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1、-?功和机械能?复习一、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。稳固：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= 1Nm 。 把一个鸡蛋举高1m ，做的功大约是0.5 J 。5、应用功的公式注意：分清哪个力对物体做功，或者说哪个施力物体对哪个受力物体做了功，计算时F就是这个力；公式中S 一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。 功的单
2、位“焦1牛米 =1焦。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： 功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。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。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。功的原理包括两层含义一、对于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= 直接用手对重物所做的功；二、对于非理想机械而言，人们利用机械所做的功要大于不用机械而直接用手做的功，多
3、做的那局部功就是抑制机械自重和摩擦所做的功。3、应用：斜面理想斜面：斜面光滑理想斜面遵从功的原理；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 ，那么：FL=fL+Gh；这样F做功就大于直接对物体做功Gh 。三、机械效率：、有用功：定义：对人们有用的功。公式：W有用Gh提升重物=W总W额=W总 斜面：W有用= Gh2、额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功公式：W额= W总W有用=G动h忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组斜面：W额=f L3、总功： 定义：有用功加额外功或动力所做的功 公式：W总=W有用W额=FS= W有用
4、斜面：W总= fL+Gh=FL4、机械效率： 定义：有用功跟总功的比值。 公式： 斜 面： 定滑轮： 动滑轮： 滑轮组： 竖直方向提升重物 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% 。提高机械效率的方法： 尽可能满载来增大有用功；减小机械自重、减小机械部件间的摩擦来减小额外功。5、机械效率的测量： 原 理： 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S 器 材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需 刻度尺、弹簧测力计。 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。 结论：影响
5、滑轮组机械效率上下的主要因素有：A动滑轮越重，个数越多那么额外功相对就多。B提升重物越重，做的有用功相对就多。C 摩擦，假设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。6、斜面机械效率的测量：原理：应测物理量：器材：步骤：匀速拉动弹簧测力计，结论：影响斜面机械效率上下的主要因素有：斜面的倾斜程度摩擦力的大小四、功率：1、定义：单位时间内所做的功PWt=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 kW、MW、 马力 换算：1kW=103W 1MW=106 W 1马力=735W某小轿车功率66kW，它表示：小轿车s 内做功66
6、000J 5、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：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。 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、知识构造：机械能势能重力势能定义：物体由于被举高而具有的能量。决定其大小的因素：物体质量越大、举得越高，势能就越大弹性势能定义：发生形变的物体具有的能
7、量。决定其大小的因素：物体弹性形变越大、弹性势能就越大动能定义：物体由于运动而具有的能量决定其大小的因素：物体速度越大、质量越大，动能就越大3、探究决定动能大小的因素： 猜想：动能大小与物体质量和速度有关； 实验研究：研究对象：小钢球 方法：控制变量； ？如何判断动能大小：看小钢球能推动木快做功的多少 ？如何控制速度不变：使钢球从同一高度滚下，那么到达斜面底端时速度大小一样； ？如何改变钢球速度：使钢球从不同同高度滚下；分析归纳：保持钢球质量不变时结论：运动物体质量一样时；速度越大动能越大；保持钢球速度不变时结论：运动物体速度一样时；质量越大动能越大；得出结论：物体动能与质量和速度有关；速度越
8、大动能越大，质量越大动能也越大。物体质量m/kg速度v/(m.s-1)动能E/J牛约600约0.5约75中学生约50约6约900 练习：右表中给出了一头牛漫步行走和一名中学生百米赛跑时的一些数据：分析数据，可以看出对物体动能大小影响较大的是 速度你判断的依据：人的质量约为牛的1/12，而速度约为牛的12倍此时动能为牛的12倍说明速度对动能影响大4、机械能：动能和势能统称为机械能。理解：有动能的物体具有机械能；有势能的物体具有机械能；同时具有动能和势能的物体具有机械能。动能转化转化势能弹性势能重力势能(二)、动能和势能的转化1、知识构造：2、动能和重力势能间的转化规律：质量一定的物体，如果加速下
9、降，那么动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能；质量一定的物体，如果减速上升，那么动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能；3、动能与弹性势能间的转化规律：如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，那么动能转化为弹性势能；如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，那么弹性势能转化为动能。4、动能与势能转化问题的分析：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。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，那么动能势能转化过程中机械能不变。题中
10、如果有“在光滑斜面上滑动那么“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、功和能的关系 物体做功过程就是能的转化过程，物体做功越多，说明某种能转化为别的形式的能就越多，如重物从高处下落的过程就是重力做机械功的过程，从而实现重力势能转化为动能的过程；弯弓射箭的过程就是通过弹力做功从而将弓的弹性势能转化为箭的动能的过程；用电器工作时的过程就是通过电流做功将电能转化其它能的过程。一、掌握恒力做功的计算，判断某个力F是否做功，是正功还是负功或抑制力F做功提高对物理量确切含义的理解能力【例1】 用水平恒为F作用于质量为M的物体，使之在光滑的水平面上沿力的方向移动位移s
11、，该恒力做功为W1；再用该恒力F作用于质量mmM的物体上，使之在粗糙的水平面上移动同样位移s，该恒力F做功为W2两次恒力F做功的关系正确的选项是 AW1W2 BW1W2CW1=W2 D无法判断正确答案：C说明 根据做功的定义，恒力F所做的功，只与F的大小及在力F的方向上相对不动参照物发生的位移的大小乘积有关，不需考虑其他力的影响；因此两次该力F不变，在力的方向上相对不动参照物发生的位移s一样所以，力F所做的功相等正确答案选C项【例2】 如图5-4所示，三角劈质量为M，放在光滑水平面上，三角劈的斜面光滑，将质量为m的物块放在三角劈斜面顶端由静止滑下，那么在下滑过程中，M对m的弹力对m所做的功为W
12、1，m对M的弹力对M所做的功为W2，以下关系正确的选项是 AW1=0，W2=0BW10，W2=0CW1=0，W20DW10，W20正确答案：D说明 当m沿三角劈的斜面下滑时，因水平面光滑，M在m的压紧下将向右加速运动用图5-5分析物理现象，画出物块m的实际位移的方向，由于弹力N恒垂直斜面，因而N与s夹角90，所以M对m的弹力对m物块做负功，即W10，而m对M弹力N对三角劈的水平位移的夹角小于90，因而m对M的弹力N对M所做的功W20，做正功，即W20，所以选D项是正确的该题也可由系统的机械能守恒来研究M与m组成一个系统，系统内只有重力和弹力做功，系统的机械能守恒由于M在m压紧下向右运动，M的动
13、能不断增大，而由机械能守恒可知m的机械能不断减小，因而M对m的弹力一定对m做负功，m对M的弹力对M一定做正功所以，正确答案为D项【例3】 以一定的初速度竖直向上抛出一个小球，小球上升的最大高度为h，运动中空气阻力大小恒为f，那么小球从抛出点抛出到再回到原抛出点的过程中，空气阻力对小球做的功应为 A0 B-fh C-2fh D-4fh正确答案：C说明 有些同学错选A项，其原因是认为整个过程位移为零，由公式W=Fscos可得Wf=0错误的另一原因是，没有准确掌握公式W=Fscos直接计算时，F必须是恒力大小和方向均不变；另外，缺乏对物理过程的分析小球在上升和下降过程中空气阻力都是做负功，所以全过程空气阻力对小球所做的功应为Wf=Wf上+Wf下=-fh+-fh=-2fh【例4】 如图5-6所示，某力F=10N作用于半径R=1m的转盘的边缘上，力F的大小保持不变，但方向始终保持与作用点的切线方向一致，那么转动一周这个力F做的总功应为 A0J B20JC10J D20J正确答案：B说明 某个力做功，其大小不变而方向改变在计算这个力所做功时，切莫把初末位置的位移s直接代入WF=Fscos来计算总功由于力F的方向始终保持与作用点的速度方向切线方向一致因此，这个力做功不能为零，此时应把圆周划分很多小段s研究如图5-7所示，当各小段弧长si足够
