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  4. 功的概念

(6分)在新农村建设中,小张要将沙子运到6m,高三楼施工处,用如图所示的滑轮组.已知:沙子重为500N,装沙的桶重80N,动滑轮重为20N,(g取10N/kg)求:(1)小张做的有用功多大?(2

一、题文

(6分)在新农村建设中,小张要将沙子运到6m,高三楼施工处,用如图所示的滑轮组.已知:沙子重为500N,装沙的桶重80N,动滑轮重为20N,(g取10N/kg)求:

(1)小张做的有用功多大?
(2)不考虑绳重和摩擦,该滑轮组的机械效率多大?
(3)实际工作中,绳重和摩擦不能忽略,现知道将500N的沙子运上三楼克服绳重和摩擦做的额外功为120J,则实际工作中的拉力多大?

考点提示:功的概念

二、答案

(1)小张做的有用功W有用=Gh=500N×6m=3000J;(2)W额外=(G+G)h=(80N+20N)×6m=600J,滑轮组的机械效率;(3)拉力做的总功W=W有用+ W额外+W=3000J+600J+120J=3720J,拉力F=W/s=3720J/12m=310N。

试题分析:由题意知:沙子重为G=500N,装沙的桶重G=80N,动滑轮重为G=20N,高度h=6m,则:(1)小张做的有用功W有用=Gh=500N×6m=3000J;(2)不考虑绳重和摩擦时,W额外=(G+G)h=(80N+20N)×6m=600J,滑轮组的机械效率;(3)实际工作中,克服绳重和摩擦做的额外功为W=120J,拉力通过的距离s=2×6m=12m,拉力做的总功W=W有用+ W额外+W=3000J+600J+120J=3720J,拉力F=W/s=3720J/12m=310N。

三、考点梳理

知名教师分析,《(6分)在新农村建设中,小张要将沙子运到6m,高三楼施工处,用如图所示的滑轮组.已知:沙子重为500N,装沙的桶重80N,动滑轮重为20N,(g取10N/kg)求:(1)小张做的有用功多大?(2》这道题主要考你对 功的概念 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:功的概念

考点名称:功的概念
  • 功的定义:
    必须有作用在物体上的力,且物体在这个力的方向上通过一段距离,就说这个力对物体做了机械功,简称做功;

    功的两个要素:
    一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上通过的距离。
  • 以下三种情况下力对物体不做功:
    (1)靠惯性运动的物体没有力对它做功。例如:某同学踢足球,球离开脚后飞出10m远,足球飞出10m 远的过程中,人做功为零。

    (2)物体受到力的作用,但没有移动距离,也就不可能在力的方向上通过距离,力对物体不做功。如:一辆汽车停止在路边,一个人用很大的力却没有推动它。推力对汽车不做功。

    (3)物体受到力的作用,同时也运动了一段距离,但两者相互垂直,即在力的方向上没有通过距离,这个力也没有对物体做功。如手提水桶在水平面上运动一段距离,水桶虽然受到手的提力作用,但是由于手提桶的力的方向始终竖直向上,跟水平地面垂直,所以在水平面上走得再远,手的提力对水桶也没有做功。
  • 功和机械能知识梳理:
  • 如何判断力对物体是否做功:
        判断力对物体是否做功,可以从物体在力的作用下,在该力的方向上是否移动了距离来进行判断。
        如冰块在光滑冰面上匀速滑动,水平方向上没有受到力的作用,只是在竖直方向上受重力和支持力;因此,水平方向上没有力对冰块做功,而竖直方向上,重力、支持力的方向都与冰块运动的方向垂直,所以重力、支持力也没有对冰块做功。
        人用力推车,对车有水平推力,且车沿水平方向通过了距离,符合做功的两个要素,推力做了功。

    例1教学大楼每层楼高为3m,小明提着一重 50N的箱子,沿楼梯从一楼登上三楼,再沿三楼水平走廊走了4m进入教室,从一楼到教室过程中小明对箱子做的总功为(   )
    A.0J  B.300J  C.450J  D.500J

    解析:本题包括两个过程,一是小明将50N的箱子提高6m,人对箱子的拉力是50N,箱子在拉力方向上移动6m的距离,根据W=Fs=50N×6m= 300J;另一过程是提着箱子在水平走廊走了4m,拉力和箱子移动距离的方向垂直,在这一过程中人没有做功。

    答案:B

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