功和功率和效率
功和功率 机械效率
初三物理下期（1）功和功率机械效率一、重难点知识精讲（一）功和功率1、功：物体在力的作用下动能或势能发生了变化，我们就说力对物体做了功。
对物体没有做功有两种情况：（1）力没有使物体在它的作用下移动，动能和势能没有变化；（2）力与物体运动方向垂直，力没有使物体在它的方向上移动距离。
2、功的计算（1）物理学中，把力和在力的方向上移动的距离的乘积，叫做功。
（2）公式、符号的意义及单位：W=F·sW（功）—焦耳（J）F（力）—牛顿（N） s（距离）—米（m）做功的多少就表示物体动能、势能增加（或减少）的多少，所以功的单位和能的单位一样，都是焦耳，简称焦，符号J。
3、功的原理:使用机械做的功等于不用机械直接用手做的功，或者说使用任何机械都不能省功，人们使用机械的目的是为了省力，或省距离。
例1、在图所示的四种情景中，其中力对物体没有做功的是（）例2、重200N的木箱，在40N水平拉力作用下，恰能沿水平地面做匀速直线运动，当木箱在50N的水平拉力的作用下，沿同一水平地面前进10m的过程中（）A．拉力做功500J B．重力做功2000J C．木箱受到的摩擦力为50N D．木箱受到的重力和支持力的合力为零4、功率（1）单位时间内所做的功叫做功率，它是用来表示物体做功快慢的物理量。
（2）公式：（3）符号及单位：P（功率）—瓦特（W） W（功）—焦耳（J） t（时间）—秒（s）5、比较功率的大小的方法（1）在做功时间相同时，比较做功的多少。
在时间相同时，做的功越多，功率就越大（2）在做的功相同时，比较做功时间的长短。
做相同多的功，用时越短，功率就越大。
（3）在做功的时间和做功的多少都不相同时，直接计算出功率的大小。
例3、如图所示，人拉绳子的力F=10N，使货物以V=2m/s的速度匀速上升，求拉力做功的功率。
（二）机械效率1、有用功、额外功和总功（1）有用功：为了达到某一目的必须做的功。
如提沙子上楼时对沙子所做的功就是有用功。
功、功率、机械效率
十五章 功、功率、机械效率1、功包括两个必要因素：作用在。
2、2、公式：w= 变形式：F= S= 单位：3、三种情况不做功：① ② ③4、功的原理：采用任何机械所做功都不会 不用机械所做功，即任何机械都不省 ；可以省 ，省 ，可以改变 。
一、功 5、条件不计机械重和摩擦 FS 与Gh 关系① ② ③二、机械效率：η= =1w w 额总；变形式w 总= w 有 （一）提升物体sh= W 有= W 总= η=S= hW 有= W 总= η= = 不计f 机：G 动= W 额= F=W 有= W 总= η= W 额=W 总－W 有 =（二）水平拉物体S F = S 物 W 有= W 总=η= =不计f 机：F= S F = S 物 计f 机：W 有= W 总= η=（三）斜面机械效率η斜由 ， 决定。
滑轮组机械效率η滑由 ， ， 决定。
杠杆机械效率η杠由 决定。
（以上都是提升物体）G 功F S FS Gh S F FS意义表示；三、功率定义：单位；公式：p= 变形式：W= t= 推导公式P= v= F=单位：及意义：不计机械摩擦：V F= F= P F=能量定义：物体能够对外；能量大小：能够做功多少动能定义：物体由于具有的能；大小：与，有关。
机械能势能：重力势能定义，物体由于具有的能；大小与，有关。
弹性势能定义，物体由于具有的能；大小与，有关。
机械能守恒条件：只有（即不计阻力）计算题：1、用l1=2l2的杠杆将重为400N的物体抬高20cm，手向下压的力为220N。
求①W总；②W有；③η。
2、利用滑轮组在20s内将3000N的物体匀速提高4m，滑轮组机械效率80%。
求①工人所做总功；②工人所做额外功；③工人输出功率；④若用该滑轮组提起重为4000N物体机械效率。
（不计机械摩擦）。
功与功率的计算与机械效率
功与功率的计算与机械效率在物理学中，功和功率是两个基本概念，它们在机械能转化与利用中起着重要作用。
本文将通过对功与功率的计算公式的介绍与案例分析，探讨机械效率与功率的关系。
一、功的计算功是物体在外力作用下沿着力的方向移动所做的功或者克服某种阻力或劲力所做的功。
在物理学中，功的计算公式可表示为：功 = 力 ×位移× cosθ其中，力单位通常使用牛顿（N），位移使用米（m），角度θ为力方向和位移方向之间的夹角。
例如，一个物体受到100N的力作用，沿着力的方向移动了10米，且力和位移方向相同（θ=0°），则该物体所做的功为：功 = 100N × 10m × cos0° = 1000焦耳（J）二、功率的计算功率是用来描述物体做功速度的大小。
在物理学中，功率的计算公式可表示为：功率 = 功 / 时间其中，功单位使用焦耳（J），时间单位通常使用秒（s），功率的单位为瓦特（W）。
例如，一个物体所做的功为1000J，花费的时间为5秒，则该物体的功率为：功率 = 1000J / 5s = 200瓦特（W）三、机械效率与功率的关系机械效率是描述机械设备能够将输入的能量转化为有用输出能量的比例。
机械效率通常使用百分比表示。
在实际应用中，机械设备往往存在能量损耗，导致输出功率比输入功率低。
机械效率 = 有用输出功率 / 输入功率 × 100%例如，一台发电机的输入功率为10000瓦特，输出功率为9000瓦特，则该发电机的机械效率为：机械效率 = 9000W / 10000W × 100% = 90%当输入功率和输出功率相等时，机械效率为100%，说明能量损耗很小。
但实际上，能量损耗是难以避免的，往往会因为摩擦、阻力等因素而导致机械效率降低。
四、案例分析为了更好地理解功、功率与机械效率的关系，我们以汽车为例进行案例分析。
假设一辆汽车的发动机输出功率为150马力，转速为5000转/分钟。
物理知识点功功率和效率的计算
物理知识点功功率和效率的计算物理中，功、功率和效率是非常重要的概念，它们用来描述物体进行功的能力以及能量转换的效率。
本文将从理论和计算两个方面介绍功、功率和效率的概念，并提供一些实际应用的例子。
一、功的概念及计算方法在物理中，功表示力对物体作用而产生的效果。
具体而言，如果一个力作用在物体上使其发生位移，那么这个力所做的功可以用如下公式表示：功（W）= 力（F） ×位移（s）× cosθ其中，F表示力的大小，s表示物体的位移，θ表示力和位移之间的夹角。
如果力的方向和位移方向一致，夹角θ为0，那么cosθ为1，此时功的值为最大值；如果力的方向和位移方向垂直，夹角θ为90°，那么cosθ为0，此时功的值为0。
二、功率的概念及计算方法功率是描述工作效率的物理量，它定义为单位时间内所做功的大小。
功率的计算公式如下：功率（P）= 功（W）/ 时间（t）功率的单位是瓦特（W），代表每秒做的功。
如果力的大小不变，但是作用时间减少，那么功率将增加；如果力的大小不变，但是作用时间增加，那么功率将减小。
三、效率的概念及计算方法功率和效率密切相关，效率描述了能量转换的有效性。
效率的计算公式如下：效率（η）= 有用的输出功率（Poutput）/ 输入的总功率（Pinput）× 100%其中，有用的输出功率表示物体实际转化为有用形式的功率，输入的总功率表示输入系统的总功率。
四、实际应用举例下面通过几个实际问题来应用功、功率和效率的计算方法：例1：一台电动机每秒将100焦耳的电能转化为80焦耳的机械能，求这台电动机的效率。
解：根据效率的计算公式，有用的输出功率为80W，输入的总功率为100W。
将数值代入公式，可得：效率（η）= 80W / 100W × 100% = 80%例2：一辆汽车在40秒内以500瓦特的功率加速，求汽车的动力。
解：根据功率的计算公式，功为 P × t，即功 = 500W × 40s = 20000焦耳。
十一.功和功率机械效率
4800N 3.6×106J
4.8×104 w
使用简单机械可以省力,或者省距离,或者能改变 施力的方向等,能否省功? 1.功的原理 ①.使用机械时,人们所做的功,都不会少于不用机 械时所做的功,也就是使用任何机械都不省功
②.两层含义 不省功但也不费功 理想机械 不省功但可能费功 实际机械
W用机械≧W不用机械
1.功的概念
力的成效有什么共同点? 功的定义：物理学中把力和物体在力的方向上移 动距离的乘积叫机械功，简称功。
①.功的两个必要因素 一是作用在物体上的力;二是 物体在力的方向上 移动的距离
②. 归纳三种对物体做功为零的情况 B.物体移动了距离,但不受力 （F=0 S≠0） A.物体受力,但没有移动距离 （F≠0 S=0）
③.总功( W总 ): 动力做的功 或有用功与额外功的和
W总 = F S W总 = W有+W额
F
注: 如不考虑f 和机械的自重时,W额= 0
W总 = W有
理想机械
④.分析两种机械工作时做功情况
F
滑轮: W有 =Gh
W额=G动 h +Wf W总 = F S
杠杆: W有 =Gh W额=G杆 h΄
W总 = F S
A. W甲>W乙
B. W甲=W乙
C. W甲<W乙
D.条件不足,不能比较
物体A重100N，物体水平向左匀速运动时受到 摩擦力fA=10N，则拉力F=（ ）N，如果物体
A速度为2cm/s,则动力作用点 移动速度为（ ）cm/s,运动 时间为10s，动力F做功（ ） J物体克服摩擦力做功（ ）J (三不计）。
8、AC最大能承受350N的力，光滑水平木板 长OA=1m，木板重量不计。重力为500N的 物体在拉力F的作用下从O点向A点运动，当 物体运动到B点时绳子刚好拉断，如果拉力 F=20N，求拉力做功。
功率和效率
提高功率和效率的方法包括优化能量转换过程、提高设备性能、降低能量损失等
功率和效率在设备运行中的作用
功率是设备运行能力的体现，效率是设备运行效果的体现。 功率和效率是设备运行中的两个重要参数，它们之间的关系密切。 功率和效率的提高可以降低设备的能耗，提高设备的运行效率。 功率和效率的降低可能会导致设备的运行不稳定，甚至影响设备的使用寿命。
率和效率。
调整设备运行参 数：根据设备运 行状态和需求， 调整设备运行参 数，以提高功率
和效率。
定期维护和保养 设备：定期对设 备进行维护和保 养，确保设备运 行正常，以提高
功率和效率。
功率和率是电机 性能的重要指标，直接影
响生产效率和能耗
泵：功率和效率是泵性能 的重要指标，直接影响生
选择高效元件：使 用高效元件可以显 著提高设备的效率。
维护和保养：定期 对设备进行维护和 保养，确保设备处 于良好的工作状态 。
操作规范：制定并 遵守操作规范，确 保设备在最佳状态 下运行。
优化设备运行参数
调整设备运行速 度：根据实际需 求调整设备运行 速度，以实现功 率和效率的优化。
优化设备运行模 式：根据设备运 行特点和需求， 选择合适的运行 模式，以提高功
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产效率和能耗
压缩机：功率和效率是压 缩机性能的重要指标，直
接影响生产效率和能耗
工业炉：功率和效率是工 业炉性能的重要指标，直
接影响生产效率和能耗
家庭生活中的应用
家用电器：如电冰箱、洗衣机、空调等，功率和效率直接影响其能耗和性能 照明设备：如LED灯、节能灯等，功率和效率影响其亮度和寿命 交通工具：如电动汽车、电动自行车等，功率和效率影响其续航能力和性能 家用太阳能设备：如太阳能热水器、太阳能发电系统等，功率和效率影响其能源转换效率和性能
教科版：初中物理功和功率、机械效率、机械能
功和功率一、基本知识点：1、力学中的“功”包含的两个必要因素是：①作用在物体上的力F；②物体沿力的方向移动的距离s。
2、功的计算公式：①W＝Fs；②W＝Pt。
功的单位是J（与电功的单位相同）。
注意：⑴功的计算公式的习惯表现形式：①W＝Fs（水平方向上）；②W=Gh（竖直方向上）。
⑵体会“J”这个单位的大小：把一个苹果从地板拣到饭桌上，所做的功大约就是1J。
3、功率是表示物体做功快慢的物理量；物体在单位时间（或1s钟）做的功叫做功率；计算公式是P＝W/t；4、在国际单位制中，功率的主单位是W，1W=1J/s；1kW=103W。
注意：体会“W”这个单位的大小：如果你用1s钟把一个苹果从地板拣到饭桌上，你的功率大概就有1W。
※5、功的原理就是使用任何机械都不省功。
二、典型例题：【例1】下列过程中，力做了功的是[ ]A．小孩用力推一辆小车，但没有推动B．小孩用力向上提一袋大米，但没有提起来C．大扫除时，一个同学将一桶水从教室前面提到教室后面D．大扫除时，一个同学将一桶水从底楼提到四楼的教室里【试一试】小明在下列过程中，没有做功的是[ ]【例2】用100N的水平拉力拉着重500N的物体沿水平方向移动了10m，求拉力做的功。
注意：这里的重500N是个“陷阱”。
【试一试】1、用50N的力拉着重为100N的物体沿水平方向前进了10m，在计算拉力所做的功时，正确的式子是[ ]A．W＝50N×10m B．W＝100N×10mC．W＝(50＋100)N×10m D．W＝(100－50)N×10m2、体育课上，小明用50N的力将重为40N的实心球扔了10m远，则小明对实心球所做的功[ ] A．500J B．400J C．0J D．无法确定【例3】把重200N的箱子搬上10m高的楼，人对箱子做了多少功？【试一试】起重机的钢绳把重500N的物体吊高了5m，接着又吊着该物体沿水平面移动了4m，在此过程中，起重机对物体做的功[ ]A．W＝500N×5m B．W＝500N×4mC．W＝500N×(5＋4)m D．W＝500N×(5－4)m【例4】质量为60kg的人用1min爬到了12m高的楼上，求此人的功率是多少？解：⑴人上楼时，对自己做的功为：J7200m12kgN10kg60hmgGhW=⨯⨯=⋅==/⑵人的功率为：W120s60J7200tWP===【例5】功率为1kW的机器工作1h做功多少？【例6】一台抽水机每小时能把100m3的水抽到18m高的地方，求抽水机的功率。
功,机械效率,功率
第十五讲 功，功率，机械效率【知识巩固】1，功：力学主要是研究力和运动的关系。
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，这个力的作用就显示出成效，这个成效我们就叫做功2，功包含的两个必要因素：一个是作用在物体上的力，另一个是物体在这个力的方向上移动的距离.S F W =。
3，在国际单位制中，力的单位是牛，距离的单位是米，功的单位是m N ⋅。
为了纪念在热学领域做出突出贡献的焦耳，通常用J 做单位。
m N J ⋅=11 4，功的原理：大量事实表明：使用机械时，人们所做的功，都会少于不用机械时所做的功，也就是任何机械都不省功。
5，机械效率总有用W W =η。
在实际生活中，为了达到工作的目的，往往还得做一些不得不做的功。
这部分功，我们叫做额外功。
而为了达到工作目的，必须要做的功就是有用功。
这样我们通过机械完成某项工作时，做的总功就有两种效果：有用功，完成工作；额外功，克服阻力。
比如汽车匀速爬坡，有用功就是车的位置逐渐升高；额外功就是车克服摩擦；总功就是汽车引擎提供的动力做功。
匀速行驶的汽车，引擎提供动力做功，摩擦力也做功，但是两个功相互抵消，故没有表现出效果。
总功额外有用W W =+W 。
6，“斜面的机械效率”试验结论：在不考虑物体与斜面间的摩擦时,将物体沿斜面匀速拉上顶端所用的力为LGh F =。
上式中h 为斜面的高,L 为斜面的长,G为沿斜面向上运动的物体重,F 即为沿斜面向上的拉力.由于h ＜L,∴ F ＜G .说明使用斜面提高物体可以省力。
我们可以用用学过的知识证明。
在不考虑斜面摩擦的情况下，拉力做的功表现的效果就是提升重物。
GhW ==⋅=物总W L F ，进过化简后，就能得到上述的结果。
7，功率：做功的快慢，叫做功率t WP =。
功率的单位是瓦，用W 表示。
在物体所受的力不变得情况下，vF tS F t W p ⋅=⋅==。
8，W kW 10001= W s J 11=【典型练习】 一，选择题1．一个人分别用50N 的力水平推一个较大和较小的物体前进了5m ，大物体重40N ，小物体重10N ，那么（ ）A 推大物体做的功多，因为大物体重B 推小物体做的功多，因为小物体推的快C 做的功一样多，因为力和移动的距离一样D 无法比较2．把掉在地面上的一个苹果捡回桌面，克服苹果重力做的功最接近于（ ） A ．0.01J B ．0.1J C ．1J D ．10J 3．下列运动中的物体，没有力对其做功的是（ ） A ．在光滑水平面上做匀速直线运动的物体 B ．在高速公路上沿直线高速行驶的小轿车 C ．从高处自由下落的雨滴 D ．被匀速吊起的货物4．如图1所示AB 、AC 、AD 为三个光滑面，其中AD 为曲面。
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1、小明用如图所示的动滑轮提升重物，将重为200N的物体A以0.1m/s的速度匀速提升了1m（不计摩擦，忽略绳、滑轮的重力）求：
（1）拉力F的大小；（2）拉力F所做的功；（3）拉力F做功的功率．
2、用50N的水平拉力拉着重200N的物体沿着水平面匀速直线运动了10m，
所用时间为5s，求：
（1）物体运动的速度为多少m/s？
（2）拉力做了多少J的功？
（3）拉力做功的功率为多少W？
3、小明家小轿车油箱内装有30kg汽油，节假日爸爸带小明驾车到离家路程为400km远的某地旅游，轿车沿高速公路行驶5小时到达目的地．若轿车是匀速行驶且发动机产生的牵引力恒为920N，汽油完全燃烧产生的内能有30%转化为机械能做功，而汽油的热值为4.6×107J/kg．求：
（1）小轿车从出发点到达目的地牵引力所做的功为多大？轿车行驶功率为多大？
（2）通过计算说明汽车在行驶途中是否需要加油．
4、一辆小汽车在平直公路上匀速行驶，发动机的牵引力为2000N，速度为108km/h．
（1）求小汽车匀速行驶时受到的阻力大小．
（2）求牵引力在10min内所做的功．
5、某型号汽车发动机的额定功率为4×104W，在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是1600N。
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）汽车行驶10min牵引力所做的功；
（3）汽车行驶速度的大小。
6、凯里市环节部门为了保持声调的清洁，环节洒水车常在主干道进行洒水保洁．已知洒水车自重5吨，满载时装水10吨，共有个轮胎，在某水平直线路段匀速行驶，其受到的摩擦力是其总重力的0.1倍，当汽车满载且未洒水时，g取10N/kg．求：
（1）洒水车与水共重多少牛顿？
（2）洒水车在3分钟内行驶1440米，洒水车牵引力做功的功率．
7、近年来，智能机器人进入百家姓，质量为4kg的清洁机器人某次工作时，在4s内沿水平直线运动了2m，此过程机器人所提供的牵引力为50N，求：
（1）机器人所受的重力；
（2）牵引力所做的功；
（3）牵引力的功率．
8、某海上蹦极挑战者的质量为50kg，下落的高度为45m，所用时间为5s，g取10N/kg，
⑴挑战者下落的平均速度；⑵重力对挑战者所做的功；⑶重力做功的功率。
9、在水平地面上，用50N的水平拉力拉着重为100N的小车匀速前进10m，所用时间为20s，求这一过程中：
（1）小车的速度；
（2）拉力所做的功；
（3）拉力做功的功率
10、一个重260N的涂料桶放在水平地面上，涂料桶与地面的接触面积为0.1m2，工人用如图所示的滑轮组，在20s内将涂料桶提高了5m，工人对绳子自由端施加的拉力F为150N．试求：
（1）涂料桶放在水平地面上时，对地面的压强是多少？
（2）拉力F所做的功是多少？
（3）拉力F做功的功率是多少？
11、某同学参加跳绳测试时，1min内连续跳了150次。
已知该同学的质量为45kg，每只鞋底与地面的接触面积为150cm2时，跳起时重心升高的平均高度为4cm，取g=10N/kg。
求该同学
（1）站在操场上时对地面的压强；
（2）跳绳一次所做的功；
（3）跳绳时的平均功率。
12、如图是引体向上的示意图，在体育课中，小明同学在半分钟内做了12个规范的引体向上．已知小明的质量为60kg，每次引体向上他能将自身重心提高0.4m，求：（g取10N/kg）（1）小明每做一次引体向上所做的功是多少？
（2）小明整个过程中的功率是多少？
13、节能电动车为人类提供了绿色交通服务，某国产品牌电动汽车是一款高速纯电动轿车，其
质量为1.2t，每个轮子与地面的接触面积为0.025m2，当它以90km/h的速度在乎直路面上匀速行驶时，受到的摩擦阻力为2500N．（g=10N/kg）求：
（1）电动轿车对路面的压强是多大？
（2）电动轿车在平直路面上沿直线匀速行驶时，电动机的牵引力是多大？
（3）当电动轿车以时速108km/h匀速行驶时，功率多大？
14、某型号汽车发动机的额定功率为6×l04W，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：
(1)发动机所提供的牵引力大小；(1分) (2)行驶5min牵引力所做的功。
15、工地上用如图26所示的卷扬机和滑轮组从竖直深井中提取泥土。
将一筐泥土以0.3m/s 的速度竖直向上匀速提升时，卷扬机对绳的拉力F为100N，此时滑轮组的机械效率为80%。
不计绳重与轴摩擦，求：
（1）拉力F做功的功率；
（2）滑轮组中动滑轮受到的重力；
（3）在提起泥土上升4m的过程中，拉力F所做的有用功。
16、如图所示，工人用250N的力F将重为400N的物
体在10s内匀速提升2m．求：
（1）重物受到的拉力大小；
（2）拉力F的功率：
（3）动滑轮的机械效率．
17、如图所示，塔式起重机上的滑轮组将重为9.0×104N的重物匀速吊起10m、
作用在绳端的拉力为4.0×104N．
（1）求提升重物做的有用功；
（2）求滑轮组的机械效率；
18、如图所示，搬运工人用滑轮组提升重540N的物体，所用的拉力力F为
200N，物体以0.2m/s的速度匀速上升了10s，（不计绳重，绳与滑轮的摩
擦）求：
（1）物体上升的高度；
（2）拉力F所做的功；
（3）若物重只有240N，滑轮组的机械效率．
19、如图所示，工人工500N拉力F，将重为900N的木箱匀速提升3m，所用时间为20s，求：
（1）拉力F做的有用功；
（2）拉力F做功的功率；
（3）动滑轮的机械效率．
20、某装修工人用如图所示的滑轮组在10s时间内将重G=600N的装修材料提升了4m，在提升装修材料的过程中所做的额外功为600J．试求：
（1）滑轮组的机械效率；
（2）工人提升装修材料的过程中所用的拉力F．
21、如图所示，工人师傅用一个定滑轮和动滑轮组成滑轮组，把重为500 N的箱子匀速提升5 m，动滑轮的质量为8 kg，不计绳重和摩擦，取g＝10 N/kg.
(1)在图中用笔画线代替细绳组装滑轮组．
(2)在向上提升箱子的过程中，人对绳子的拉力为多大？
(3)在向上提升箱子的过程中，滑轮组的机械效率为多少？
22、如图是用动滑轮运送建筑材料A的示意图，在卷扬机对绳子的拉力
作用下，使重800N的建筑材料A在50s的时间里，匀速竖直上升了
10m．在这个过程中，动滑轮提升建筑材料A所做的有用功为W有，卷扬机对绳子的拉力F 做功的功率为200W．绳重可忽略不计．
求：（1）有用功W有；
（2）动滑轮匀速提升建筑材料A的机械效率η．
23、小坤家新买的房子在12m高的楼上，装修时为了节省人工、加快进度，
小坤设计了如图所示的滑轮组来提升装修材料．小坤爸爸站在地面上用1min时间匀速把100kg的水泥吊到了楼上，所用的拉力是625N．求此过程中：（g取10N/kg）
（1）小坤爸爸的功率有多大？
（2）滑轮组的机械效率是多少？。