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初中科學(xué)功、功率與機械效率題型求解

2019-03-26 07:48張燕蓉
數(shù)理化解題研究 2019年8期
關(guān)鍵詞:機械效率木塊題型

張燕蓉

(浙江省寧波市鎮(zhèn)海區(qū)立人中學(xué) 315200)

功、功率與機械效率是初中科學(xué)的重要知識點,也是中考的??键c,經(jīng)常以選擇題、填空題與大題的形式進(jìn)行考察.功與功率所涉及的知識點范圍很廣,比如說電功與電功率,機械功與機械效率等等.不同的功與功率所使用的計算公式形式有所不同,但是利用功的原始定義以及解題思路都是類似的,本文簡單的介紹常見功與功率的一些題型求解以及解題策略小結(jié),希望給廣大師生帶來幫助.

一、有關(guān)功的概念與公式題型求解

分析倘若物體受到力的作用,并沿著力的方向移動一段位移,則此力對物體做了功,這就是功的基本概念.因此,功的計算公式為:W=FS(其中力的單位是N,位移的單位是m,功的單位是:J)值得注意的是以下三種情況力對物體沒有做功:①物體受力的作用,但它的位移沒有移動;②物體受力也移動了位移,但移動的位移與受力相互垂直;③物體移動了位移,但在它位移的方向上沒有力的作用.

例1 以下選項中,工人對木塊做了功的是( ).

A.工人搬著木塊在工地上站著不動

B.工人搬著木塊上樓梯

C.工人搬著木塊站在沿水平路面行駛的汽車?yán)锊粍?/p>

D.工人搬著木塊放在電梯的地板上乘著電梯上樓

點評工人對木塊做功的兩個缺一不可因素:①一是木塊要受力的作用;②二是木塊沿著力的方向通過一段距離.A與C選項,木塊在受力方向上沒有移動位移;D選項,木塊所受合力為零;因此,答案為:B.

二、有關(guān)功率題型求解

分析單位時間內(nèi)所做的功稱作功率,它的物理意義為:表示物體做功的快慢.它的計算公式為:P=W/t,單位是:W.如果所研究的物體在力F作用下,并且在此力的作用下做勻速直線運動,倘若物體勻速直線運動的速度為v,則功率的推導(dǎo)公式為:P=W/t=Fs/t=Fv

例2 以下有關(guān)功率的說法,觀點正確的是( ).

A.研究對象做功越多,則功率越大

B.研究對象做功越少,則功率越大

C.研究對象做功越快,功率越大

D.研究對象做功時間越短,功率越大

點評功率的大小取決于功與時間,研究對象做的功多,其功率不一定越大;同樣,研究對象做功時間的長短,其功率也不一定越大或者越小.因此A、B、D選項均錯誤,功率反應(yīng)的是研究對象做功快慢的物理量,因此答案選:C.

三、有關(guān)功率與機械效率題型求解

分析功率與機械效率都是用來衡量機械的某個性能,但二者所代表的含義有所差異.針對某種機械而言,可能它的機械效率和功率之間沒有任何的關(guān)聯(lián).使用機械時,我們總希望機械效率越高越好;而選用功率時,只要配套合適就沒有問題.功率與機械效率的關(guān)系式:

η=W有用/W總=W有用/t/W總/t=P有用/P總

根據(jù)以上等式關(guān)系可知:

①在總功率一定的情況下,有用功率越大,機械效率越高;

②在有用功率一定的情況下,總功率減小,機械效率也越高.

例3 如圖1所示,用一動滑輪拉一木塊A以0.5m/s的速度在水平面上作勻速直線運動,木塊A重為20N,受到的摩擦阻力是物重的0.2倍,水平拉力為2.5N,則在2s內(nèi)拉力做的功是____,滑輪的機械效率是____(不計滑輪重力)

解通過對木塊A受力分析可得:F合=2*F拉-0.2*mg=5-4=1N,

根據(jù)牛頓第二定律可得:F合=ma,可得:a=0.5 m/s2

S=1/2at2=1 m;

∴拉力所做的功為:W=F拉*S=2.5*1=2.5 J

合力所做的總功為:W和=F合*S=1 J

所以滑輪的機械效率為:

η=W有用/W總=1/2.5=40%

點評機械效率的有關(guān)題型求解,需要正確區(qū)分有用功、額外功以及總功所對應(yīng)的大小,從而進(jìn)一步分析滑輪組或斜面機械效率的變化.此類題目常以小題的形式——填空題與選擇題進(jìn)行出考察,題目考察一般比較基礎(chǔ),但很靈活.解這類題的重點是能正確區(qū)分有用功、額外功與總功的不同點,要了解影響滑輪組及斜面機械效率的內(nèi)在因素.

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