2010-08-14第十五章功和机械能

1第十五章《功和机械能》2010-08-14首先：知识点及其易错点巩固一、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力；二是物体在力的方向上通过的距离。2、不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。巩固：☆某同学踢足球，球离脚后飞出10m远，足球飞出10m的过程中人不做功。（原因是足球靠惯性飞出）。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：W=FS4、功的单位：焦耳，1J=1N·m。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”（牛·米=焦），不要和力和力臂的乘积（牛·米，不能写成“焦”）单位搞混。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：使用任何机械都不省功。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：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1。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S③器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。④步骤：必须匀速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。2四、功率：1、定义：单位时间里完成的功2、物理意义：表示做功快慢的物理量。3、公式：=Fv4、单位：主单位W常用单位kWmW马力换算：1kW=103W1mW=106W1马力=735W某小轿车功率66kW，它表示：小轿车１s内做功66000J5、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(一)、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、机械能：动能和势能统称为机械能。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。(二)、动能和势能的转化1、动能和重力势能间的转化规律：①质量一定的物体，如果加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能；②质量一定的物体，如果减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能；2、动能与弹性势能间的转化规律：①如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能；②如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。3、动能与势能转化问题的分析：⑴首先分析决定动能大小的因素，决定重力势能（或弹性势能）大小的因素——看动能和重力势能（或弹性势能）如何变化。⑵还要注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大——如果除重力和弹力外没有其他外力做功（即：没有其他形式能量补充或没有能量损失），则动能势能转化过程中机械能不变。⑶题中如果有“在光滑斜面上滑动”则“光滑”表示没有能量损失——机械能守恒；“斜面上匀速下滑”表示有能量损失——机械能不守恒。(三)、水能和风能的利用水电站的工作原理：利用高处的水落下时把重力势能转化为动能，水的一部分动能转移到水轮机，利用水轮机带动发电机把机械能转化为电能。练习：☆水电站修筑拦河大坝的目的是什么？大坝为什么要设计成上窄下宽？答：水电站修筑拦河大坝是为了提高水位，增大水的重力势能，水下落时能转化为更多的动能，通过发电机就能转化为更多的电能。然后：经典题检测1.一个人用同样大小的水平拉力拉着木箱，分别在光滑和粗糙的两种水平地面上前进相同的距离，关于拉力所做的功，下列说法中正确的是（）A．在粗糙地面上做功较多B．在光滑地面上做功较多C．两次做功一样多D．条件不够，无法比较32.阳阳在蹦床上做游戏，从高处落到蹦床上又被弹起．当她从接触蹦床床面到运动至最低点的过程中（忽略空气阻力的影响），以下说法正确的是（）A．阳阳的重力势能逐渐减小B．蹦床的弹性势能逐渐增大C．阳阳的动能逐渐减小D．阳阳受到的合力先减小后增3.小红在学习中收集了一些与机械能有关的实例．如图所示，其中机械能增大的是（）4.图所示的四幅图中，说明小孩对物体做了功的是（）5.如图所示，将同一物体分别沿s1、s2、s3三个等高斜面匀速拉到顶部，且F1F2F3，则拉力所做的有用功为（）A.W1=W2=W3B.W1W2W3C.W1W2W3D.无法确定321Fsss甲GFGF乙6.如图所示，在相同时间里，用力F甲、F乙把等重的物体提升相同的高度，乙的动滑轮比甲重，比较它们的机械效率η甲、η乙和两力做功的功率P甲、P乙，则（）A.η甲η乙,P甲P乙B.η甲η乙,P甲P乙C.η甲η乙,P甲P乙D.η甲η乙,P甲P乙7.在学习了功率的知识后，三位同学想比较爬杆时谁的功率大．以下是他们讨论后得出的三套方案，其中可行的是（）①用相同的时间爬杆，测量出各自的体重和爬上杆的高度，即可比较功率大小②都爬到杆顶，测量出各自的体重和爬杆用的时间，即可比较功率大小4③爬杆后，测量出各自的体重、爬杆用的时间和爬上杆的高度，算出功率进行比较A．只有①B．①②C．①③D．①②③8.图所示情景是一种叫做蹦极的游戏，游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上，另一端固定在高处，然后从高处跳下，图中a点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，c点是游戏者所到达的最低点．对于游戏者离开跳台至最低点的这一过程，下列说法中正确的是（）A．游戏者的动能一直在增加B．游戏者减少的重力势能全部转化为动能C．游戏者通过a点之后，绳子具有弹性势能D．游戏者到c点时，他的动能为零9.汽车上陡坡时，一般要换低挡，使车速降低，这是为了（Ｃ）A.减小额外功B.增大功率C.增大牵引力D.增加有用功10.用如图所示的滑轮组将总质量为500g的钩码匀速上拉，不计摩擦和绳子的重力，弹簧测力计的读数是1.1N，两个动滑轮的重力是________N；滑轮组的机械效率为________.若用此滑轮组提升1000g的钩码，滑轮组的机械效率________.(填“不变”“变大”或“变小”,g=10N/kg)511.用如图所示的滑轮组吊起重物，不计绳重及摩擦．（1）当物重为150N时，绳端所用的拉力是60N，求此时滑轮组的机械效率是多少?（2）当所吊重物为300N时，10s内重物被匀速高2m时，绳端拉力做功的功率为多少?12.如图所示，在拉力F的作用下，重80N的物块A正以0.2m/s的速度在水平面上做匀速直线运动，此时弹簧测力计的读数为20N，该装置的机械效率为80%，求：（1）2s内，弹簧测力计的拉力对物块A所做的功；（2）拉力F的大小及拉力F做功的功率．13.如图3所示,均匀木棒AB长2米,重力为20牛,支点O,且OB为0.8米,杠杆A端置于桌面上.现有一个重力为10牛的球在水平力F的作用下从A点向右匀速运动,如果F大小为3牛且保持不变,求当小球运动到刚好使杠杆失去平衡时,力F所做的功.参考答案：CABDACABDCDC10题答案：0.591%变大11题答案：（1）83.3%（2）P=66W12题答案：（1）8J（2）50N，5W13题答杠杆刚好失去平衡时力F所做的功为4.8焦ABO