机械效率和功率.doc

本 周
课 题
教 学 内 容
教 学 要 求
感知
记忆
理解
掌握
应用
功  功率
(二)
1、功率的定义

√

2、功率的定义式

 √
3、机械效率

√  
 重点难点分析
（一）正确理解功率的概念
    1.功率是表示物体做功快慢的物理量。功率和功是两个不同的概念，做功多，不一定做功快；反之，做功快，不一定做功多。功率大，表示单位时间内做功多。
    2.功率由物体所做的功和完成这个功所用的时间两个因素决定。从公式可知，相同的时间内做功多的，功率大；做相同的功，所用时间少的，功率大。
    3.因为W = FS，所以。物体在拉力F的作用下，以速度v沿拉力的方向做匀速直线运动，则拉力做功的功率等于力与物体速度的乘积。在功率P一定时，力F与速度v成反比。当汽车上坡时，司机采取换档的办法，减小速度，以获得较大的牵引力。
（二）正确理解机械效率的概念
    1.机械效率是反映机械性能的物理量。使用机械做功时，需要弄清哪部分 功是需要而又必须做的功，哪部分功是不需要而又不得不做的功。我们把人们需要的，无论采取哪种方法都必须做的功叫有用功；虽不需要但又不得不做的功叫额外功。利用机械做功时，不可避免地存在摩擦，机械自重等方面的原因，因此额外功是不可避免的。在使用不同的机械做相同的有用功时，我们希望额外功越少越好，有用功与总功越接近越好，为了反映不同机械的这种差别，通常用有用功占总功的百分比表示。当这个百分比越大，这个机械的性能越好。在物理学中，用机械效率来表示。
    2.有用功跟总功的比值叫机械效率。则。在理解上还需要注意：
    (1)任何机械的机械效率总小于1。因为有用功总是小于总功。
    (2)机械效率没有单位，一般用百分比来表示。
    (3)机械效率由有用功和总功两个因素决定。
    当总功一定时，机械所做的有用功越多或额外功越少，机械效率就越高。
    当有用功一定时，机械所做的总功越少或额外功越少，机械效率就越高。
   当额外功一定时，机械所做的总功越多或有用功越多，有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率就越高。
    所以，在分析机械效率的高低时，不能只看一个因素，要全面进行分析。
    (4)提高机械效率的办法：通常是减少额外功；在无法减小额外 功的情况下，采用增大有用功来提高机械效率。例如，在用滑轮组提高重物时：

    为提高机械效率可以采取增加提升物重的办法来实现。
（三）在实际问题中，如何判断有用功，额外功和总功
    利用机械工作的时候，对人们有用的功叫做有用功，如果使用机械做功的目的是使物重为G的物体升高h，那么提高物重所做的功就是有用功，这时W有用=G·h。如果使用机械让物体在水平面上移动，那么，物体与水平面间的摩擦力f所做的功就是这时的有用功， W有用=f·s。综上所述，要判断有用功，就要首先判断有用的力是什么，这个力做的功就是有用功。
    额外功是机械克服阻力所做的功。例如，用滑轮组升高物体时，克服物体重力所做的功是有用功，但又不得不克服动滑轮的重力以及滑轮跟轴之间的摩擦力做的功，这些功为额外功。
（四）正确理解功、功率、机械效率
    1.功、功率是两个不同的概念。功的多少是由力和在这个力的方向上移动的距离的乘积决定的W=F·S求得的是力对物体做功的多少。功率是表示力对物体做功的快慢，它是由做功的多少和所需时间长短两个因素决定的，功率大表示做功快，即在做相同的功所用时间少，或是在相同的时间内做功多，做功多的机械不一定功率大，反之做功少的机械功率不一定小，还要看另一个决定因素──时间。
    2.功率和机械效率是不同的概念
  功率是表示物体做功快慢的物理量，机械效率是有用功与总功的比值，它们分别表示机械的不同性能，两者之间没有必然的联系，功率大的机械做功快，但机械效率不一定高。反之，机械效率很高的机械不一定做功快。

典型例题讲解
  例1、关于功率，以下说法正确的是（ ）
    A.机械做功多，它的功率就一定大
    B.机械做功快，它的功率就一定大
    C.机械做功时间短，它的功率就一定大
    D.做相同的功，所用时间少，功率就一定大
    分析与解：分析本题的正确答案，关键弄懂功率的概念，功率是描述做功快慢的物理量，所以做功快，说明它的功率一定大，则B的选项是正确的，做功多，并不等于功率大，因为它没有给出时间的关系，所以A的选项是错误的。当做功一定时，所用的时间越短，它的功率就一定大，但C答案中没有确定的条件，所以也是错误的，若在相同功的条件下，所用的时间越少，功率就一定大，本题的正确选项是：B、D
    例2、关于机械效率，下列说法正确的是（ ）
    A.有用功越大，机械的机械效率就越高
    B.额外功越大，机械的机械效率就越低
    C.总功越大，机械的机械效率就越低
    D.有用功与总功的比值越大，机械的机械效率就越高
    分析与解：机械效率的高低是由有用功，总功两个因素决定的，若只分析一个因素的大小，是不能判断机械效率高低。选项A、B要在总功一定的前提条件下，才是正确的。选项C要在有用功或额外功一定的前提条件下，才是正确的，选项A、B、C只说出影响机械效率高低的一个因素，因此无法确定机械效率的高低。正确答案是“D”。
    例3、采取下列措施，可以提高机械效率的是（ ）
    A.有用功一定，增大总功 B.总功一定，增大额外功
    C.有用功一定，减小额外功 D.额外功一定，减小总功
    分析与解：因为总功是有用功与额外功之和，机械效率是有用功在总功中所占的比值，所以提高机械效率的办法应当是有用功一定时，减小额外功，这样有用功在总功中所占的比值就增大，机械效率就得到了提高。正确答案是C。
    例4、同一台水泵抽水，在10分钟里能把一个距水面20米高，容积是15米3的水池装满，这台水泵的功率至少是多少千瓦？（g取10牛/千克）
    分析与解：要求P，需要知道W和t。题目中已给出时间t，但功W没有直接给出，但可以通过水泵“把一个距水面20米高，容积15米3的水池装满”这一条件求出。因为：

  答：水泵的功率至少为5千瓦。
  例5、如 右图所示，在滑轮组的作用下，物体A沿水平地面以0.2米/秒的速度前进了2米，已知物体A重为300牛，拉力F的功率为12瓦，不计绳和滑轮重，求拉力F的大小。
    分析与解：这是一道利用滑轮组在水平方向克服物体与水平地面间摩擦力做功的问题，知识的综合性比较强。在解题过程中要 明确，在拉力F拉动滑轮做功的同时动滑轮拉动物体A克服物体A与水平地面的摩擦力做功，这是同时发生的两个做功过程。
  解法一：拉力F拉动滑轮所用的时间等于动滑轮拉物体A的时间。拉力F做功的功率 其中

  解法二：由公式P=Fv求出。物体A运动的速度为0.2m/s，拉力F拉绳的速度为0.6m/s。

　    例6、在测定滑轮组机械效率的实验中，装置如 下图所示，每只滑轮重0.6牛顿，每只钩码重2牛顿，弹簧秤的量程为2.5牛顿，在实验中，匀速拉绳子时，弹簧秤实际示数为2.5牛顿，若钩码升高10厘米，那么总功等于多大？有用功多大？滑轮组的机械效率多大？
    分析与解：利用此装置做功的过程中，提升重物做的功为有用功；拉力F所做的功为总功，W有与W总的比值就为机械效率。因为n = 3，则S=nh =3×0.1米=0.3米

   达标训练
1.使用机械工作的过程，____跟____的比值叫做机械效率。
2.机械效率总____于1。
3.功率是表示____程度的物理量。____里完成的功，叫做功率。
4.功的单位是____，功率的单位是____。
5.利用一个动滑轮将重140牛的物体匀速提高了3米，设动滑轮重10牛，绳重和摩擦不计，则利用动滑轮做的有用功是____焦，额外功是____焦，此动滑轮的机械效率是____。
6.有甲、乙两台机器，甲做功是乙的2倍，但乙所用时间是甲的1/4，比较甲、乙两机器的功率，则P甲:P乙是（ ）
A. 3 : 2 B. 2 : 3 C. 1 : 2 D. 1 : 3
7.某水泵的功率是5千瓦，用这台水泵1小时能把多少米3的水抽到30米高的水塔上去？（g=10牛/千克）
拔高训练
1.在图所示的装置中，重30牛的物体A在水平力F的作用下，以0.1米/秒的速度在水平桌面上做匀速直线运动，此时弹簧秤的示数是2牛。求〈1〉物体A受到的摩擦力〈2〉4秒钟内拉力所做的功；〈3〉拉力的功率。
2.用如图右所示的滑轮组提升重物，物重为G = 85牛，动滑轮重20牛（绳重，摩擦不计）〈1〉使重物匀速上升2米，拉力F=____牛，额外功W额外=____焦，滑轮组的机械效率η=____；〈2〉若用此滑轮组匀速提升大于85牛的重物时，滑轮组的机械效率η将____。（填“变大”、“变小”或“不变”）
　请同学们做完练习后再看答案
1. 有用功，总功。2. 小。3. 物体做功的快慢，单位时间。
4. 焦，瓦。5. 420焦，30焦，93.3% 6. C 7. 60米3
拔高训练 1. 4牛，1.6焦，0.4瓦 2. 35；40；81%；变大。