机械功和机械能的原理分析
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物理·新课标（RJ）
┃典例精析把方向┃
典例1：做功的两个必要因素 例1 下列实例中，力对物体没有做功的是( B ) A．起重机吊起重物 B．马拉车，车未动 C．跳水运动员从跳台跳下 D．举重运动员，将杠铃举起
物理·新课标（RJ）
[解析]判断做功一看是否有力作用在物体上，二看物体是 否在力的方向上通过距离。A中，起重机对重物有力的作用， “吊起”是通过了距离。D 同理。跳水运动员受到的重力向下 且移动了距离，故重力做功，C对。B中车没有移动距离，故 力没有做功。
十一章机械功和机械能
复习目标
1、做功的两个必要因素 2、机械功的计算公式：W=FS 3、功率的概念:P=W/t 4、机械功的原理 5、有用功和总功，机械效率 6、动能、势能的初步概念，动能、势能可以相互转化
┃思维感悟成体系┃
定义
公式和 单位
功
必要 条件
功和 功率
定义、 公式和
单位
物理 意义
功率
机械能
物理·新课标（RJ）
3．功率 功 率 是 指 做功多少与所用时间的比 。它 表 示做功 快慢 的做＝W—物功t ＝6理6F量0v0。可0 例J知，如，公，当式某速：小度P轿越＝车小Wt—功时，率，对6产于6生k功W的率，拉一它力定表越的示大机：，械小，轿由车公1式s P内 例如，汽车载重上坡时，要挂低挡来获得较大的拉力。
物理·新课标（RJ）
典例3：机械能的探究 例3 在学习势能知识时，小明同学猜想物体的重力势能的 大小可能与以下三个因素有关：①物体高度，②物体质量大小， ③物体所处地理位置。为了证明自己的猜想，首先决定对因素 ①进行验证。他把橡皮泥平铺在水平面上，让1个小球从不同高 度自由下落，记录结果如表所示：
知识点拨： 力做功必须是有力作用在物体上，且物体在力的方向上通 过一段距离，力与距离垂直时不做功，力与距离不同时发生不 做功，有力没有距离不做功，有距离没有力时也不做功。
物理·新课标（RJ）
典例2:功率的测量
例2 如图11－1所示，粗略测量小明同学引体向上运 动的功率时，下列物理量不需要测量的是( B )
物理·新课标（RJ）
2．功的原理 事实告诉我们，使用扳手拧螺丝要省力必须费 距离 ， 钓鱼时要省距离必须 费力 ，既 省力又省距离 的机械是没 有的。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： 使用任何机械都不省功 。 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。 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)： 使用机械时，人们所做的功(Fs) 等于 直接用手对重物所做 的功(Gh)。
物理·新课标（RJ）
┃实战演习成高手┃
1．两名举重运动员，甲比乙高，如果他们举起相同质量的 杠铃所用的时间相等，如图11－2所示，则( B )
图11—2
A．甲运动员做功较多，功率较小 B．甲运动员做功较多，功率较大 C．甲运动员做功较多，他们的功率相等 D．甲、乙运动员做功相等，功率相等
物理·新课标（RJ）
分类
动能 势能
定义
决定 因素
重力 势能
决定 因素
Βιβλιοθήκη Baidu
转化 机械能守恒
物理·新课标（RJ）
┃回眸教材析知识┃
1．功的必要因素 某同学踢足球，球离脚后飞出10 m远，足球飞出10 m的过 程中人不做功。力学里规定：功等于 力与物体在力的方向上通 过的距离的乘积 。功包括两个必要因素：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。不做功的 三种情况： 有力无距离 ，例如提重物却没有提起；有距离 无力，如踢出去的足球在地面上滚动过程；力和距离垂直，例 如物体在水平冰面上滑行，水平方向没有力做功，此时虽然有 重力作用在物体上，但重力没有做功。
[解析]在杠铃重力相同的情况下，举得越高，做的功越 多。做功时间相同，做功多的功率大。
物理·新课标（RJ）
2．如图11－3所示，AB＝3AE，AC＝2AE，AD＝ 1.5AE，若把物体从斜面底部沿AB、AC、AD三个斜面匀 速拉到顶端A时，(不计摩擦)则( D )
图11—1
A．小明的质量 B．单杠的高度 C．每次身体上升的高度 D．做引体向上的时间
物理·新课标（RJ）
[解析]测定功率的大小需要测量功的大小与时间的大小， 而功的大小可以测出人的质量大小与引体时身体上升的高度， 然后算出功率的大小，因此不需要测单杠的高度。
知识点拨： 根据功率的计算公式P＝—Wt ，测量功率需要得到功和对 应做功所需要的时间，本题小明同学做引体向上运动，克服 重力做功，即W＝Gh，整理公式可得P＝—Gt—h 所以测量的物 理量是人的重力(可由人的质量计算得出)，人上升的高度以 及做功消耗的时间。
物理·新课标（RJ）
(1)该同学依据 橡皮泥凹痕深浅程度 判断重力势能的 大小；
(2)本实验的结论是 同一物体高度越高重力势能越大 ； (3)若想对因素②进行验证，你认为实验中应控制的变量 是 高度和实验地点(地理位置) 。
方法点评： 间接法是物理学中重要的探究方法之一，就是将不容易直 接得到的结论通过间接方式体现出来。本题通过间接的作用效 果来显示重力势能的大小与哪些因素有关，探究的过程中要注 意条件的变化，即小球从不同高度自由下落，也是控制变量法 的应用体现。
物理·新课标（RJ）
4．机械能及其转化 荡秋千时，人处于最高点时，由于人被举高而具有 重力 势 能，下降过程中，高度 减小 ，重力势能减小，速度逐 渐增大，动能 增大 ，即人的重力势能向动能转化，到达最 低点，人的速度最大，动能最大，高度最小，重力势能最小， 继续向最高点上升过程中， 动 能又转化为 重力势 能， 再次到达最高点时，动能减小到零，转化为的重力势能最大。 转化过程中，若没有能量损失，机械能的总量不变，即两者之 和不变，这就是机械能守恒。 动能不仅与速度有关，还与物体的质量有关，速度相同时， 质量越大，动能越 大 ；同速行驶的火车动能大于汽车的动 能。重力势能不仅与高度有关，还与物体的质量有关，高度相 同时，质量越大，重力势能也越 大 ，高度相同的铁钉和铁 锤，铁钉重力势能要 小于 铁锤的重力势能。
┃典例精析把方向┃
典例1：做功的两个必要因素 例1 下列实例中，力对物体没有做功的是( B ) A．起重机吊起重物 B．马拉车，车未动 C．跳水运动员从跳台跳下 D．举重运动员，将杠铃举起
物理·新课标（RJ）
[解析]判断做功一看是否有力作用在物体上，二看物体是 否在力的方向上通过距离。A中，起重机对重物有力的作用， “吊起”是通过了距离。D 同理。跳水运动员受到的重力向下 且移动了距离，故重力做功，C对。B中车没有移动距离，故 力没有做功。
十一章机械功和机械能
复习目标
1、做功的两个必要因素 2、机械功的计算公式：W=FS 3、功率的概念:P=W/t 4、机械功的原理 5、有用功和总功，机械效率 6、动能、势能的初步概念，动能、势能可以相互转化
┃思维感悟成体系┃
定义
公式和 单位
功
必要 条件
功和 功率
定义、 公式和
单位
物理 意义
功率
机械能
物理·新课标（RJ）
3．功率 功 率 是 指 做功多少与所用时间的比 。它 表 示做功 快慢 的做＝W—物功t ＝6理6F量0v0。可0 例J知，如，公，当式某速：小度P轿越＝车小Wt—功时，率，对6产于6生k功W的率，拉一它力定表越的示大机：，械小，轿由车公1式s P内 例如，汽车载重上坡时，要挂低挡来获得较大的拉力。
物理·新课标（RJ）
典例3：机械能的探究 例3 在学习势能知识时，小明同学猜想物体的重力势能的 大小可能与以下三个因素有关：①物体高度，②物体质量大小， ③物体所处地理位置。为了证明自己的猜想，首先决定对因素 ①进行验证。他把橡皮泥平铺在水平面上，让1个小球从不同高 度自由下落，记录结果如表所示：
知识点拨： 力做功必须是有力作用在物体上，且物体在力的方向上通 过一段距离，力与距离垂直时不做功，力与距离不同时发生不 做功，有力没有距离不做功，有距离没有力时也不做功。
物理·新课标（RJ）
典例2:功率的测量
例2 如图11－1所示，粗略测量小明同学引体向上运 动的功率时，下列物理量不需要测量的是( B )
物理·新课标（RJ）
2．功的原理 事实告诉我们，使用扳手拧螺丝要省力必须费 距离 ， 钓鱼时要省距离必须 费力 ，既 省力又省距离 的机械是没 有的。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： 使用任何机械都不省功 。 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。 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)： 使用机械时，人们所做的功(Fs) 等于 直接用手对重物所做 的功(Gh)。
物理·新课标（RJ）
┃实战演习成高手┃
1．两名举重运动员，甲比乙高，如果他们举起相同质量的 杠铃所用的时间相等，如图11－2所示，则( B )
图11—2
A．甲运动员做功较多，功率较小 B．甲运动员做功较多，功率较大 C．甲运动员做功较多，他们的功率相等 D．甲、乙运动员做功相等，功率相等
物理·新课标（RJ）
分类
动能 势能
定义
决定 因素
重力 势能
决定 因素
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转化 机械能守恒
物理·新课标（RJ）
┃回眸教材析知识┃
1．功的必要因素 某同学踢足球，球离脚后飞出10 m远，足球飞出10 m的过 程中人不做功。力学里规定：功等于 力与物体在力的方向上通 过的距离的乘积 。功包括两个必要因素：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。不做功的 三种情况： 有力无距离 ，例如提重物却没有提起；有距离 无力，如踢出去的足球在地面上滚动过程；力和距离垂直，例 如物体在水平冰面上滑行，水平方向没有力做功，此时虽然有 重力作用在物体上，但重力没有做功。
[解析]在杠铃重力相同的情况下，举得越高，做的功越 多。做功时间相同，做功多的功率大。
物理·新课标（RJ）
2．如图11－3所示，AB＝3AE，AC＝2AE，AD＝ 1.5AE，若把物体从斜面底部沿AB、AC、AD三个斜面匀 速拉到顶端A时，(不计摩擦)则( D )
图11—1
A．小明的质量 B．单杠的高度 C．每次身体上升的高度 D．做引体向上的时间
物理·新课标（RJ）
[解析]测定功率的大小需要测量功的大小与时间的大小， 而功的大小可以测出人的质量大小与引体时身体上升的高度， 然后算出功率的大小，因此不需要测单杠的高度。
知识点拨： 根据功率的计算公式P＝—Wt ，测量功率需要得到功和对 应做功所需要的时间，本题小明同学做引体向上运动，克服 重力做功，即W＝Gh，整理公式可得P＝—Gt—h 所以测量的物 理量是人的重力(可由人的质量计算得出)，人上升的高度以 及做功消耗的时间。
物理·新课标（RJ）
(1)该同学依据 橡皮泥凹痕深浅程度 判断重力势能的 大小；
(2)本实验的结论是 同一物体高度越高重力势能越大 ； (3)若想对因素②进行验证，你认为实验中应控制的变量 是 高度和实验地点(地理位置) 。
方法点评： 间接法是物理学中重要的探究方法之一，就是将不容易直 接得到的结论通过间接方式体现出来。本题通过间接的作用效 果来显示重力势能的大小与哪些因素有关，探究的过程中要注 意条件的变化，即小球从不同高度自由下落，也是控制变量法 的应用体现。
物理·新课标（RJ）
4．机械能及其转化 荡秋千时，人处于最高点时，由于人被举高而具有 重力 势 能，下降过程中，高度 减小 ，重力势能减小，速度逐 渐增大，动能 增大 ，即人的重力势能向动能转化，到达最 低点，人的速度最大，动能最大，高度最小，重力势能最小， 继续向最高点上升过程中， 动 能又转化为 重力势 能， 再次到达最高点时，动能减小到零，转化为的重力势能最大。 转化过程中，若没有能量损失，机械能的总量不变，即两者之 和不变，这就是机械能守恒。 动能不仅与速度有关，还与物体的质量有关，速度相同时， 质量越大，动能越 大 ；同速行驶的火车动能大于汽车的动 能。重力势能不仅与高度有关，还与物体的质量有关，高度相 同时，质量越大，重力势能也越 大 ，高度相同的铁钉和铁 锤，铁钉重力势能要 小于 铁锤的重力势能。