòng)方向和力的方向垂直，人對(duì)水桶不做功；D選項(xiàng)用300 N的力推汽車，汽車沒動(dòng)，汽車沒有移動(dòng)距離，人對(duì)汽車不做功。故選B。2(2014玉林)一個(gè)大人和一個(gè)小孩分別將5

3、塊完全相同的磚運(yùn)到二樓，如圖所示，這個(gè)過程中，下列說法正確的是( C )A大人對(duì)磚做的功比小孩對(duì)磚做的功多B大人對(duì)磚做的功比小孩對(duì)磚做的功少C大人對(duì)磚做功的功率一定比小孩對(duì)磚做功的功率大D大人對(duì)磚做功的功率一定比小孩對(duì)磚做功的功率小【解析】根據(jù)題意可知大人和小孩運(yùn)磚時(shí)的力相同，運(yùn)磚時(shí)的高度相同，根據(jù)公式WFs可知，大人和小孩對(duì)磚所做的功相同；大人運(yùn)磚用時(shí)10 s，小孩運(yùn)磚用時(shí)35 s，根據(jù)公式PW/t可知，大人對(duì)磚做功功率一定比小孩對(duì)磚做功的功率大。故選C。過增大、不變和減小的過程，這一過程是通過改變拉力大小來實(shí)現(xiàn)的。某次上升過程中電梯所受拉力F隨上升高度h變化的圖像如圖乙所示。這個(gè)過程用時(shí)1

4、分鐘，求這個(gè)過程中：(1)電梯上升的平均速度；(2)拉力做的功；(3)拉力做功的功率。1(2014無(wú)錫)下列實(shí)例中，人對(duì)物體做功的是( D )A學(xué)生背著書包在水平路面上勻速前進(jìn)B人推車，車未動(dòng)C足球被踢后，在草地上滾動(dòng)一段距離D舉重運(yùn)動(dòng)員將杠鈴舉起2(2014婁底)如圖是某運(yùn)動(dòng)員在水平地面上做俯臥撐時(shí)的情景，她的重心在A點(diǎn)，體重為500 N，設(shè)地面對(duì)兩個(gè)手掌的支持力為F，在運(yùn)動(dòng)員身體撐起的過程中( B )A支持力F一定不做功 B支持力F一定做功C支持力F500 N D支持力F500 N3(2014桂林)跳繩是體育考試的項(xiàng)目之一。按評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，一分鐘內(nèi)，男生跳180下，女生跳175下可得滿分。若每

5、次跳繩時(shí)離地面高度均為0.05 m，一個(gè)體重為500 N的男同學(xué)要得到滿分，一分鐘內(nèi)他跳繩做的功至少是_4500_J，功率至少要達(dá)到_75_W。杠桿的五要素與杠桿的分類杠桿的五要素與杠桿的分類 1杠桿的五要素：支點(diǎn)、動(dòng)力(F1)、動(dòng)力臂(l1)、阻力(F2)、阻力臂(l2)。2分類：省力杠桿：_l1l2_；費(fèi)力杠桿：_l1l2_；等臂杠桿：_l1l2_。4(2014宿遷)如圖中使用的工具，屬于費(fèi)力杠桿的是( A )【解析】依據(jù)杠桿的動(dòng)力臂和阻力臂大小關(guān)系：若動(dòng)力臂大于阻力臂，則是省力杠桿；若動(dòng)力臂小于阻力臂，則是費(fèi)力杠桿；若動(dòng)力臂等于阻力臂，則為等臂杠桿。故選A。5(2014鐵嶺)同學(xué)們的文具

6、盒里，有許多學(xué)習(xí)用品的使用屬于杠桿原理的應(yīng)用。例如：打開文具盒，將盒蓋上翻過程中，文具盒的盒蓋相當(dāng)于_省力_(填“省力”“費(fèi)力”或“等臂”)杠桿；用墨色水筆答題時(shí)，筆相當(dāng)于_費(fèi)力_(填“省力”“費(fèi)力”或“等臂”)杠桿?！窘馕觥空页鲞@些日常用品中杠桿的“五要素”，即動(dòng)力、動(dòng)力臂、阻力、阻力臂、支點(diǎn)，從而根據(jù)杠桿分類的依據(jù)，判斷出文具中應(yīng)用的杠桿屬于哪一種類型。打開文具盒，將盒蓋上翻過程中，支點(diǎn)在一端，動(dòng)力臂大于阻力臂，所以文具盒的盒蓋相當(dāng)于省力杠桿；用墨色水筆答題時(shí)，阻力在一端，動(dòng)力臂小于阻力臂，筆相當(dāng)于費(fèi)力杠桿。4(2014樂山)如圖所示的簡(jiǎn)單機(jī)械中，屬于省力杠桿的是( C )5(2014咸寧

7、)如圖是液壓汽車起重機(jī)的示意圖。請(qǐng)你分別畫出作用在吊臂上的動(dòng)力F1的力臂l1和阻力F2的力臂l2。6(2014寧夏)如圖所示是列車上賣食品的手推車。當(dāng)前輪遇到障礙物時(shí)，售貨員就會(huì)豎直向下壓扶手，如圖甲所示，此時(shí)的支點(diǎn)在后輪C點(diǎn)；當(dāng)后輪遇到障礙物時(shí)，售貨員就會(huì)豎直向上提扶手，如圖乙所示。(1)請(qǐng)分別在圖甲和圖乙上畫出F1、F2對(duì)支點(diǎn)的力臂。(2)試說明哪種情況更省力，為什么？(2)乙圖更省力。前后兩種情況，阻力、阻力臂一定，動(dòng)力臂越長(zhǎng)，越省力，乙圖中的動(dòng)力臂較長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)的動(dòng)力較小，更省力。杠桿的平衡條件杠桿的平衡條件 1杠桿平衡包括_杠桿靜止_和_杠桿勻速轉(zhuǎn)動(dòng)_。2杠桿平衡條件：_動(dòng)力動(dòng)力臂阻力阻

8、力臂_。也可以表示為_F1l1F2l2_。6(2014常州)小明探究杠桿的平衡條件，掛鉤碼前，調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，杠桿上每格距離相等，桿上A、B、C、D的位置如圖所示，當(dāng)A點(diǎn)掛4個(gè)鉤碼時(shí)，下列操作中能使杠桿在水平位置平衡的是( D )AB點(diǎn)掛5個(gè)鉤碼 BC點(diǎn)掛4個(gè)鉤碼CD點(diǎn)掛1個(gè)鉤碼 DD點(diǎn)掛2個(gè)鉤碼【解析】根據(jù)杠桿平衡條件：動(dòng)力動(dòng)力臂阻力阻力臂。設(shè)每個(gè)鉤碼重力為F，每個(gè)小格長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則O點(diǎn)左側(cè)力與力臂的積為：4F3L12FL；當(dāng)D點(diǎn)掛2個(gè)鉤碼時(shí)，杠桿右側(cè)力與力臂的積為：2F6L12FL，杠桿能平衡，故D正確。7(2014柳州)小明利用鐵架臺(tái)、帶有最小刻度為1 cm的杠桿、細(xì)線、若干鉤碼等

9、實(shí)驗(yàn)裝置探究杠桿的平衡條件。(1)在掛鉤碼前，小明發(fā)現(xiàn)杠桿左端高，右端低(如圖甲)，他應(yīng)將杠桿兩端的平衡螺母向_左_調(diào)節(jié)(填“左”或“右”)，使杠桿在水平位置平衡。(2)接著小明在杠桿的兩端掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動(dòng)鉤碼的位置，保持杠桿在水平位置平衡，則杠桿兩側(cè)受到的作用力大小_等于_(填“大于”“等于”或“小于”)各自鉤碼所受重力大小。設(shè)右側(cè)鉤碼對(duì)杠桿施的力為動(dòng)力F1，則動(dòng)力臂l1大小(如圖乙)為_10.0_cm。(3)改變鉤碼數(shù)量與位置，獲取多組測(cè)量數(shù)據(jù)，填入記錄表中，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)得出杠桿的平衡條件為：F1l1F2l2，據(jù)此，實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)記錄表中第三次實(shí)驗(yàn)中的空格應(yīng)填_10.0_。實(shí)驗(yàn)測(cè)量

10、數(shù)據(jù)記錄表：實(shí)驗(yàn)次序動(dòng)力F1/N動(dòng)力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm12.05.01.010.022.010.02.010.032.015.03.0(4)測(cè)量多組數(shù)據(jù)的目的是_減小實(shí)驗(yàn)誤差_(填“減小實(shí)驗(yàn)誤差”或“避免實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤”)?！窘馕觥?1)由圖知，左端較高，所以平衡螺母應(yīng)向左調(diào)節(jié)；(2)杠桿兩側(cè)受到的作用力大小等于各自鉤碼所受重力大??；動(dòng)力臂大小可以直接從杠桿上讀出為10.0 cm；(3)根據(jù)杠桿平衡條件：F1l1F2l2，代入數(shù)據(jù)：2.0 N15.0 cm3.0 Nl2，解得：l210.0 cm。(4)在實(shí)驗(yàn)中，獲取三組測(cè)量數(shù)據(jù)，這樣可以減少實(shí)驗(yàn)的偶然性，并減小實(shí)驗(yàn)誤差。7(2

11、014安順)如圖甲所示，長(zhǎng)1.6 m、粗細(xì)均勻的金屬桿可以繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，一拉力位移傳感器豎直作用在桿上，并能使桿始終保持水平平衡。該傳感器顯示其拉力F與作用點(diǎn)到O點(diǎn)距離x的變化關(guān)系如圖乙所示。據(jù)圖可知金屬桿重( B )A5 NB10 N C20 ND40 N8(2014莆田)在探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)中。(1)如圖甲所示，為了使杠桿在水平位置平衡，可以向_左_(填“左”或“右”)移動(dòng)左端的螺母。(2)如圖乙所示，為了使杠桿平衡，應(yīng)在P點(diǎn)掛_2_個(gè)同樣的鉤碼；若是改用在P點(diǎn)沿虛線方向拉彈簧測(cè)力計(jì)，則測(cè)力計(jì)的示數(shù)會(huì)_大于_(填“大于”“等于”或“小于”)上述所要掛鉤碼的總重量，因?yàn)檫@時(shí)

12、拉力的力臂_變小_(填“變小”或“變大”)了。(3)在圖乙中，保持杠桿左邊所掛鉤碼的位置和個(gè)數(shù)不變，用彈簧測(cè)力計(jì)分別在杠桿右邊的不同位置豎直向下拉杠桿，使之平衡，得到表中的幾組數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)趫D丙中繪出FL圖像。由表中數(shù)據(jù)或圖像可知，在阻力與阻力臂一定的條件下，動(dòng)力F與動(dòng)力臂L成_反比_。(填“正比”或“反比”)動(dòng)力F/N6.04.03.02.01.5動(dòng)力臂L/cm57.51015209(2014佛山)如圖所示是某高壓蒸汽壓力控制裝置的示意圖。當(dāng)閥門S(底面積為2 cm2)受到的蒸汽壓力超過其安全值時(shí)，閥門就會(huì)被頂起釋放一些蒸氣來降低壓力，該裝置相當(dāng)于一個(gè)杠桿。杠桿的平衡條件是_F1l1F2l2_；

13、若OA0.2 m，AB0.6 m。物體C重25 N，那么杠桿平衡時(shí)桿上的A點(diǎn)所受的支持力為_100_N(忽略桿重)；當(dāng)鍋爐內(nèi)氣壓為4105 Pa時(shí)，蒸汽對(duì)閥門下表面的壓力是_80_N。定滑輪和動(dòng)滑輪定滑輪和動(dòng)滑輪 1定滑輪：能改變_力的方向_，不能_省力_。實(shí)質(zhì)是_等臂_杠桿。2動(dòng)滑輪：能_省力_，不能_改變力的方向_。實(shí)質(zhì)是動(dòng)力臂是阻力臂二倍的_省力_杠桿。3使用機(jī)械有的可以省力，有的可以省距離，但使用任何機(jī)械都不能省_功_。8(2014金華)如圖，用同一滑輪勻速提升同一重物(不計(jì)摩擦)，圖中F1、F2、F3、F4之間的大小關(guān)系正確的是( B )AF1F2BF3F4CF1 F3/2 DF2

14、F4/2【解析】甲圖是一個(gè)動(dòng)滑輪，能夠省一半的力，故F1(G物G動(dòng))/2；當(dāng)拉力與豎直方向有夾角，由于夾角越大，拉力越大，所以F2F1；乙圖是定滑輪，只能改變力的方向，不省力也不費(fèi)力，故F3F4G物。故選B。9(2014崇明)如圖所示，不計(jì)滑輪重與摩擦，重為50 N的物體A在豎直向上的拉力F作用下勻速上升2 m。(1)求拉力F；(2)求此過程中拉力所做的功。解：(1)不計(jì)滑輪重與摩擦?xí)r，動(dòng)滑輪可省一半的力，拉力大小為：FG/21/250 N25 N(2)使用動(dòng)滑輪時(shí)，n2，繩子自由端移動(dòng)的距離：s2h22 m4 m，拉力所做的功：WFs25 N4 m100 J10(2014桂林)小明利用如圖所

15、示的簡(jiǎn)單機(jī)械移動(dòng)物體A時(shí)。當(dāng)沿不同方向分別用F1、F2、F3的力，以不同速度勻速拉動(dòng)物體時(shí)，忽略繩子與滑輪的摩擦，下列說法中正確的是( D )AF1F2F3 BF1F2F3CF1F2F3 DF1F2F311(2014武漢)如圖所示，在水平拉力F作用下，使重40 N的物體A勻速移動(dòng)，物體A受到地面的摩擦力為5 N，不計(jì)滑輪、繩子的重力及摩擦，拉力F的大小是( B )A5NB10NC40ND20N12(2014臨沂)如圖所示，重為100 N的物體A，在大小為20 N方向向左的水平拉力F的作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過3 s，物體A在水平面上向左移動(dòng)了30 cm的距離，滑輪與繩子質(zhì)量不計(jì)，滑輪與繩子之間

16、摩擦不計(jì)。則下列結(jié)論正確的是( D )A物體運(yùn)動(dòng)的速度為10 m/sB物體與地面之間的摩擦力為20 NC拉力F的功率為2 WD拉力F做的功是12 J滑輪組和機(jī)械效率滑輪組和機(jī)械效率 8(2014金華)如圖，用同一滑輪勻速提升同一重物(不計(jì)摩擦)，圖中F1、F2、F3、F4之間的大小關(guān)系正確的是( B )AF1F2BF3F4CF1 F3/2 DF2 F4/2【解析】甲圖是一個(gè)動(dòng)滑輪，能夠省一半的力，故F1(G物G動(dòng))/2；當(dāng)拉力與豎直方向有夾角，由于夾角越大，拉力越大，所以F2F1；乙圖是定滑輪，只能改變力的方向，不省力也不費(fèi)力，故F3F4G物。故選B。1(2014綏化)(多選)如圖物體在相同力

17、F的作用下，分別在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿著力的方向移動(dòng)了相同的距離s，力F做的功分別為W1、W2、W3，則下列說法中正確的是( AC )AW2W3BW2W3CW1W2DW1W32(2014廣州)人直接用F1的力勻速提升重物，所做的功是W1，若人使用某機(jī)械勻速提升該重物到同一高度則人的拉力為F2，所做的功是W2( C )AF1一定大于F2BF1一定小于F2CW2一定大于W1D只有F2大于F1，W2才大于W13(2014汕尾)在如圖所示的工具中，屬于省力杠桿的是_羊角錘_；屬于費(fèi)力杠桿的是_筷子_；屬于等臂杠桿的是_定滑輪_。4(2014湖北)簡(jiǎn)單機(jī)械、機(jī)械功及機(jī)械能的知識(shí)與人體很多

18、的活動(dòng)聯(lián)系緊密。(1)冬天天冷時(shí)，我們通過雙手相互摩擦、跺腳等動(dòng)作使身體發(fā)熱，這是通過_做功_的方式使物體的內(nèi)能增加。(2)人通過曲臂使手臂轉(zhuǎn)動(dòng)來拿起重物，此時(shí)人的手臂相當(dāng)于簡(jiǎn)單機(jī)械中的_費(fèi)力杠桿_(填“省力杠桿”或“費(fèi)力杠桿”)。(3)初中生安靜思考問題時(shí)，心臟推動(dòng)血液流動(dòng)的功率約為1.5 W，則你在考試的80分鐘內(nèi)，心臟做功約為_7200_J。5(2013徐州)如圖所示，用固定在墻上的三角支架ABC放置空調(diào)室外機(jī)。如果A處螺釘松脫，則支架會(huì)繞C點(diǎn)傾翻。已知AB長(zhǎng)40 cm，AC長(zhǎng)30 cm。室外機(jī)的重力為300 N，正好處在AB中點(diǎn)處，則A處螺釘?shù)乃嚼開200_N(支架重力不計(jì))。為

19、了安全，室外機(jī)的位置應(yīng)盡量_靠近_(填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)墻壁。6(2014吉林)如圖所示，AOB可視為一個(gè)無(wú)摩擦的輕質(zhì)杠桿，O是它的支點(diǎn)。(1)人用力向下拉杠桿時(shí)，重物被抬起。此時(shí)AOB是一個(gè)_省力_(填“省力”或“費(fèi)力”)杠桿；想更容易抬起重物，應(yīng)該將手_遠(yuǎn)離_(填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)O點(diǎn)。(2)若人始終沿豎直方向向下拉在B點(diǎn)，重物被勻速抬起過程中，人施加的拉力將_不變_(填“變大”“變小”或“不變”)。7(2013鹽城)在物理綜合實(shí)踐活動(dòng)中，小華設(shè)計(jì)了如圖所示的機(jī)械模型。推動(dòng)硬棒CD或EF，使它們?cè)谒矫鎯?nèi)繞軸O轉(zhuǎn)動(dòng)，即可將繩逐漸繞到軸O上，提升重物G。硬棒CD是_省力_杠桿，滑輪B_不能_(填“能”或“不能”)改變力的大小。在重物上升的過程中，軸O上增加的繩長(zhǎng)_等于_重物上升的高度。8(2014昆明)在探究“杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中，采用了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置。(1)調(diào)節(jié)平衡時(shí)，都應(yīng)該使它在_水平_位置平衡。根據(jù)圖示杠桿所處的位置，應(yīng)將平衡螺母向_左_(填“右”或“左”)調(diào)整。(2)掛上鉤碼，正確調(diào)節(jié)使杠桿再次平衡。此時(shí)掛在杠桿上的鉤碼施加的動(dòng)力、阻力方向恰好與杠桿_垂直_，掛鉤碼位置所對(duì)應(yīng)的刻度值就等于_力臂_。(3)某小組同學(xué)在杠桿左右兩側(cè)分別掛上不同數(shù)量的鉤碼，同時(shí)調(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿平衡，你認(rèn)為他們的做法是_錯(cuò)誤_的。(4)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如下表所示