第2節(jié) 功和能,一、機(jī)械功的原理 閱讀教材第89頁(yè)“機(jī)械功的原理”部分,初步知道輸入功、輸出功和損失功的概念。知道機(jī)械功的原理。 1.輸入功、輸出功和損失功：,動(dòng)力,有用阻力,額外阻力,2.機(jī)械功的原理 使用任何機(jī)械時(shí),_對(duì)機(jī)械所做的功總是等于機(jī)械克服_所做的功。也就是說(shuō)，使用任何機(jī)械都_。 思維拓展 任何機(jī)械都不能省功，人們?yōu)楹我褂煤?jiǎn)單機(jī)械呢？ 答案 使用任何機(jī)械雖然都不能省功，但可以省力或省位移，改變?nèi)说墓ぷ鞣绞胶蛣趧?dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。,動(dòng)力,阻力,不省功,二、做功和能的轉(zhuǎn)化 閱讀教材第910頁(yè)“做功和能的轉(zhuǎn)化”部分。了解能的概念，功和能之間的關(guān)系。 1.能的概念：如果一個(gè)物體能夠?qū)e的物體_，我們就說(shuō)這個(gè)物體具有_。 2.功和能之間的關(guān)系：做功的過(guò)程就是_轉(zhuǎn)化的過(guò)程。做了多少功，就表示有多少能從一種_轉(zhuǎn)化為另一種形式。因此，功是_轉(zhuǎn)化的量度。 3.機(jī)械做功的本質(zhì)：做功的機(jī)械是傳遞能量、實(shí)現(xiàn)_的裝置。機(jī)械做功，只能將能量從一個(gè)物體_到另一個(gè)物體，或者將一種形式的能量_為另一種形式的能量。,做功,能量,能量,形式,能量,能量轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)移,轉(zhuǎn)化,思考判斷 (1)能夠做功的物體具有能量。( ) (2)機(jī)械可以對(duì)外做功是因?yàn)闄C(jī)械可以產(chǎn)生能量。( ) (3)能量的轉(zhuǎn)化并不一定需要做功來(lái)完成。( ) 答案 (1) (2) (3),對(duì)機(jī)械功原理的理解,要點(diǎn)歸納 1.功的原理的表達(dá)式 (1)不使用機(jī)械時(shí)：W輸入W輸出(或W動(dòng)W阻)。 (2)使用機(jī)械時(shí)：W動(dòng)W阻W有用W額外(或W輸入W輸出W損失)。 (3)功的意義 W動(dòng)W總表示動(dòng)力對(duì)機(jī)械做的功； W阻表示機(jī)械克服所有阻力做的功； W有用W輸出表示機(jī)械克服有用阻力做的功； W額外W損失表示機(jī)械克服額外阻力做的功。,2.不省功的兩層含義 (1)等于(即理想機(jī)械)，是指使用機(jī)械做的功與不使用機(jī)械而直接用手所做的功是相等的。 (2)大于，即費(fèi)功(即非理想機(jī)械)，是指使用機(jī)械做的功比不使用機(jī)械而直接用手所做的功多。,3.機(jī)械在生活中的應(yīng)用 (1)省力機(jī)械：千斤頂、螺絲刀、斜面、鉗子、扳手、開(kāi)瓶器等。 (2)省位移的機(jī)械：自行車、理發(fā)剪、筷子、魚竿等。 (3)不省力也不省位移，只改變工作方式的機(jī)械：定滑輪、等臂杠桿等。,精典示例 例1 如圖1所示，通過(guò)一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組成的滑輪組，將一重物勻速提高2 m，已知重物的質(zhì)量為100 kg，動(dòng)滑輪自身的質(zhì)量為1 kg，繩的質(zhì)量和摩擦均不計(jì)，(g取10 m/s2)求：,圖1,(1)人的拉力大小及拉力做的功；(計(jì)算結(jié)果保留四位有效數(shù)字) (2)該機(jī)械的有用功和額外功。 解析 (1)由題意知，動(dòng)滑輪和重物的整體受力平衡，而整體向上的方向有三根繩子承擔(dān)，即3FG1G21 010 N,要使重物升高2 m，繩的作用點(diǎn)的位移s3h6 m 拉力做的功WFFs2 020 J。 (2)該機(jī)械是為了將重物提升2 m 所以有用功為W有用G1h1 0002 J2 000 J 而提升過(guò)程中，克服動(dòng)滑輪的重力做功是不可避免的，這是額外的，所以額外功W額外G2h102 J20 J。 答案 (1)336.7 N 2 020 J (2)2 000 J 20 J,應(yīng)用機(jī)械功的原理解題時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 (1)通過(guò)對(duì)研究對(duì)象的受力分析，確定動(dòng)力和阻力，區(qū)分有用阻力和無(wú)用阻力(或額外阻力)。 (2)通過(guò)過(guò)程的分析或效果的分析確定各力作用下的位移。 (3)根據(jù)功的定義式求解各力所做的功，根據(jù)機(jī)械功的原理列方程求解。,針對(duì)訓(xùn)練1 如圖2所示，甲、乙、丙三位建筑工人用三種不同的方法把水泥從一樓運(yùn)到三樓，根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)分析，這三種方法中：,圖2,(1)所做的有用功分別是多少？ (2)哪種方法所做的總功最多，是多少？哪種方法所做的總功最少，是多少？ 解析 (1)甲、乙、丙三位工人都是將重為400 N的水泥運(yùn)到三樓，有用阻力相同，都為水泥的重力，故三人所做的有用功都為W有用G水泥h4006 J2 400 J。 (2)工人甲做的總功為W甲(G水泥G桶G人)h(40020400)6 J4 920 J 工人乙做的總功為W乙(G水泥G桶G滑輪)h(4002010)6 J2 580 J 工人丙做的總功為W丙(G水泥G口袋G滑輪)h(400510)6 J2 490 J 可見(jiàn)，工人甲做的總功最多，為4 920 J，工人丙做的總功最少，為2 490 J。 答案 見(jiàn)解析,做功與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系,要點(diǎn)歸納 1.功與能之間的關(guān)系,2.功與能的區(qū)別 (1)能量是表征物體具有做功本領(lǐng)的物理量，是狀態(tài)量。 (2)功描述了力的作用效果在空間上的累積，反映了物體受力并運(yùn)動(dòng)的效果，是過(guò)程量。,3.對(duì)功能關(guān)系的理解 (1)做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程也就是做功的過(guò)程。 (2)做功與能量轉(zhuǎn)化的數(shù)值相等，即做了多少功，就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化。因此，可以用做功的多少來(lái)量度能量轉(zhuǎn)化的多少，反之，也可用能量轉(zhuǎn)化的多少來(lái)計(jì)算做功的多少，功是能轉(zhuǎn)化的量度。 (3)功與能并不等同，功只是反映了能量轉(zhuǎn)化的多少，但不能認(rèn)為物體對(duì)外做的功等于物體具有的能量。,精典示例 例2 (多選)如圖3所示為撐竿跳高運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)階段：助跑、撐竿起跳、越橫竿。下面定性地說(shuō)明在這幾個(gè)階段中能量的轉(zhuǎn)化情況，其中正確的是( ),圖3,A.運(yùn)動(dòng)員助跑階段，身體中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)員和竿的動(dòng)能 B.起跳階段，運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能和身體中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能，使人體升高 C.起跳階段，運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能和身體中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能和竿的彈性勢(shì)能，使人體升高 D.運(yùn)動(dòng)員上升越過(guò)橫竿后，運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 解析 助跑階段：運(yùn)動(dòng)員做功將自身化學(xué)能轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)員和竿的動(dòng)能，A正確；起跳階段：運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能和身體中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能和竿的彈性勢(shì)能，B錯(cuò)誤，C正確；運(yùn)動(dòng)員上升越過(guò)橫竿后，其重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，D正確。 答案 ACD,功能關(guān)系問(wèn)題應(yīng)注意的四個(gè)方面 (1)做功的過(guò)程一定伴隨著能量的轉(zhuǎn)化，做了多少功就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化，做功的多少反映的是能量轉(zhuǎn)化的多少，絕不是能量的多少。 (2)某種形式的能量減少，必然存在其他形式的能量增加，減少的能量與增加的能量一定相等。 (3)某個(gè)物體的能量減少，必然存在其他物體的能量增加，且減少的能量與增加的能量一定相等。 (4)能的基本性質(zhì)就是不同形式的能量間可發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，并且轉(zhuǎn)化過(guò)程中能的總量不變。,針對(duì)訓(xùn)練2 (多選)關(guān)于功和能，下列說(shuō)法正確的是( ) A.功就是能，功可以轉(zhuǎn)化為能 B.做功越多，物體具有的能不一定越大 C.能量轉(zhuǎn)化中，做的功越多，能量轉(zhuǎn)化越多 D.功是物體能量轉(zhuǎn)化的量度 解析 功是能量轉(zhuǎn)化的量度，是過(guò)程量，能是狀態(tài)量，A錯(cuò)誤，C、D正確；功量度的是物體轉(zhuǎn)化的能量，不能量度物體全部的能量，B正確。 答案 BCD,