本试题 “小明同学用图所示的三种机械做了探究“使用机械是否能省功”的实验,得到下表中的数据。(1)第5次实验中使用杠杆提升钩码时所做的有用功是___________J,机械...” 主要考查您对功的原理
有用功和额外功
机械效率的计算
滑轮(组)的机械效率
其他简单机械:轮轴和斜面
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使用任何机械都不省功。
功的原理:
1.忽略机械自重和摩擦时,使用简单机械所做的功等于不使用机械而直接用手做的功。或者说使用机械不省功。如果直接用手把重为G的物体提升一个高度h,手使用的力就是G,手移动的距离就是h。手做的功是W1=G·h。如图所示,使用动滑轮,手用的力变了G/2(不考虑动滑轮的重及摩擦),手移动的距离变了2h。
使用动滑轮时手做的功Gh。可见,W2=W1,即有:使用机械时对物体做的功等于不使用机械时而直接对物体做的功。结论:在不考虑机械的重力和相关的摩擦力时,使用机械不省功——功的原理。
2.功的原理对于任何机械都适用,它是成立在一种“理想化的状态”前提下的。例如,杠杆、滑轮都是不考虑机械自身的重力及工作时的摩擦力,而这些又都是客观存在的,所以在应用功的原理进行计算时,是一种“理想化”状态下的计算。
3.使用简单机械可以省力,或者可以省距离,但省力必然费距离,省距离必然费力,即力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积是一个不变量。例如,动滑轮做功,由于有两根绳子承重,所以可以省一半的力,但绳端却要移动两倍的距离,因此,将功定义为力和物体在力的方向上移动的距离的乘积。有时使用机械,即不省力,也不费力,但可以使做功方便,如改变力的方向。
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 |
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:
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 |
有用功 | W有用=Gh |
总功 | W总=Fs W总=Gh+G动h (不计绳重,摩擦) |
额外功 | W额外=W总-W有用 W额外=G动h (不计绳重,摩擦) |
机械效率 | (n为承担重物绳的股数) (不计绳重,摩擦) |
W有用 | W额外 | W总 | η | |
拉力F、物重G、物体匀速移动时与地面摩擦力f、物体移动距离s物、拉力F移动距离s |
W有用=f·s物 | —— | W总=F·s=F·ns物 | n为绳子股数 |
轮轴定义:
由两个半径不等的圆柱固定在同一轴线上组成,大的称为轮,小的称为轴。(如图)
斜面定义:
是一个与水平面成一定夹角的倾斜平面:是一种省力的简单机械。
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