十五章 功和机械能课件

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1、第十五章,功和机械能,力,力的方向,Fs,J,省功,Gh,1,W总W有,有用,总,高,低,高,单位时间,W,Fv,运动,质量,速度,举高,质量,高度,弹性形变,不变,第1课时,功、功率,一、功,1做功,力,距离,力作用,(1)概念：物体在_作用的方向上移动了_，就说 这个力对物体做了功 (2)两个必要因素：有_在物体上；物体在这个,_,力的方向上移动了距离,(3)不做功的三种情况 物体受力的作用，但没有移动如用力搬石头没搬动 物体没受力的作用，是由于惯性移动了一段距离如足 球飞出后，人对足球无作用力，对足球不做功 物体受力作用，也移动了，但移动距离与力的方向垂直 如提水时水平前进，人对水桶不做

2、功,2功的计算,力,距离,(1)定义：_与在力的方向上移动的_的乘积叫做 功，用 W 表示,(2)定义式：WFs，s 表示在力 F 的方向上通过的距离 (3)单位：焦耳，符号为“J”，1 J1 Nm. 使用 WFs 计算功时，一定要考虑清楚哪一段距离 s 才是,在这个力 F 的方向上移动的距离,省力,费距离,3功的原理：使用机械时，_必然_，_ 必然_，也就是说使用任何机械都_,二、功率,省距离,费力,不省功,1定义：物体在单位时间内做的功，用 P 表示,3国际单位：瓦特，简称瓦，符号为 W. 其他单位：千瓦，符号为 kW.,单位换算：1 kW103 W,1 W1 J/s. 4功率大小的比较,

3、(1)相同时间内，做功多的功率大； (2)做功相同时，用时多的功率小；,考点1,功,【例1】(2011年广安)在下图的四种情境中，人对物体做功,的是(,),A提着水桶在水平地面上匀速前进 B扛着米袋慢慢爬上楼梯 C用力推汽车，汽车没动 D举着杠铃原地不动,思维点拨：判断物体是否做功，关键是看物体在力的方向,上有没有移动距离,我的答案：B,(2010 年百色)如图 1511 所示，用大小相等的拉力 F1、 F2、F3 使同一物体分别沿着水平面、斜面和竖直方向移动相同 的距离 s，拉力 F1、F2、F3 所做的功分别是 W1、W2、W3.下列,判断正确的是(,),图 1511,AW1W2W3 CW

4、1W2W3,BW1W2W3 DW1W2W3,解析：由功的定义 WFs 知选项 D 对,D,考点2,功率,【例2】(2011年福州)2011 年4月12日，英国伦敦展出了 新研发的“侦探猎犬”超音速汽车，如图 1512 所示该车 功率极大，最大车速能达到1 609 km/h，创造了短期内无法超 越的世界纪录在一次测试中，“侦探猎犬”以 400 m/s 的速 度匀速直线行驶了 2 000 m，受到水平方向的阻力为 2105 N 问：在测试过程中， 图1512,(1)汽车受到水平方向的牵引力是多少？,(2)汽车牵引力所做的功和功率分别是多少？,(3)该车的外观设计成流线型，这样做的好处是什么？,(2

5、011 年沈阳)举重是我国的优势体育项目一位身高 180 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，则下列关系式正确的是(,),AW1W2，P1P2,BW1 W2，P1P2,CW1W2，P1P2,DW1W2，P1P2,B,机械效率,第2课时 一、有用功、额外功、总功,1有用功,克服物体重力,mgh,(1)定义：对人们有用的功，一般指_做的功 (2)计算公式：W有用Gh_. 2额外功 (1)定义：一般指对动滑轮、绳子及克服摩擦力做的功 (2)计算公式：W额外W总W有用,2

6、公式：,3总功 (1)定义：有用功和额外功_，一般等于拉力做的功,之和,(2)计算公式：W总FsFnh. 二、机械效率 1定义：有用功与总功的比值,W有 W总,100%.,3任何机械的机械效率都小于 1.,三、滑轮组的机械效率,2影响因素：动滑轮的重、物体的重、滑轮和绳子间的摩 擦 提升同一重物，动滑轮越多的滑轮组机械效率越低 同一滑轮组，提升的重物越重机械效率越大(在绳子能 承受的限度内),倾斜程度,粗糙程度,四、斜面的机械效率,2影响因素：斜面的_、斜面的_ 3提升同一重物时，斜面坡度越大，越不省力，机械效率 越大,考点1,滑轮组的机械效率,【例1】(2011年广东)用如图 1521所示的

7、滑轮组在 20 s 内将重600 N 的物体从地面竖直提高4 m，所用拉力是250 N在 这个过程中，求： 图1521,(1)有用功是多少？ (2)拉力的功率是多少？ (3)滑轮组机械效率是多少？ 思维点拨：对重物做的功为有用功，拉力做的功为总功， 拉力的功率即为总功的功率，不能把功率和机械效率混淆,考点2,斜面的机械效率,【例2】(2011年柳州)在“探究斜面的机械效率”实验中， 小明猜想斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关，小聪猜 想可能跟斜面的倾斜程度有关如图1522是他们设计的实 验装置，下表是其中一位同学在其他条件一定时的实验数据 图1522,(1) 分析表中数据可得该实验是探究_

8、( 选填“小 明”或“小聪”)的猜想，结论是：在其他条件一定时，斜面越 _，机械效率越高,(2)另一位同学为探究自己的猜想，设计了如下步骤 把一块长木板的一端垫高，构成一个斜面 用弹簧测力计沿斜面把一木块_拉上去，进行相 关测量，计算出斜面的机械效率 保持斜面的_不变，改变斜面的_， 再进行相关测量，并计算出斜面的机械效率 比较两次_的大小，即可验证猜想是否正确 思维点拨：设计实验步骤时要体现控制变量的思想,我的答案：(1)小聪,陡,(2)匀速,倾斜程度,粗糙程度,机械效率,教师参考备选题(2010 年宜宾)小明和兴趣小组的同学们 利用如图 B38 所示的装置探究斜面的机械效率，同学们对实验,

9、),过程和装置发表了下列不同的看法，其中不正确的有( 图B38,A匀速拉动木块时，拉力与摩擦力是一对平衡力 B斜面的机械效率与木块被拉动的距离是无关的 C匀速拉动木块的过程中，木块的机械能是增大的 D匀速拉动时，木块是要克服摩擦力做额外功的,解析：拉力大小等于摩擦力与木块重力在斜面上的合力，,A 错,答案：A,机械能及其转化,第3课时 一、动能和势能,1动能,运动,质量相同,速度越大,(1)定义：物体由于_而具有的能,大,速度相同,(2)影响因素：速度和质量,质量越大,大,速度：_时，物体运动_，动能越_ 质量：_时，物体的_，动能越_,2重力势能,被举高,越大,越大,(1)定义：物体由于_而

10、具有的能量 (2)影响因素：质量和高度 质量：被举的高度相同时，物体质量_，重力势能_ 高度：质量相同时，物体被举得_，重力势能_,3弹性势能,越高,越大,弹性形变,(1)定义：物体由于发生_而具有的能量 (2)影响因素：弹性形变程度物体的弹性形变越大，具有 的弹性势能越大,二、机械能及其转化 1机械能 动能和势能统称为机械能 机械能动能势能,2机械能守恒,不计摩擦,保持不变,_时，只有动能和势能的相互转化，机械能的总 和_,3动能和势能的转化,(1)动能和重力势能相互转化：如滚摆下降时，滚摆的重力,势能转化为动能，上升时动能转化为重力势能,(2)动能和弹性势能相互转化：如木球撞击弹簧，动能转

11、化 为弹性势能；弹簧将木球弹开，弹性势能转化为动能,考点1,动能和势能,【例1】(2011年扬州)如图 1531 是探究“物体动能的 大小与哪些因素有关”的装置让同一小车从斜面上不同的高 度由静止开始运动，碰到同一位置的相同木块上目的是探究,小车动能的大小与,_,的关系；若小车推动木块移动,的距离越大，说明小车对木块_越多，从而判断小车的动 能越_(选填“大”或“小”)；若水平面绝对光滑，本实 验将_(选填“能”或“不能”)达到探究目的,图1531 思维点拨：小车在斜面上的高度越大，到达水平面时的速 度越大，本实验利用了“转换法”来判断动能的大小，如果水 平面绝对光滑，木块受到小车撞击后，就会

12、以恒定的速度永远 运动下去，这样就无法判断小车的动能大小了,我的答案：速度 做功,大,不能,(2011 年鞍山)为探究重力势能的大小与什么因素有关，小 明利用带有四个铁钉的小方桌、沙箱及质量不同的重物设计并 进行了如图 1532 所示实验,图1532,(1)实验中通过观察_来判断物体重力势,能的大小,方桌陷入沙中的深浅,甲,乙,(2)要探究重力势能大小与高度的关系应选择_和_进 行分析比较 (3)乙和丙探究的问题是_,_,高度相同时，重力势能与质量,的关系,考点2 机械能及其转化 【例2】(2011年昆明)一中学生骑自行车下坡时，不蹬脚踏 板恰好匀速向下运动在此过程中，他的动能、势能和机械能,

13、的变化情况是(,),A动能不变，势能减小，机械能减小 B动能增大，势能减小，机械能不变 C动能减小，势能减小，机械能减小 D动能不变，势能减小，机械能不变 思维点拨：动能的大小跟物体的质量和速度有关，重力势 能的大小跟物体的质量和高度有关由他恰好匀速向下运动， 可知速度不变、高度减小，从而判断出动能和势能的大小变化 再结合机械能动能势能，可以判断出机械能的大小变化 我的答案：A,“嫦娥一号”返回舱在距离地面一定高度时，需要打开降,),落伞减速，以便安全着陆，在返回舱减速下降的过程中( A动能不变，势能减小，机械能不变 B动能不变，势能减小，机械能减小,C,C动能减小，势能减小，机械能减小 D动

14、能增大，势能减小，机械能不变,1(2011年广州)用图 1533 甲、乙两种方式匀速提升 重为100 N 的物体，已知滑轮重20 N、绳重和摩擦力不计则,(,),图1533,A手的拉力：F甲F乙；机械效率：甲乙 B手的拉力：F甲F乙；机械效率：甲乙 C手的拉力：F甲F乙；机械效率：甲乙 D手的拉力：F甲F乙；机械效率：甲乙 答案：D,2(2010年广东)某建筑工地要将同一个箱子从地面搬上二 楼，如果分别采用如图 1534 所示的两种方式搬运，F1 和,),D,F2 做功的情况，以下判断正确的是( A两种方式机械效率一定相等 B两种方式功率一定相等 C两种方式所做的总功一定相等,D两种方式所做的

15、有用功一定相等,图1534,3(2011 年河源)下列过程中，物体的重力势能转化为动能,的是(,),D,A跳伞运动员在空中匀速下落的过程 B热气球上升的过程 C汽车在水平路面上匀速行驶的过程 D铅球自由下落的过程 4(2011 年广东)在水平地面上，工人用 100 N 的水平推力 推动重 150 N 的箱子，4 s 内前进了 6 m，在这个过程中，木箱 所受重力对木箱做功为_J，工人对木箱做功为_J，箱子,运动的平均速度为_m/s.,0,600,1.5,5(2010 年梅州)如图 1535 所示，物体 A 的质量 m 12 kg，在拉力 F 的作用下，物体 A 以 0.1 m/s 的速度在水平面 上做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为 12 N，忽略滑轮与绳 子的摩擦力以及滑轮、弹簧测力计和绳子所受的重力，并且绳 子足够长求： (1)物体 A 与水平面间摩擦力 f 的大小；,(2)拉力 F 的大小；,图1535,(3)物体 A 运动 1