DOC《功的原理；机械效率》

功的原理;

机械效率 ? 1.

正确理解"功"的物理意义: 物理学中的"功"跟日常生活中的"做工"或"工作"的含义不同,在物理学中,做功是指两个因素同时存在的物理过程,这两个因素是:物体受到力的作用和物体沿力的方向通过一段距离.这两个因素缺一不可,缺少任何一个条件,物理上就说没有做功. 根据做功的两个必要因素可知,下列三种情况没有做功: ①物体受到力的作用,但物体没有沿力的方向通过距离.例如:用力推车、车没有被推动,推力对车没有做功.一个人举着重物不动的时候,他虽然对重物有力的作用,但没有对重物做功. ②物体移动了一段距离,但没有受到力的作用,例如,物体由于惯性而运动.一个沿水平光滑的桌面匀速运动的木块,木块在水平方向上没有受到阻力,也没有受到动力,因而没有力对运动的木块做功. ③物体受到了力的作用,也通过了一段距离,但物体通过的距离跟它受到的力的方向垂直.例如手提水桶,沿水平方向移动.水桶受竖直向上的拉力,水桶在水平方向上移动,竖直高度不变,水桶移动的方向跟拉力的方向垂直,竖直向上的拉力对水桶没有做功. 力和功是实质不同的两个概念,从上面分析可以看出,在做功的过程中,一定有力的作用.但是,有力作用在物体上,这个力不一定对物体做了功. ? 2.对功率概念的正确理解 功率是表示物体做功快慢的物理量.学习这个概念,可以跟运动速度概念相对照、比较.速度是表示物体运动快慢的物理量.物体速度大,表示物体运动得快,但不一定运动的路程就长;

而通过路程长的物体,不一定运动得快.速度大,指单位时间内通过的路程长.速度和路程是两个不同的概念.同样功和功率也是两个不同的概念.做功多,不一定做功就快;

反之,做功快,不一定做功就多.功率大,表示单位时间内做的功多.功率跟功、时间两个因素有关,即.相同时间内做功多的,功率大;

做相同多的功,时间少的,功率大. 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,司机采取换挡的办法,减小速度,以获得较大的牵引力. ? 3.正确理解机械效率的概念 机械效率是反映机械性能的物理量.因为总功等于有用功与额外功之和,即有用功只占总功的一部分.显然,有用功所占比例越大,机械对总功的利用率就越高.这个机械的性能就越好.在物理学中,用机械效率来表示机械对总功利用率的高低. ? 几点说明: ①机械效率总小于1.因为,所以,即有用功总小于总功,机械效率总小于1,且机械效率无单位.在计算机械效率的过程中,若算出机械效率大于或等于1,或有单位,则肯定有理解或计算的错误. ②机械效率由有用功和总功两个因素决定 ③如何判断有用功和总功:在求某一机械的机械效率时,一定要正确区分出有用功和总功,一般来说,人或其它动力对某一机械所做的功是总功,该机械对它工作的对象所做的功是有用功.额外功是克服无用阻力所做的功,机械在做功过程中,除克服有用阻力外还不得不克服其它的力,如用动滑轮提升砂子时,滑轮的重力,桶或口袋的重力以及滑轮跟轴之间的摩擦力,均为无用阻力,克服这些力所做的功是不需要但又不得不做的功. ? 例题分析: 例

1、下列叙述中正确的是( ) A、举重运动员举着杠铃不动,举力做了功. B、雨滴竖直向下落,重力做了功. C、人用竖直向上的力提重物,重力沿水平方向移动一段距离,提力做了功. D、被打出去的冰球,在冰面上滑动的过程中,打击力对球做功 ? 分析:研究这类力学问题应分三步进行:①首先明确研究对象;

②明确研究哪个过程;

③在这一过程中分析物体是否有力F的作用及物体是否沿力的方向移动一段距离. A、当举重运动员举着杠铃不动,有举力F,但没有移动,则"劳而无功",举力没有做功. B、当雨滴下落雨滴受到重力作用,并在重力方向上移动距离,则重力做了功. C、当人提水桶沿水平方向移动过程中,人对水桶有竖直向上的提力,但水桶在水平方向移动,则提力不做功. D、当冰球被打出去以后的过程中,虽然在移动,但不受打击力的作用,则打击力没对球做功. 答案:正确选项为B ? 例

2、某工人用100牛的水平推力,推动重500牛的物体,在水平地面上以0.2米/秒的速度匀速移动50米,这个工人对重物做________焦的功,他做功的功率是______瓦. ? ? 分析: 工人对重物做功W=FS→推力方向移动距离S=50米 →工人对重物推力F=100牛W=FS=100牛*50米=5000焦 工人做功的功率 或: 答案:5000,20 ? 例

3、下列关于机械效率的说法,正确的是( ) A、机械效率越大,越省力 B、机械效率越大,做功越多 C、机械效率越大,做功也越大 D、机械效率越大,额外功在总功中所占的比例越小 ? 分析:根据机械效率的定义式.因为, 所以.机械效率值越大,必然越小,选项D是正确的.需要进一步指出,机械效率的大小,与机械是否省力,做功的多少,功率的大小是无关的,功率大,做功快,物体的机械效率不一定大,省力的机械,做功多的机械也不一定机械效率大.如用动滑轮和定滑轮吊拉物体,在摩擦力忽略不计的情况下,使用动滑轮省力,但它比使用定滑轮要多做提起动滑轮的额外功,所以使用动滑轮的机械效率小于定滑轮的机械效率. ? 例

4、如图1所示,A物重600牛,当它沿水平路面匀速运动时,所受阻力是物重的0.2倍.现用F=50牛的水平拉力使物体以1米/秒的速度匀速前进5秒,求:(1)拉力F所做的功及功率大小;

(2)滑轮组的机械效率. ? ? 分析:利用滑轮组做功时,不要形成思维定势,认为滑轮组只是用来提升重物做功.此题是利用滑轮组水平拉重物.此时拉力是克服摩擦力做功. 解:物体移动距离 绳端移动距离 拉力F所做的功W=FS=50牛*15米=750焦 拉力F的功率 滑轮组机械效率 ? 例

5、在水平地面上,将重15牛的木块沿直线向前推动了5米,所用的推力是4牛,撤去推力后,木块又前进了1米后停止,求推力做了多少功?重力做了多少功? 分析:首先对木块进行受力分析,画出木块受力情况示意图.如图2,木块运动方向跟推力方向一致,但跟重力方向垂直,所以推力做了功,重力对物体没有做功. ? ? 推力做功为: 重力做功为零 ? ?