判断「做没做功」是选择题常客——提着水桶水平走路不做功、推而不动不做功;功率与机械效率的关系更是概念混搭重灾区,两者毫无必然联系这件事一定要刻进脑子。
功与功率
| 物理量 | 公式 | 单位与换算 |
|---|---|---|
| 功 W | W = Fs(力与沿力方向移动的距离) | 焦耳(J),1 J = 1 N·m |
| 功率 P | P = W ÷ t = Fv | 瓦特(W),1 kW = 10³ W |
| 做功两要素 | 作用在物体上的力;物体沿力的方向移动距离 | 缺一不可 |
三种不做功的情形
- 有力无距离:推箱子没推动,推力不做功
- 有距离无力(靠惯性运动):冰壶离手后在冰面滑行,推力已消失不做功
- 力与移动距离垂直:提着水桶在水平路上走,拉力竖直向上不做功
有用功、额外功、总功
| 名称 | 含义 | 举例(用滑轮组提升重物) |
|---|---|---|
| 有用功 W有 | 为达到目的必须做的功 | 克服物体重力做的功 W有 = Gh |
| 额外功 W额 | 并非需要但不得不做的功 | 提动滑轮、克服摩擦和绳重做的功 |
| 总功 W总 | 有用功与额外功的总和 | 动力(拉力)做的功 W总 = Fs |
机械效率
- 定义:有用功与总功的比值,η = W有 ÷ W总 × 100%
- 因为额外功不可能为零,机械效率总小于 1(100%)
- 机械效率与功率无关:效率高只说明有用功占比大,不代表做功快
- 提高机械效率的途径:减小摩擦、减轻动滑轮自重、增大提升的物重
辨析:功率大 = 机械效率高?
不是。功率表示做功的快慢,机械效率表示有用功占总功的比例,两者描述的是完全不同的两件事:大功率起重机能快速做功,但效率未必高。考题用「高效率的机器能省功吗」设坑——任何机械都不省功,省了力必然费距离,这是功的原理。