第10讲.功和机械能doc

第十讲《功和机械能》专题
一、知识疏理
（一）、功
1．力学里所说的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的_______；二是物体在力的方向上通过_________。

2．不做功的三种情况：____________、_____________、______________。

对应练习：某同学踢足球，球离脚后飞出10m远，足球飞出10m的过程中人做功吗？为什么？
3．力学里规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。

公式：
________。

4．功的单位：_______，把一个鸡蛋举高1m，做的功大约是0．5J。

5．应用功的公式注意：①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；②公式中S一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。

③功的单位“焦”（1牛·米=1焦）。

（二）、功的原理
1．内容：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功；即：使用任何机械都不________。

2．说明：（请注意理想情况功的原理可以如何表述？）
①功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。

②功的原理告诉我们：使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。

③使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。

④我们做题遇到的多是理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）理想机械：使用机械时，人们所做的功（FS）=直接用手对重物所做的功（Gh）。

3．应用：斜面
①理想斜面：斜面光滑；
②理想斜面遵从功的原理；
③理想斜面公式：FL=Gh，其中：F：沿斜面方向的推力；L：斜面长；G：物重；h：斜面高度。

如果斜面与物体间的摩擦为f，则：FL=fL+Gh；这样F做功就大于直接对物体做功Gh。

（三）、机械效率
1．有用功：定义：对人们有用的功。

公式：_____________（提升重物）=W总－W额=ηW总
斜面：W有用=Gh
2．额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功。

公式：W额=W总－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）
斜面：W额=fL
3．总功：定义：有用功加额外功或动力所做的功
公式：W总=W有用＋W额=FS= W有用／η
斜面：W总= fL+Gh=FL
4．机械效率：
①定义：有用功跟总功的比值。

②公式：斜面：
定滑轮：
动滑轮：
滑轮组：
③有用功总小于总功，所以机械效率总小于______。

通常用百分数表示。

某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。

④提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。

5．机械效率的测量：
①原理：
②应测物理量：
钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S。

③器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需_________、________________。

④步骤：必须__________拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。

⑤结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：
A、动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。

B、提升重物越重，做的有用功相对就多。

C、摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。

绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。

（四）、功率
1．定义：___________________________。

2．物理意义：表示____________的物理量。

3．公式：
4．单位：基本单位_______；常用单位_______________________。

换算：_______________________________________。

某小轿车功率66kW，它表示：小轿车1s内做功66000J。

5．机械效率和功率的区别：
功率和机械效率是两个不同的概念。

功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。

（五）、机械能
1、动能和势能
（1）能量：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能。

理解：①能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量。

②一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已经做功”。

如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功。

也不一定要做功。

（2）．知识结构：
（3）．机械能：_______和_________统称为机械能。

理解：①有动能的物体具有机械能；②有势能的物体具有机械能；③同时具有动能和势能的物体具有机械能。

2、动能和势能的转化
二、课堂提升
（一）、选择题（1-6小题单选、7-9小题多选）
1．下列说法中正确的是（）
A．足球在草坪上沿水平方向向前滚动，重力对足球做了功
B．石块从高处下落，重力对石块做了功
C．举重运动员把杠铃在空中停留3s，人对杠铃做了功
D．推出去的铅球在空中运动过程中，推力对铅球做了功
2．下列关于功率的说法中，正确的是（）
A．做功越多的则功率越大 B．功率越大的机械，其效率越高
C．功率越大的机械越省力 D．功率越小的机械做功不一定少
3．甲、乙两汽车在同一水平路面上以相同的速度行驶，则（）
A．两汽车具有的动能一定相同 B．两汽车具有的机械能一定相同C．甲汽车的动能一定不会小于乙汽车的动能 D．两汽车可能具有相同的机械能
4．如图所示，m A＞m B＞m C，三个物体在同样大小的力F的作用下，都沿着力F 的方向移动距离s，比较F对三个物体所做的功，结论是（）
A．三次做功一样多 B．对A做的功多 C．对B做的功多 D．对C做的功多5．如图所示，小明分别用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面，用甲滑轮所做的总功为W1，机械效率为η1；用已滑轮所做的总动为W2，机械效，若不计绳重与摩擦，则（）
率为η
2
A．W1= W2η1=η2B．W1= W2η1＜η2
C．W1＜W2 η1＞η2D．W1＞W2η1＜η2
6．建筑工地上，起重机几分钟内就能把所需的砖送到楼顶，如果人直接用滑轮组来提升则需要几个小时，其原因是（）
A．起重机的功率大，做功多 B．起重机的机械效率高，做功慢
C．起重机的功率大，做功快 D．起重机的机械效率高，做功多
7．下列哪种机械是不可能存在的（）
A．机械效率等于1的机械 B．做功慢，但机械效率高的机械C．机械效率低，但做功多的机械 D．即省力又省功的机械
8．从高空静止释放一物体，不计空气阻力，释放时物体的机械能是500J，那么（）
A．释放时物体的重力势能小于500J B．下落过程中物体的机械能不变C．物体落地时的动能是500J D．物体落地时的机械能大于500J 9．下列过程中，属于势能转化为动能的是（）
A．滚摆下降的过程 B．用力拉长弹弓橡皮条的过程
C．弹簧枪将“子弹”射出去的过程 D．跳水运动员将跳板踏弯的过程（二）、填空题
10．重500N的物体，在100N的水平拉力作用下，沿水平地面以0.5m/s的速度匀速运动10s。

在这个过程中，重力所做的功是_______J，拉力做功的功率是________w。

11．如图所示，重500Ｎ的物体与地面间的摩擦力为144Ｎ，为使物体匀速移动6ｍ，必须在绳的自由端加60Ｎ的水平拉力。

那么拉力做的有用功是______J，此滑轮组的机械效率为__ ___。

（三）、实验题
12、如图所示，下面是某同学做探究“斜面的机械效率与斜面的粗糙程度、斜面的倾斜程度的关系”实验时，得到如下实验数据。

（1）此探究实验是采用了____________的物理研究方法。

（2）请将上表中空格补充完整。

（3）请你根据表中的实验数据，得出要探究的实验结论：
结论一：___________________________________________________
结论二：________________________________________________________
（四）计算题
13．桑塔拉2000轿车的质量是1.6t，它以108km/h的速度在水平路面上匀速行驶20min，轿车受到的阻力是车重的0.1倍。

求轿车在这段时间内：
（1）发动机的牵引力F；
（2）发动机所做的功W；
（3）发动机的功率P。

（g取10N/kg）
14．小明做“测滑轮组机械效率”实验时，用图中所示的滑轮，组装成滑轮组，请在图中画出使用该滑轮组时最省力的绕法。

用此滑轮组将重为3.6N的物体匀速提起时，拉力的功率为0.36W，滑轮组的机械效率为75%。

（忽略摩擦及绳重）
求：
（1）绳子自由端移动的速度和动滑轮的总重。

（2）若用此滑轮组提起小于3.6N的重物时，其机械效率将如何改变？说明理由。