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初中三年级物理

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首页 初中三年级物理知识 功率的计算公式的应用 有用功和额外功 机械效率的计算 试题正文
  • 计算题
    如图为一装配线上的一个“机械手”，其固定点O为转轴，现它水平抓住一只重40N的工件G，并在0.5s内匀速将这一工件提升了20cm，而动力机械的总功率为20W，求：
    （1）动力机械M至少要施加的推力；
    （2）机械手做的有用功及机械效率．

    本题信息：2010年0110月考题物理计算题难度极难 来源:牛青丹
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本试题 “如图为一装配线上的一个“机械手”，其固定点O为转轴，现它水平抓住一只重40N的工件G，并在0.5s内匀速将这一工件提升了20cm，而动力机械的总功率为20W，求：（1...” 主要考查您对

功率的计算公式的应用

有用功和额外功

机械效率的计算

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  • 机械效率的计算
应用：
根据P=W/t，计算W，即W=Pt；根据P=Fv，计算F、v即F=P/v，v=P/F。
功率与力和速度的关系：
    此公式对功率的实际应用有较大的意义。例如汽车发动机的功率一定时，用可知，牵引力与速度成反比。所以汽车爬坡时，司机采用的措施是换挡减速，以获得更大的牵引力。

例：某工人用一个动滑轮将重50N的物体沿竖直方向匀速提升3m，拉力做功的功率为50w，若不计摩擦力和动滑轮重，则绳子自由端移动的速度是______m/s。
解析：由于不计摩擦力和动滑轮重量，拉力做的功就等于不用动滑轮人直接用手将重50N的物体沿竖直方向匀速提升3m所做的功，即。本题要求绳子自由端移动的速度可用两种思路：
（1）由求出做功时间t，再由动滑轮特点可得s=2h，然后由求出速度。
（2）也可由公式，
用已知条件中的P和分析求得的F直接求出v。
方法一：绳自由端移动的距离

拉力做的功

绳自由端移动的时间

绳自由端移动的速度

方法二：由得=2m/s
答案：2
有用功，额外功与总功：
名称 定义 符号 公式 实例
有用功 使用机械做功时对人们有用的功 W有 W有=Gh 从井中打水时提水所做的功
额外功 对人们没有用但又不得不做的功 W额 —— 从井中打水时提水桶和绳子所做的功
总功 有用功与额外功之和 W总 W总=W有+W额 从井中打水时手的拉力所做的功

区分有用功和额外功：
    区分有用功与额外功的关键是看我们需要达到什么做功目的。在同一做功过程中，目的不同，功的性质就不一样。例如：用桶将水从水井中提出来，提水是我们需要的，而提桶是不需要，但又不得不做的功，故克服水重做的是有用功，而克服桶重做的是额外功；如果是一只桶掉入水井里，我们要将桶从井中提出来，则克服桶重做的是有用功，而克服桶中可能带出来的水的重力所做的功就是额外功了。

 计算有用功，额外功和总功的方法：
1. 总功的计算：
（1）定义法：W总=Fs
（2）总功等于有用功和额外功之和，即W总=W有用+W额外
（3）公式法：
2. 有用功的计算方法：
（1）定义法：W有用=Gh
（2）W有用=W总-W额外
（3）公式法：
3. 额外功的计算方法：
（1）定义法：
（2）W额外=W总-W有用
（3）公式法：


机械效率的定义：
有用功跟总功的比值叫做机械效率；

计算公式：
η=
机械效率的意义：
（1）机械效率的功率是标志机械做功性能好坏的物理量，机械效率越高，这个机械的性能越好。

（2）机械效率的高度并不决定使用机械是省力还是费力，效率高只说明有用功在总功所占的比例；省力还是费力是指做一定的有用功时，所用动力的大小。机械效率高不一定省力。
功，功率和机械效率的比较：
物理量 物理意义 定义 符号 公式 单位 说明
功 做功即能量的转化 有力作用在物体上，并且物体在力的方向上移动了一段距离，就说力对物体做了功 W W=Fs J l. 功率大小由功和时间共同决定，单独强调某一方面是错误的 2．功率和机械效率是两个不同的物理量，它们之问没有直接关系
功率 做功快慢 单位时间内完成的功 P W(国际单位)
kW，MW（常用单位）
机械效率 反映机械性能的物理量 有用功占总功的总值 η 无

汽车的机械效率和功率：
    机械效率与功率是两个完全不同的概念。
    这两个物理量是从不同方面反映机械性能的，它们之间没有必然的联系。
    功率大表示机械做功快；机械效率高表示机械对总功的利用率高。功率大的机械不一定机械效率高。内燃机车功率可以达到几千千瓦，但效率只有30％r～ 40%，反之，机械效率高的机械功率不一定大。安装在儿童玩具汽车里的电动机效率可达80%，但功率却只有凡瓦特。
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