高中物理 功和能

[答案] 302.94 J
225 J
77.94 J 返回
[借题发挥]
功的原理告诉我们，使用任何机械都不能省功，做
一定量的功要省力就要增大做功时的位移，而要减小做
功时的位移就要多用力。
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1．一个人用杠杆提升一重为500 N的重物，手下降1 m，重物
被举高0.2 m。该过程中人做了多少功？人的作用力多大？
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机械功的原理 [自学教材] 1．输入功、输出功和损失功 输入功 输出功 损失功 三者关系 动力 对机械所做的功W动，也就是W总 克服 有用阻力 所做的功，即W有用 克服 额外阻力 所做的额外功，即W额外 W动＝W阻＝W有用＋W额外 或W输入＝W输出＋W损失
2．机械功原理 使用任何机械时， 动力 对机械所做的功总是等于机械克 服 阻力 所做的功。也就是说，使用任何机械都 不省功 。 返回
能逐渐增大，所以此过程是（重力）势能转化为动能的过程； 运动员入水后，受水的阻力的作用，运动员的（重力）势能 和动能都要减小，这部分能量要转化为水和运动员的内能。 答案：见解析
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(1)利用斜面可以省力但不能省功。 (2)推力做的功是动力做的功，克服摩擦阻力做的功是损 失的功。 返回
[解析]
对物体受力分析如图所示。
N＝mgcosθ， 3 f＝μN＝μmgcosθ＝0.2×30×10× N＝51.96 N 2 F＝f＋mgsinθ＝201.96 N W 动＝FL＝201.96×1.5 J＝302.94 J 1 W 输出＝W 有用＝mgLsinθ＝30×10×1.5× J＝225 J 2 根据功的原理 W 动＝W 输出＋W 损失 得 W 损失＝W 动－W 输出＝302.94 J－225 J＝77.94 J 或 W 损失＝fL＝51.96×1.5 J＝77.94 J
(
)
D．能量从一种形式转化为另一种形式时，可以用功来量 度能量转化的多少
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解析：力对物体做了多少功，物体的能量就增加了多少，
但不能说物体就具有多少能，A错误；能量反映的是物体
具有对外做功本领的大小，而不是反映物体对外做功的
多少，B错误；功是能量转化的量度，物体做了多少功，
就有多少能量发生了转化，并不是能量消失了，C错误，
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2．应用
根据功的原理，使用任何机械都不能省功，但增大做
功时的位移可以省力，增大做功时的作用力可以省位移， 有些机械不省力也不省位移，但能改变做功方式，改善我 们的工作环境。 (1)省力机械：扳手、千斤顶、螺丝刀、开瓶器、斜
面等。
(2)省位移的机械：理发剪、自行车、筷子、渔竿等。 (3)不省力也不wk.baidu.com位移但改变工作方式的机械：定滑轮、 等臂杠杆等。 返回
D正确。
答案：D 返回
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机械功原理的应用 [例1] 如图1－2－1所示，将一质量为
30 kg的物体沿斜面匀速推到顶部，斜面长 为L＝1.5 m，倾角θ＝30°，物体与斜面之 间的动摩擦因数是0.2。求在使用斜面的过 图1－2－1
程中动力做的功、输出功和损失的功。(g取10 m/s2)
[思路点拨] 解此题要注意以下两点：
1．使用简单机械时 A．可以省力，可以省距离，也可以省功
(
)
B．可以省力，多移动距离，也可以省功
C．只能省功，但不能省力、省距离 D．可以省力，但不能省功 解析：机械功的原理告诉我们，使用任何机械都不能省 功，故A、B错误；我们可以通过多移动距离达到省力的
目的，故C错误，D正确。
答案：D 返回
功和能的转化 1．能量 [自学教材]
表示一个物体具有对其他物体 做功 的本领。
2．功能关系 做功的过程就是能量 转化 的过程，做了多少功，就 有多少 能量 发生了转化，因此，功是 能量转化 的量度。 3．机械的作用
人在使用机械做功时，做功的机械是将能量从一个物 体传递或 转移 到另一个物体，或将能量从一种形式转化为
另一种 形式。 返回
理解教 材新知 第 1 章
知识点一 知识点二
第 2 节
把握热 点考向
考向一 考向二
应用创 新演练
随堂基础巩固 课时跟踪训练
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1．使用任何机械时，动力对机械所做 的功总是等于机械克服阻力所做的 功，即W动＝W阻＝W有用＋W额外。
2．使用任何机械都不能省功，做一
定量的功时，要省力就要增大做功的位移，而减小做功 时的位移就要多用力，实际上使用任何机械都费功。 3．做功的过程总是伴随着能量的转化，功是能量转化的量 度，做多少功就会有多少能量发生转化。
解析：直接用手举高重物做功 W2＝Gh＝500×0.2 J＝100 J； 用杠杆做功 W1＝Fs， 根据功的原理有： 1＝W2， W Gh 100 即 Fs＝Gh，则 F＝ s ＝ N＝100 N。 1
答案：100 J
100 N
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功、能转化关系的应用 [例2] 如图1－2－2表示撑竿跳运动的几个阶段：助跑、
水的全过程，有哪些能量发生了相互转化？
图1－2－3 返回
解析：跳水运动员在走板和起跳时要先使跳板上下振动，此 过程运动员将身体储存的化学能转化为跳板的（弹性）势能， 然后再将这一（弹性）势能转化为身体起跳的动能；运动员 离开跳板上升的过程，动能逐渐转化为（重力）势能；当运
动员从最高点下降时，（重力）势能逐渐减小，运动员的动
[重点诠释]
1．不能省功的含义
一是“等于”，也就是使用机械与不使用机械而直接用 手所做的功是相等的，这种机械称为理想机械。 二是“大于”，即使用机械要比不使用机械而直接用手 所做的功要多，也就是更费功，这种机械为非理想机械，
实际的机械由于其自身重力和摩擦，都会有无用功，因此
任何机械都是费功的机械，即非理想机械。
体都具有能量，能量是物体的固有属性，某种形式的运动
对应着相应形式的能，如由于机械运动而具有的能就称为 机械能。 返回
2．功和能的区别与联系
(1)区别：功是过程量，能是状态量。只能说处于某一状
态的物体(或系统)具有多少能，而不能说这个物体(或系统)具 有多少功，功是能量转化的量度。 (2)联系： ①能量有多种不同形式，且不同形式的能量可以相互转
[重点诠释]
1．对能量的认识 (1)意义：能量反映的是物体具有对外做功本领的大小，
而不是反映物体对外做功的多少。如一个物体对外做功的
本领很大，但它却没有对外做功，我们说该物体的能量还 是很大，也就是说，一个物体可以具有很大的能量，但它
不一定要对外做功。
(2)形式：能量具有各种不同的形式，如机械能、内能、 光能、化学能等。不同的运动形式对应不同的能。一切物
撑竿起跳、越横杆。试定性地说明在这几个阶段中的能量转 化情况。
[思路点拨] 量的转化。
图1－2－2 根据不同的运动阶段运动员的动作分析能
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[解析]
运动员在助跑阶段，身体中的化学能转化为
人和竿的动能；起跳时，运动员的动能和身体中的化学能 转化为人的重力势能，使人体上升至横杆以上；越过横杆
后，运动员的重力势能转化为动能。
[答案] 见解析
[借题发挥] 功是能量转化的量度。在分析具体问题时要注意有几 种形式的能量参与转化，有几个物体的能量参与转化，要
分析全面，不要有遗漏。
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2.如图1－2－3所示，跳板跳水运动员在弹离跳板后，先上升 到一定的高度，在空中完成一系列复杂而优美的动作后入 水。将运动员视为质点，请你分析一下从运动员起跳到入
化。不同形式的能量之间的转化通过做功来实现，即做功的
过程就是能量转化的过程。 ②做了多少功就有多少能量从一种形式转化为另一种形 式，即能量转化的多少可用做功的多少来量度。 返回
2．有关功和能，下列说法正确的是 A．力对物体做了多少功，物体就具有多少能 B．物体具有多少能，就一定能做多少功 C．物体做了多少功，就有多少能量消失