做功机械效率公式 [做功与机械效率问题拓展之我见]

   一、做功问题    1.掌握功的两必要因素及其关系是理解是否做功的关键    物体做功有两个必要因素:一个是作用在物体上的力(F),另一个是物体在这个力的方向上移动的距离(s)。(1)有力作用在物体上,但物体不动,也就是在力的方向上没有通过距离,这时力对物体不做功或者说做功为零。(2)有距离通过,但在沿距离方向没有力的作用,这时力对物体也没有做功,或者说做功为零。(3)力与距离垂直时,这个力对物体也不做功。也就是说力的方向跟物体运动的方向相互垂直,力不做功。例如:人提着物体在水平路上匀速前进,提升物体的力没有通过距离,不做功或者做功为零,物体的重力对物体也没有做功。(4)力F与物体移动的距离s成某一角度(不垂直)时,力对物体是做功的。这点对初中学生不做要求,在高中、大学阶段会继续学到。
   2.掌握做功的定义及其公式是求解做功问题的保证
   (1)功的定义;物理学中,把力F与在力的方向上移动的距离s的乘积叫做功。
   (2)定义式为:W=Fs。
   (3)各物理量的国际单位:
   W代表功 单位是焦耳(J),F代表力 单位是牛顿(N),s代表距离(m)。
   3.利用功的公式计算时应注意的问题
   利用W=Fs进行计算时,一定要注意力F和距离s的一一对应的关系,即距离s是在力F作用下且沿力的方向上移动的距离。其次,一定要注意F和s的同时性,即在计算做功多少时,一定要搞清s是否是F始终作用下运动的距离。比如用60 N的力将一重为8 N的物体踢出20 m远,这20 m不是在脚的力的始终作用下运动的,在求脚对物体做功时,不能表示为W=Fs=60 N×20 m=1200 J。
   4.例题赏析
   例题:看图回答问题。
   问题:老爷爷提着水桶水平移动,请问他对水桶做功了吗?
   回答:_______________________。
   解答:老爷爷对水桶没有做功。或者答为老爷爷对水桶做功为0。
   答题思路:有距离通过,但在沿距离方向没有力的作用,这时力对物体也没有做功,或者说做功为零。
   二、机械效率问题
   1.掌握有用功、额外功、总功的物理含义及其关系是解决机械效率问题的基础
   (1)有用功:为了达到某一目的而必须做的功,W有用=Gh。
   (2)额外功:并非人们需要,但又不得不做的功,W额=W总-W有用。
   (3)总功:有用功与额外功之和,W总=W有用+W额。
   2.掌握机械效率定义及其公式是求解机械效率的保证
   (1)定义:有用功跟总功的比值叫做机械效率。
   (2)公式:η=■×100%。
   (3)机械效率没单位,用百分数表示。
   3.常见机械的机械效率求解办法
   先求出有用功W有=G・h,再求总功W总=F・ s,最后根据机械效率定义式求出斜面的机械效率η=■。
   4.提高机械效率的方法
   (1)改进机械结构,尽量减少机械自重。
   (2)合理使用机械,定期保养,减少各种摩擦。
   (作者单位 黑龙江省讷河市孔国中心学校)
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