第十四章功和机械能

第十五章功和机械能

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1．知道机械功的概念和功率的概念。能用生活、生产中的实例解释机械功的含义。

2．结合实例认识功的概念，知道做功的过程就是能量转化过程；

3．知道动能和势能，能用实例说明物体的动能和势能以及它们的转化；知道机械能的概念，能用实例说明机械能和其他形式的能的转化。

4．尝试用能量转化与守恒的观点分析物理问题。

5．结合实例理解功率的概念，了解功率在实际中的应用，知道机械功率的概念，能简单计算机械功率。

6．能区分总功、有用功、额外功，理解机械效率。

7．了解机械使用的历史了展过程，认识机械的使用对社会发展的作用。

【知识要点导学】

一、知识要点

1、功包含两个必要因素：一个是作用在物体上的，另一个是物体在这个方向上。

2、在物理学中，把与的乘积叫做功。计算公式为：

功在国际单位中的单位：。使用任何机械都，这叫做功的原理。

3、为达到目的，必须要做的功叫做，而为达到目的，不得不多做的功叫

把和的总和叫总功。

4、和的比值叫机械效率。机械效率总是小于1。

5、单位时间内所做的功叫做；它是用来表示做功的快慢。在国际单位中，单位为：。

6、物体由于而具有的能，叫做动能；质量相同的物体，越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，越大，它的动能越大。

7、势能分为两种：物体由于被举高而具有的能量叫，质量相同的物体，越大，它的势能越大；高度相同的物体，越大，它的势能越大。物体由于所具有的能叫做弹性势能。它的大小与有关

8、和之和称为机械能。动能和势能可以相互转化。如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总和。

二、要点梳理

（一）功：

正确理解“作用在物体上的力”和“物体在力的方向上通过的距离”，①是做功的两个必要因素，必须同时满足，缺一不可。②有力没有距离（劳而无功），或者有距离没有力（不劳无功），这些力都没有对物体做功；特别要注意有力又有距离，但力的方向与距离垂直时，力也没有做功，例如：物体沿水平地面而运动时，支持力和重力都不做。③物体在力的方向上通过的距离，不一定是物体运动的实际距离，如提一袋米上楼梯，提力方向移动的距离是指竖直方向上的距离，而不是楼梯的实际长度。

（二）正确理解功率的概念及功率与机械效率的区别：

1、功率大小与做功多少无关，而是由做功多少和做功时间的长短共同决定的，是反映物体做

功快慢的物理量。功率越大，表示功越快，但所做的功并不一定越多；对于功、功率、时间三个物理量，只有其中两个因素确定了，才能确定第三者的大小。

2、功率和机械效率是两个完全不同的物理量，功率反映做功的快慢，机械效率则是反映有用功

在总功中所占的比例，它们之间没有必然的联系，功率大的机械，效率不一定高，反之效率高的机械，功率不一定大，两者不能混为一谈。

（三）功和能：

1、物体能够对外做功，表明这个物体具有能量。特别要注意的是：正在做功的物体，说明具有

能量，但没有做功的物体，并不是说它不具有能量。

2、力做功的过程是能量发生转化的过程。高处的物体落下，重力做了功，物体的重力势能减小、

而转化为了动能。

（四）机械效率：

有用功和总功在具体的实例中可以从这个角度区分：有用功就是不用任何机械，而直接对物体所做的功；总功就是使用了机械之后，动力所做的功。如用滑轮组提起货物的过程：有用功就是不用滑轮组，直接提起物体所做的功即Gh，而用滑轮组拉绳子的自由端，所做的功Fs就是总功。（五）机械能是动能和势能的统称，运动物体的动能跟它的势能的总和就是这个物体的机械能。如果没有摩擦和介质阻力，只有重力做功，物体的机械能将保持不变。例如：货物被起重机匀速提升的过程中，货物的动能不变，重力势能增加，故其机械能也增加；一个在空中自由下落的物体（不考虑空气阻力），重力势能减少，动能增加，是重力势能转化为动能，但物体机械能总量保持不变。

三、实验技能：

1、《斜面的机械效率》①猜想：人们通过斜面拉动物体向上运动，需要克服摩擦阻力做功，因此斜面的机械效率必然与摩擦阻力做功的多少有关。摩擦阻力的大小由压力及接触面的粗糙程度决定，所以压力及接触面的粗糙程度都会影响到机械效率的高低。斜面的倾斜程度又会影响的物体对斜面的压力大小。综合以上分析：斜面的机械效率与斜面的粗糙程度和斜面的倾斜程度有关。②在此仅仅探究：斜面的倾斜程度与其机械效率的关系。在实验设计上则应用“控制变量法”进行，即控制斜面及木块的粗糙程度不变而改变斜面的倾斜程度。③需要测量的物理量的确定：使用斜面的目的是将物体升高，因此直接提物体所做的功就是有用功，这需要测量木块的重和物体升高的距离；通过斜面将物体升高，拉力所做的功则是总功，应测量拉力和斜面的长度。当然在拉动木块运动时应保持匀速才能测出稳定的拉力。④实验结论：斜面越倾斜，机械效率越高。

2、《动能的大小与什么因素有关？》《重力势能的大小与什么因素有关？》这两个实验的共同点是都是采用了“控制变量法”进行探究的。在实验设计中需要解决的两个问题是：①通过什么现象来确定物体的动能或势能的大小？②如何能实现对相关因素（如高度、速度）的控制？

【典型例题点评】

例1、（05.广州）教学大楼每层楼高为３m，小明提着一重为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进入课室，从一楼到课室过程中小明对箱做的总功为

Ａ．0 J Ｂ．300 J Ｃ．450 J Ｄ．500 J

分析与解：小明在登上3楼的过程，提力做功： F=G，S=2h=6m, W=FS=300J.

在水平走廊走时，因为提力与运动的方向垂直，所以提力不做功。因此从一楼到教室，小明做的总功为300J。

正确答案：B。

点评：此题重点考察功的两要素和功的计算，在计算某个力做功时，应先判断这个力是否做功，确定这个力的方向上移动的距离，切记力的方向上通过的距离不一定是物体运动的实际距离。

例2、（05.广州）下列说法中正确的是

Ａ．机械效率越高，机械做功一定越快Ｂ．做功越多的机械，机械效率一定越高

Ｃ．功率越大的机械做功一定越多Ｄ．做功越快的机械，功率一定越大

分析与解：功率是反映做功快慢的物理量，大小等于做功的多少与时间的比值。机械效率则是反映在使用机械时，有用功在总功中占的百分比。A机械效率高，不能说明机械做功快。B、做功多的机械，同样不能说明机械效率高。C功率越大，只说明机械做功快，而不能说明做功多。

正确答案：D

点评：此题主要考察考生对功率、机械效率在两个物理量的理解。它

们都与功相关，但它们分别描述功的不同方面的特性，无法进行大小

的比较。

例3、（05.南宁）图14-1所示，小球由静止从轨道最高处的A点滚

下到最低处B点时，下列说法中正确的是（）

A.小球在A点时只有动能，没有重力势能

B.小球在A点时只有重力势能，没有动能