重力做功公式(重力做功公式单位)

一、滑轮与滑轮组

1.定滑轮

(1)定滑轮定义:工作过程中中心轴固定不动的滑轮。

△注:升国旗的旗杆上的滑轮就是定滑轮。

(2)定滑轮的工作特点:不可以省力,但可以改变力的方向。

(3)定滑轮不省力的原因:实质是个等臂杠杆

2.动滑轮

(1)定义:工作时中心轴随物体移动的滑轮。

(2)动滑轮工作特点:可以省力,但是不能改变力的方向。

(3)能省力的原因:实质是一个省力杠杆,其支点位于固定边与轮相切的地方,因此动滑轮的动力臂是阻力臂的2倍,所以。

3.滑轮组

(1)定义:把定滑轮和动滑轮组合起来使用,就组成了滑轮组。

(2)滑轮组的工作特点:既可以省力,又可以改变力的方向,但费距离。

二、功

1.定义:如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了一段距离,就说这个力对物体做了功。

2.做功的必要条件:

(1)有力 (2)在力的方向上移动的距离

3.不做功的几种情况:

A.有力无距:物体受到力的作用,但物体没有移动,这个力对物体不做功。

△注:推箱子没推动推力不做功。

B.有距无力:由于惯性保持物体的运动,虽有通过的距离,但没有力对物体做功。

△注:踢出去的足球,离开脚以后踢力对足球不做功。

C.力距垂直;当物体受到的力的方向与物体运动方向垂直时,这个力对物体不做功。

△注:在水平地面上滚动的足球,重力不做功。

4.功的计算

(1)公式:(克服重力做功时W=Gh) (2)单位:(焦耳);1J=1N·m

5.功的原理

(1)内容:使用任何机械都不省功。

(2)理解:有时省力,有时省距离,但是不能同时既省力又省距离。

三、功率

1.定义:单位时间内所做的功叫功率,用符号P表示。

2.物理意义:功率是表示做功快慢的物理量。

(1)相同时间内,物体做功越多功率越大

(2)做相同的功,物体用时越短功率越大

(3)物体做功越快功率越大

3.公式:

推导公式:


(注:当功率一定时,力和速度成反比。)

4.单位:瓦特,简称“瓦”,用“W”表示

四、机械效率

1.有用功:利用机械做功时对人们有用的、必须要做的功叫作有用功

△注:例如利用滑轮提升重物时对物体重力做的功。

2.额外功:利用机械做功时不得不做的功叫作额外功。

△注:例如利用滑轮提升重物时克服滑轮重力做的功,克服轮轴间摩擦力和绳重做的功。

3.总功:有用功和额外功的总和叫作总功。

△注:例如利用滑轮提升重物时拉力所做的功。

4.机械效率

(1)定义:有用功跟总功的比值叫作机械效率。

(2)公式:

(3)滑轮组的机械效率公式:在忽略绳重和各种摩擦时,

(竖直滑轮组);


(水平滑轮组)

5.滑轮组的机械效率的因素

(1)与滑轮的重力,绳重荷各部分间的摩擦有关。

(2)与提升的物体重力有关,与提升高度,滑轮的绕线方式无关。

6.滑轮组的机械效率计算

①竖直方向:


②竖直方向(水中):

③水平方向(省力):


④水平方向(费力):


例1.(2018广东省广州)如图所示,OQ是水平地面,物体在水平拉力作用下,从O匀速直线运动到Q,OP端拉力F1为300N,F1做的功为W1,功率为P1,PQ段拉力F2为200N,F2做的功为W2,功率为P2,则( )

A. W1>W2 B. W1<W2 C. P1>P2 D P1<P2

【答案】C

【解析】本题考查的是功和功率的计算比较。从O到Q一直做匀速直线运动,速度大小相同,F1为300N,F2为200N,所以F1做功的功率大于F2,P1>P2,C正确,D错误;在OP段移动了4m,拉力做功W1=300N4m=1200J,在PQ段移动了6m,拉力做功W2=200N6m=1200J,所以两段拉力做功相等,AB错误;故本题答案为C。

例2.(2018北京大兴一模)如图所示,工人师傅用一个动滑轮提升重物,在20s内货物被匀速提升4m。已知动滑轮重20N,货物重480N,不计绳子的重力和其他阻力。求:

(1)工人师傅对绳子施加的拉力大小;

(2)该动滑轮的机械效率;

(3)工人师傅做功的功率。


【答案】

(1)2F=G+G动,

(G+G动)=(480N +20N)=250N;

(2)η===96%;

(3)v物==0.2,v绳=2v物=2,

P=Fv绳=250N=100W

【解析】本题考查的是滑轮组的功率及机械效率。首先对动滑轮受力分析,向上两条绳子的力,向下为动滑轮的重力加上货物的重力,列出等式为2F=G+G动,算出F=250N;利用公式η=算出机械效率;货物在20s内提升4m,则货物提升的速度为0.2m/s,绳子自由端移动的速度为0.4 m/s,利用公式P=FV=250N=100W。