1、 第 15讲 功和机械能 功、功率 1.功 两个必 要因素 一是作用在物体上的 _；二是物体在 _上通过的距离 三种不 做功的 情况 不劳无功 物体没有受到力的作用，但由于惯性通过了一段距离 .例如 踢出去在空中运动的足球 不动无功 物体受到力的作用，但保持静止状态，即没有移动距离 .例如“推而不动”、“搬而未起” 劳而无功 物体受到力的作用，也移动了一段距离，但移动距离方向与力的方向垂直 .例如手提物体沿水平方向移动 功的 计算 文字式 功等于 _与 _的乘积 表达式 _ 单位 _，符号为 _,.1 J=1 N m 【 提示 】在利用功的计算公式进行计算时，力与物体移动的距离在方向上必须一致
2、 2 功率 定义 在物理学中，把 _与 _之比叫做功率 意义 表示物体 _的物理量 公式 P=_ 单位 基本单位是 _，符号是 _；工程技术上还常用 _，符号是 .单位的换算关系 :1 kW=_W,1 W=1 J/s 【 提示 】功率表示做功的快慢，功表示做功的多少 .一个力做功的多少由功率和时间两个因素决定，功率大的做功不一定多，做功多的功率也不一定大 .在分析功和功率的关系时，必须考虑时间的因素 . 机械效率 三 种 功 有用功 我们需要的，必须要做的功叫做有用功，用 W 有 表示 额外功 我们在做有用功的同时，我们还不得不做的功叫做额外功，用 W 额 表示 总功 有用功与额外功之和是总共
3、做的功叫做总功，用 W 总表示 .用公式表示为_ .机 械 效 率 定义 物理学中，将 _跟 _的比值叫做机械效率，用 _表示 表达式 _ 说明 机械效率是一个比值，通常用百分数表示，由于有用功总 _ 总功，故机械效率总 _ 机械效率的高低与使用机械是省力还是费力 _ 测 原理 _ 量滑轮组的机械效率 过程 沿 _方向 _拉动弹簧测力计使钩码升高，测出 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 结论 同一滑轮组，提升重物越重，机械效率越 _；提升相同重物，滑轮组越多，机械效率越 _，但越 _力 提高机 械效率 的方法 _动 滑轮的重；加润滑油，减小 _； _物重 动
4、能、势能 能 量 定义 物体能够 _，我们就说这个物体具有 _，简称 _ 单位 能量的单位是 _，符号是 _ 功与能量关系 一个物体能够做的 功越多，表示这个物体的能量越大 动能 定义 物体由于 _而具有的能，叫做动能 探究物体的动 能跟哪些因素 有关 探究方法：控制变量法、转换法，即物体动能的大小通过观察_来判断 实验过程：让同一钢球从不同的高度滚下，探究物体动能与其 _的关系； 让质量不同的钢球从同一滚下，目的是 _，探究物体动能和其质量的关系 结论：质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越大 重力 势能 定 义 物体由于 _ 而具有的能，叫做
5、重力势能 影响因素 物体的 _越大， _越高，它具有的重力势能就 _ 比较方法 相同质量时比较 _；举起相同高度时比较 _ 弹性 势能 定义 物体由于 _而具有的能，叫做弹性势能 影响 .因素 物体的 _越大，它具有的弹性势能 _ 【 提示 】一般而言，规定物体在“水平地面”上的重力势能为零 . 机械能及其转化 机械能 定义 _、 _和 _ 统称为机械能 单位 _，符号 _ 机械能 转化 动能与重力势能之间相互转化 转化的规律是减小的能量转化为增大的能量 动能与弹性势能之间相互转化 人造地球卫星能量转化 从近地点远地点： _能转化为 _能 从远地点近地点： _能转化为 _能 机械能 守恒 如果
6、只有动能和势能的相互转化，机械能的总和保持 _ 【 提示 】题中如果有“在光滑斜面上滑动”；“斜面上匀速下滑” 表示有能量损失 机械能不守恒 . 命题点 1 功和功率 (2014安徽 )攀岩是一项挑战自然，超越自我的惊险运动一位攀岩者体重为520 N，背着质量为 8 kg 的背包，用时 40 min登上高为 9 m的峭壁在此过程中攀岩者对背包做功 _J，他做功的平均功率是 _W (g取 10 N/kg) 【点拨】 由背包质量，可利用公式 G mg计算重力，已知攀登的高度，利用公式 WGh计算功已知攀岩者在此过程中所做的功和做功的时间，利用公式 P Wt计算出功率 1 (2015天水 )小华同学
7、用 60 N的水平推力，推放在水平地面上重 500 N的物体，使其做匀速直线运动若该物体在 10 s内移动了 5 m，则在此过程中它的速度为 _m/s，小华做的功是 _J，功率是 _W. 2 (2015安顺 )举重是我国的优势体育项目一位身高 170 cm 的运动员和一位身高160 cm 的运动员，在挺举项目中用相同时间，把同样重的杠铃举起，如图所示如果他们对杠铃所做的功分别为 W1和 W2，功率分别为 P1和 P2，则下列关系式中正确的是 ( ) A W1 W2、 P1 P2 B W1 W2、 P1 P2 C W1 W2、 P1 P2 D W1 W2、 P1 P2 3一辆小汽车在平直公路上匀
8、速行驶，发动机的牵引力为 2 000 N，速度为 108 km/h. (1)求小汽车匀速行驶时受到的阻力大小； (2)求牵引力在 10 min 内所做的功； (3)若发动机的牵引力用 F 表示，小汽车的速度用 v 表示，请推导出牵引力的功率 PFv. 命题点 2 机械效率 (2015安徽 )某同学利用斜面匀速提升重为 500 N的物体，已知沿斜面的拉力做的功为 1 000 J，斜面的机械效率为 60%，则物体被提升的高度为 _m. 对于斜面而言， W 有用 Gh，克服摩擦力所做的功 W 额外 W 总 W 有 用 ， W 额外 fL， W 总 FL. 4 (2014安庆二模 )甲、乙两同学用相同
9、的滑轮，采用不同的方法来提升相同的重物，比较甲、乙两图，机械效率较高的是 _ (不计绳重和摩擦 ) 第 4题图 第 5题图 5 (2015扬州 )如图所示，工人用滑轮组匀速提升重 800 N的货物，所用的拉力 F 为500 N，货物在 50 s 内 匀速上升 5 m在此过程中，货物上升的速度是 _m/s；所做的有用功是 _J；拉力做功的功率是 _W；滑轮组的机械效率是 _ 6如图所示，有一斜面长为 L，高为 h，现用力 F沿斜面把物重为 G的物体从底端匀速拉到顶端已知物体受到斜面的摩擦力为 f，则下列关于斜面机械效率的表达式正确的是( ) A GhfL 100% B Gh（ F f） L 10
10、0% C Gh（ F f） L 100% D GhGh fL 100% 命题点 3 机械能及其转化 (2015安徽 )图为卫星绕地球飞行的轨道示意图卫星在飞行过程中机械能不变 ，当卫星运行到近地点时，其动能最 _(填“大”或“小” ) 【点拨】 近地点是距离地球比较近，重力势能小，远地点是距离地球比较远，重力势能大 分析机械能转化的方法： (1)动能转化为势能的标志是速度减小，被举高的高度 (或形变 )增大； (2)势能转化为动能的标志是被举高的高度 (或形变 )减小，速度增大； (3)机械能转化的规律是减小的 能量转化为增大的能量 7 (2015张家界 )高速公路上行驶的车辆不能超速超载：不
11、能超速是因为当车的质量一定时， _越大，动能越大，行驶时就越危险；不能超载是因为当车的速度一定时，_越大，动能越大，行 驶时就越危险 8 (2015营口 )在电影斯巴达三百勇士中，波斯军队用投石车投出巨石来攻击斯巴达克城的城墙，在巨石被投出到击中城墙的过程中，下列说法正确的是 ( ) A巨石在最高点时动能最大 B巨石在最高点时重力势能最小 C巨石的动能先增大后减小 D巨石的 重力势能先增大后减小 9 (2013安徽 )关于能量及其能量之间的转化，下列说法正确的是 ( ) A火山具有内能，冰山不具有内能 B火箭在加速上升时，机械能保持不变 C拦河大坝使水位升高，增加了水的重力势能 D坠落的陨石在
12、空中划过一道亮光时，内能转化为机械能 命题点 1 探究影响滑轮组机械效率的因素 探究滑轮组的机械效率是中考的热点，它在中考中占有一定的地位，考查的内容主要从实验的基本操作过程、实验现象、实验数据的分析、利用控制变量法设计实验，得出实验结论、分析机械效率的影响因素等方面展开 (2013安徽 )某实验小组进行测量滑轮组机械效率的实验，先用弹簧测力计测量钩码所受的重力 G(如图甲 )，再按图乙所示的连接方式组装好滑轮组，并分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置 (1)图甲中弹簧测力计的示数为 _N. (2)图乙中，为了测量绳子自由端的拉力 F， A同学认为应该在弹簧测力计静止时读数，B同学认为应该在缓慢
13、匀速提升时读数，正确的是 _(填“ A”或“ B” )同学的方法 (3)按照正确的测量方法，测出的拉力 F与钩码所受重力 G的大小关系为 F_(填“”“ ”或“” )G. (4)实验中要分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置，是为了_. 【点拨】 实验中匀速拉动弹簧测力计，可以把绳子与滑轮间的摩擦力的作用体现出来，只有在运动中才会产生诸如摩擦力、阻力之类的力做的无用功，静止时没有无用功，谈不上机械效率判断拉力与物重关系时要考虑到动滑轮有重力，可以根据公式： F G 物 G动 ，本题中的 n 3.实验中需要测量的物理量有： G、 h、 F、 s；由于 s nh，故 s、 h都可以不用测量 (5)下面是小明同学在这次探究实验中记录的实验数据，如下表所示： 实验 次数 物体重 力
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