“功和功率”考點(diǎn)難點(diǎn)解析

肖麗珍

“功和功率”的知識(shí)與生產(chǎn)生活聯(lián)系比較緊密，這一知識(shí)的考查往往喜歡結(jié)合生活實(shí)際創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，從而體現(xiàn)“從生活走向物理，從物理走向生活”，所以“功和功率”這一章的知識(shí)成為每年考查的重點(diǎn)內(nèi)容。

近幾年對(duì)功和機(jī)械能的考查主要集中在對(duì)做功的判斷、計(jì)算功和機(jī)械效率的大小、計(jì)算功率等知識(shí)點(diǎn)，下面就以具體的例題加以分析。

考點(diǎn)一、正確理解功的概念

判斷力對(duì)物體是否做功，要看是否滿足做功的兩個(gè)必要因素，一是作用在物體上的力，二是在該力的方向上移動(dòng)距離。以下三種情況力對(duì)物體是不做功的：1.有力作用在物體上，但物體沒(méi)有運(yùn)動(dòng)；2.物體運(yùn)動(dòng)了一段距離，但沒(méi)有力作用在物體上；3.物體的運(yùn)動(dòng)方向和力的方向垂直。

例1下列過(guò)程，哪種情況小明對(duì)桶做了功（）

A.小明提著桶站立不動(dòng)

B.小明提著桶水平移動(dòng)

C.小明提著桶站在勻速水平運(yùn)動(dòng)的車廂內(nèi)

D.小明提著桶站在勻速向上運(yùn)動(dòng)的電梯內(nèi)

解析本題考查了對(duì)做功的兩個(gè)必要因素的理解，A選項(xiàng)有力作用在物體上，但物體沒(méi)有移動(dòng)；B、C選項(xiàng)中力的方向向上，而桶移動(dòng)的方向?yàn)樗椒较?，與力的方向垂直；只有D選項(xiàng)符合做功的條件。故答案選D。

考點(diǎn)二、理解功率的概念，了解功率在實(shí)際中的應(yīng)用

功率是反映物體做功快慢的物理量，表示單位時(shí)間內(nèi)所做的功，計(jì)算公式是P=■，計(jì)算過(guò)程中要注意物理量及單位相對(duì)應(yīng)。

例2某市大部分耕地是低產(chǎn)鹽堿地，近年來(lái)，政府加大投入，采用“上農(nóng)下漁”“深溝排堿”和“暗管改堿”三種模式改良，在鹽堿地改造工程中，應(yīng)用的主要機(jī)械是專門排送泥漿的泥漿泵。泥漿泵工作時(shí)，首先由高壓水槍噴射出的水柱將泥土沖起，再利用泥漿泵將泥漿抽送到目的地。下表是某型號(hào)泥漿泵的有關(guān)參數(shù)，已知泥漿的平均密度為2.0×103kg/m3,取g=10 N/kg,求泥漿泵所標(biāo)參數(shù)滿負(fù)荷工作1小時(shí)（以最大功率工作，每小時(shí)將60 m3的泥漿豎直提高15 m）：

■

（1）所抽泥漿的質(zhì)量；

（2）泥漿泵對(duì)泥漿所做有用功的功率。

解析（1）所抽泥漿的質(zhì)量m=pv=2.0×103 kg/m3×60 m3=1.2×105 kg。

（2）泥漿泵對(duì)泥漿所做的有用功：

W有用=Gh=mgh=1.2×105 kg×10 N/kg×15 m=1.8×107 J，

泥漿泵對(duì)泥漿所做有用功的功率：P=■=■=5 000 W。

例3小童同學(xué)用50 N的水平推力，使放在水平桌面上重200 N的物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，若該物體在10 s內(nèi)移動(dòng)4 m，則在此過(guò)程中，物體受到的摩擦力是______N，小童做功的功率是______W。

解析（1）物體在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明水平方向受到的是平衡力，所以摩擦力等于推力，也是50 N；（2）物體移動(dòng)的速度為v=■=■=0.4 m/s,小童做功的功率為P=Fv=50 N×0.4 m/s=20 W。

考點(diǎn)三、功和功率及機(jī)械效率的區(qū)別

功表示力在距離上積累的成效，功率表示做功的快慢，功率越大做功越快，但做功是多是少還應(yīng)看做功時(shí)間的長(zhǎng)短，機(jī)械效率表示的是有用功占總功的比值，與功率沒(méi)有直接的聯(lián)系。

例4下列說(shuō)法正確是（）

A.機(jī)械效率越高的機(jī)械功率越大

B.機(jī)械效率越高的機(jī)械做功越多

C.功率越大的機(jī)械做功越快

D.功率越大的機(jī)械做工越多

解析機(jī)械效率與功率大小、做功多少均無(wú)關(guān)，功率大小除了跟做功多少有關(guān)，還與做功時(shí)間有關(guān)。故答案選C。

例5小明家新買的房子準(zhǔn)備裝修，為了將水泥從地面送上樓，他在樓上安裝了圖中所示的一個(gè)滑輪組，所用的滑輪每只重2 kg，每次將一袋50 kg的水泥勻速提升5 m，用時(shí)50 s，求（不計(jì)算繩重和摩擦，g取10 N/kg）：

（1）每袋水泥受到的重力大??；

（2）每次做有用功的功率；

（3）滑輪組的機(jī)械效率。

解析本題主要考查功率和機(jī)械效率知識(shí)點(diǎn)，分清有用功與總功是解題的關(guān)鍵。

（1）G=mg=50 kg×10 N/kg=500 N；

（2）W有用=Gh=500 N×5 m=2 500 J，

P有用=■=■=50 W；

（3）W額=G動(dòng)·h=2 kg×10 N/kg×5 m=100 J，

W總=W有用+ W額=2 500 J+100 J=2 600 J，

η=■=■≈96.2%。