第第2020講功和功率機械能講功和功率機械能 功)【考點梳理】1做功的兩個必要因素：_和_。要明確“在力的作用下，物體沿力的方向通過了一段距離，那么這個力就對物體做了功”?！咀⒁狻颗袛嘧龉Φ臉藴剩河辛?，有距離并且力和距離在同一個方向上。不做功的三種情況：a.有力F無距離s，例如舉高重物靜止不動，雖然用了力，但沒在力的方向上通過距離，沒做功；b.有距離s沒有力F，如正在空中飛行的足球，運動了一段距離，但運動員施加的力已經(jīng)消失，運動員對其沒有做功；c.有力F，也有距離s，但在力的方向上沒有通過距離(運動方向和力的方向垂直)，此力也不做功，例如水平方向運動的物體，重力不做功。2功的公式：W_。科學上規(guī)定：功等于作用在物體上的力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積。【注意】F和s必須“同一物體”“同一時間”“同一方向”。3功的單位：焦耳(簡稱“焦”)，1 J_Nm。4做功的實質(zhì)：做功的實質(zhì)就是_的過程，通過做功的形式將一種能量轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。物體做了多少功，就有多少_發(fā)生了轉(zhuǎn)化。能量與功的單位一樣，都是_。分類一分類一 機械功與功率機械功與功率)作用在物體上的力物體在力的方向上通過的距離Fs1能量轉(zhuǎn)化能量焦耳活學活用】1下列沒有對物體做功的是( )A物體在繩子拉力作用下升高B靜止的小車在拉力作用下運動起來C汽車在剎車阻力的作用下速度降低D人用力搬石頭，石頭不動2手拋雞蛋的雜技演出拋出的雞蛋從最高處到最低處重力做功大概是( )A0.2 JB2 JC20 JD200 J3在下列情況中，人對物體是否做功？并說明理由。(1)將重物從地面上提起放到肩上： (2)將重物提在手中沿水平方向移動50 m的距離： (3)扛著重物登上三樓：(4)推出去的鉛球在空中向前飛行時：D A _放到肩上這個過程做功，放到肩上后不做功，受力但沒有在力的方向上通過距離_；_不做功，力的方向和距離垂直，不在同一直線上_；_做功，既有力又有距離，并且距離和力的方向一致_；_不做功，鉛球在飛行過程中不受推力，依靠的是慣性_?！究键c梳理】1功率的概念:_。功率用來描述_，也可反映能量轉(zhuǎn)化的快慢。2功率的公式：P；PFv。3功率的單位：瓦特(W)、千瓦(kW)、焦/秒(J/s)；1瓦(W)1_?！咀⒁狻扛鶕?jù)P可知，當P一定時，W與t成正比。換句話說，使用_相同的機械，做功時間長的做功就多。當W一定時，P與t成反比。換句話說，做相同的_時，時間用得少的機械的功率就大。當t一定時，W與P成正比。換句話說，做功_相同時，功率大的那臺機械做的功就多。功率)單位時間內(nèi)做的功叫功率物體做功快慢焦/秒(J/s)功率功時間4類比功率與速度【活學活用】4今年國慶節(jié)舉行了一次登紫金山比賽，體重相同的小明和小剛兩人從太平門沿同一路線登上紫金山，小明是快跑上去的，而小剛是慢跑上去的，則下列說法正確的是( )A兩人登山做的功相同，功率也相同B小明登山所做功比小剛多，但功率小C兩人登山做的功相同，但功率不同D小明登山所做功比小剛少，但功率大速度功率物理意義運動快慢做功快慢定義單位時間通過的路程單位時間內(nèi)所做的功定義式vP單位m/sJ/s或WC5如圖所示，挖掘機挖土的速度往往很慢，這是為了( )A保證挖掘質(zhì)量B獲得較大挖掘動力C節(jié)約燃料D保證挖掘施工安全6學習了功率的知識后，小明和幾位同學準備開展“比一比誰的功率大”的活動，他們設(shè)計了三套方案：測量出各自的體重、爬樓用的時間和爬樓的高度，算出爬樓的功率并進行比較；控制爬樓的時間相同，測量出各自的體重、爬樓的高度，算出爬樓做的功并進行比較；控制爬樓的高度相同，測量出各自的體重、爬樓的時間，算出體重和時間的比值并進行比較，可行的是( )A只有 B只有C只有 D都可以BD機械效率)【考點梳理】1有用功、額外功及總功的含義(1)有用功：在做功過程中，我們所需要的功(即對人有用的功)，用W有用表示。為實現(xiàn)做功目的，對我們要做功的物體做的功是有用功，它在數(shù)值上等于達到做功目的而直接用手對物體做的功。(2)額外功：在做功過程中，對額外負擔所做的功，用W額外表示。額外功是在實現(xiàn)做功目的時，我們對輔助工具、器材所做的功，它并非我們需要，是額外負擔，但又不得不做。(3)總功：在做功過程中，所做的有用功與額外功之和是總功，用W總表示，即W總_。達到做功目的，我們所做的有用功與額外功之和是總功，它在數(shù)值上等于利用機械所做的功。【注意】區(qū)分某一做功過程中的有用功、額外功，關(guān)鍵是弄清做功的目的，然后才可以確定有用功和額外功。W有用W額外2機械效率的定義及表達式(1)定義：機械效率等于有用功與總功之比，機械效率用希臘字母“”表示?！咀⒁狻恳驗槭褂脵C械要克服機械自重和相互部件間的摩擦，做一些額外功，所以機械效率必然小于100%。【活學活用】7如圖剪刀剪紙機械效率為80%，這表示( )A若作用在剪刀的動力是1 N，則阻力是0.8 NB若作用在剪刀的阻力是1 N，則動力是0.8 NC若作用在剪刀的動力做功1 J，則有0.2 J的功用于剪紙D若作用在剪刀的動力做功1 J，則有0.8 J的功用于剪紙8如圖所示，同一個滑輪組用不同的方法進行組裝，若兩次提起的物重相同，且不計繩重和摩擦，則兩者的機械效率的關(guān)系是甲_(填“”“”或“”)乙，使用甲的優(yōu)點是_，使用乙的優(yōu)點是_。更省力可以改變用力的方向D9水平地面上有一重為5 000 N的箱子，現(xiàn)用起重機把箱子吊到3 m高的位置，所用時間為10 s，起重臂下的鋼絲繩是繞在一個動滑輪上的，如圖所示，鋼絲繩上的拉力為3 000 N。(1)起重機起吊該箱子的機械效率是多少？(2)鋼絲繩上拉力的功率是多少？解：(1)有用功：W有Gh5 000 N3 m15 000 J，總功：W總FsF2h3 000 N23 m18 000 J，起重機起吊該箱子的機械效率：【考點梳理】能量是以多種形式存在的，常見的能量形式有：機械能、光能、內(nèi)(熱)能、電能、化學能、核能。【活學活用】10能量從哪里來？地球上所有能量幾乎都來自太陽的_能和直接給地球提供的_能；被植物通過光合作用吸收的光能轉(zhuǎn)化為_能；加熱空氣，使空氣流動，就有了_能(空氣的動能)；促進水循環(huán)，使水有了_能。能量的形式)分類二分類二 各種各樣的能各種各樣的能)熱光化學風機械【考點梳理】1動能：物體由于_而具有的能。2重力勢能：物體由于_而具有的能。3彈性勢能：物體由于發(fā)生_而具有的能。【活學活用】11(2012嘉興)據(jù)報道，一輛橫穿鐵路的拖拉機，因故障而停在鐵道上，此時從遠處駛來一列火車，盡管司機及時采取緊急制動措施，但是緩慢行駛的列車還是將拖拉機撞“飛”了。這是因為火車的( )A動能很大 B速度很大C勢能很大 D功率很大區(qū)別動能和勢能)分類三機械能分類三機械能)運動被舉高彈性形變A12下列關(guān)于動能和勢能的搭配錯誤的是( )D【考點梳理】影響動能大小的因素有兩點：一是物體的_越大，動能越大；二是物體的_越大，動能越大?！净顚W活用】13(2012衢州)小徐利用如圖實驗來研究物體動能大小與哪些因素有關(guān)。讓質(zhì)量不同的鋼球從斜面上同一高度靜止釋放，鋼球運動到斜面底部，推動木塊運動一段距離后停下。影響動能大小的因素)質(zhì)量速度實驗數(shù)據(jù)見下表：(1)表格中的實驗數(shù)據(jù)說明了鋼球的動能大小與_有關(guān)。(2)小徐對如何判斷鋼球的動能大小進行深入思考，認為可以通過比較鋼球推動木塊移動距離的大小來反映鋼球?qū)δ緣K_的多少，從而判斷鋼球動能的大小。實驗 次數(shù)鋼球質(zhì)量m(g)鋼球到達斜面底部時的速度v(m/s)木塊移動的距離s(cm)1201.8302401.8593601.887質(zhì)量做功【考點梳理】1影響重力勢能的相關(guān)因素：物體的_越大，_越高，具有的重力勢能越大。2影響彈性勢能的相關(guān)因素：物體的_越大，彈性勢能就越大?！净顚W活用】14將體積相等的實心塑料球和鉛球放在同一水平面上，請你回答：(1)哪個球的重力勢能大？答：_。(2)你有什么簡單易行的措施使它們具有的重力勢能一樣大？(寫出一種即可)答：_。影響勢能大小的因素)質(zhì)量位置形變鉛球把塑料球抬起一定高度【考點梳理】1滾擺：(1)滾擺從最高點開始往下運動時，始點處_最大，_為零。(2)開始向下運動時，_開始轉(zhuǎn)化為_，動能漸趨增大，勢能漸趨減小，機械能總和不變；到達_時，動能最大。(3)反方向的轉(zhuǎn)換，滾擺不斷上升過程中，_轉(zhuǎn)化為_，勢能漸趨增大，動能漸趨減小，到達了一個新的最高點時，勢能最大，動能為零。2單擺：將擺錘拉到一定的高度后放手，擺錘在向下擺動的過程中_轉(zhuǎn)化為_，在擺錘擺過中點后向上擺動的過程中_轉(zhuǎn)化為_。機械能的相互轉(zhuǎn)化)勢能動能勢能動能最下端動能勢能重力勢能動能動能重力勢能活學活用】15如圖所示，小華把懸掛的鐵鎖拉近并緊貼自己的鼻子，穩(wěn)定后松手，頭保持不動，鐵鎖向前擺去又擺回。下列說法正確的是( )A鎖不斷地來回擺動，是因為動能不斷增加B鎖向下擺的過程中，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能C鎖擺到最低點后會繼續(xù)上升，是因為受重力作用D鎖擺動的過程中，機械能總量不變，所以擺回來時會碰到鼻子B考點梳理】機械能守恒的含義：在只有_或_對物體_的條件下(或者不受其他_的作用下)，物體的_和_(包括重力勢能和彈性勢能)發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但_的總量保持不變。這個規(guī)律叫做機械能守恒定律。機械能守恒)重力彈力做功外力動能勢能機械能【活學活用】16如圖所示是一個左右對稱的凹形槽，將小球從A點由靜止釋放，若小球由A點到B點運動過程中克服摩擦力做的功用W表示，忽略空氣阻力，則下列說法正確的是( )A小球從A點運動到B點的過程中，勢能的減少量與動能的增加量之差等于WB小球能夠從A點運動到D點C小球從A點運動到B點的過程中，勢能的減少量等于動能的增加量D小球從A點運動到C點的過程中，機械能的減少量等于動能的增加量17如圖所示，一個小球由靜止從光滑曲面的頂端自由滑下，若它在頂端的重力勢能為65 J，則滑到底端的動能是( )A35 J B50 J C55 J D65 JAD【重點提示】分析物體是否做功，主要是抓住做功的兩個必要因素：物體受到力的作用；物體在力的方向上通過一段距離，二者缺一不可?！纠?】下列幾個實例中，力沒有做功的是()A人拉車前進的過程B人向上搬石頭，石頭未動C劃火柴的過程D剎車后車仍向前滑行【點撥】A.人拉車前進的過程，人給車一個向前的力，車向前移動了距離，拉力對車做功，不符合題意；B.用力搬石頭，人給石頭一個向上的力，石頭向上沒有移動距離，力對石頭沒有做功，符合題意；C.劃火柴時，克服摩擦做功，不符合題意；D.汽車受到剎車阻力的作用，并且其產(chǎn)生力效果，使汽車由運動變?yōu)殪o止，故剎車阻力對汽車做了功，不符合題意?！敬鸢浮繉ｍ椧粚ｍ椧?功功)B1下列情景中，人對物體做功的是( )A小車在拉力作用下向前運動B人提著水桶在水平路面上勻速前進C小孩推車，車未動D踢出的足球在地面上滾動一段距離A【重點提示】功率表示物體做功的快慢，其大小由完成的功和所用時間共同決定的，與其他因素無關(guān)?！纠?】下列關(guān)于功率的說法正確的是()A做功多的物體功率一定大B做功時間長的物體功率一定小C完成相同的功，做功時間短的物體功率一定大D做功越多，做功時間越長的物體功率一定大【點撥】功率的大小是由完成的功和所用的時間共同決定的。選項A僅說明做功的多少，沒有說明做功的時間；選項B僅說明做功的時間，沒有說明做功的多少，因此選項A、B都不正確。根據(jù)功率的定義式P，在完成相同的功的前提下，做功時間越短，功率越大，可見選項C正確。對于選項D，由于無法確定做功的多少與所用的時間的比值，因此無法比較功率的大小，選項D也是錯誤的?！敬鸢浮繉ｍ椂β蕦ｍ椂β?C2下列關(guān)于功率的說法，正確的是( )A功率越大，做功越多B功率越大，做功越快C功率越大，越省力 D功率越大，機械效率越大B【重點提示】自然界能的形式多種多樣，不同形式的能之間可以相互轉(zhuǎn)化。解決此類問題一定要先判斷原來物體具有什么能，后來物體具有什么能，這樣就容易判斷能量的轉(zhuǎn)化方向了?！纠?】(2014嘉興)各種形式的能量都不是孤立的，它們可以在一定條件下發(fā)生轉(zhuǎn)化，且能量的轉(zhuǎn)化是有方向的。下面幾幅圖按能量轉(zhuǎn)化的順序，排列正確的是()AB C D【點撥】各種形式的能量都不是孤立的，它們可以在一定條件下發(fā)生轉(zhuǎn)化，且能量的轉(zhuǎn)化是有方向的，地球上所有能量直接或間接來自于太陽能，所以上面幾幅圖能量的轉(zhuǎn)化順序為：太陽樹林燃煤電廠空調(diào)。【答案】專項三 能量的轉(zhuǎn)化)C3如圖所示是一位同學正在體育課中進行實心球投擲訓練，投出的實心球在上升過程中( )A動能不變，重力勢能增加B重力勢能不變，動能增加C動能轉(zhuǎn)化為重力勢能D重力勢能轉(zhuǎn)化為動能C【例1】小鷺想探究彈性勢能的大小與哪些因素有關(guān)，她利用一段彈簧、光滑軌道、物塊A和B等器材進行實驗。如圖所示，用物塊將彈簧壓縮到一定程度后釋放，物塊沿軌道向左滑行，最高可沖到光滑斜面虛框處。(1)實驗時可通過觀察同一滑塊_來判斷彈性勢能的大小。(2)比較圖甲、乙兩個實驗可以初步得出，彈簧的彈性形變越大，具有的彈性勢能就_。(3)若物塊沖上斜面的最大高度hahchb，彈性形變的大小lalblc，則物塊達到最高處所具有的重力勢能Ea、Eb、Ec的大小關(guān)系是_。 探究探究 影響動能、勢能大小的因素影響動能、勢能大小的因素)【點撥】(1)實驗時可通過觀察同一滑塊沖上斜面的高度來判斷彈性勢能的大??；(2)比較甲與乙兩個實驗可知，彈簧的形變量lalb，物塊沖上斜面的高度hahb，同一滑塊沖上斜面的高度越大，彈簧的彈性勢能越大，由此可見：彈簧的彈性形變越大，具有的彈性勢能就越大；(3)彈簧的形變量越大，彈簧的彈性勢能越大，最終物塊在最高處時所具有的重力勢能越大，因為lalblc，所以EaEbEc?！敬鸢浮?1)沖上斜面的高度(2)越大(3)EaEbEc【例2】(2014臺州)利用如圖裝置進行“探究動能大小的影響因素”實驗。用兩根細繩將小球懸掛起來，拉起小球，當細繩與豎直方向成角后松手，小球撞擊水平木板上的木塊，記下木塊移動的距離s。改變角度的大小，重復實驗。(1)利用如圖兩根細繩懸掛小球，而不用一根細繩，其好處是_。(2)本實驗探究的問題是物體的動能大小與_的關(guān)系。(3)利用上述實驗，同時還可以探究的問題是_。【點撥】(1)若用一根細繩，小球的擺動方向會不穩(wěn)定，利用如圖兩根細繩懸掛小球，便于控制小球的撞擊方向，便于碰準木塊；(2)實驗中小球一定，小球擺動的角度不同，撞擊木塊時的速度不同，所以本實驗探究的問題是物體的動能大小與速度的關(guān)系；(3)細繩與豎直方向成的角不同，則下落的高度不同，通過對木塊做功的多少，可以判斷小球重力勢能的大小，所以該實驗可以探究重力勢能大小與高度的關(guān)系?！敬鸢浮?1)便于控制小球的撞擊方向(或便于撞準木塊等)(2)速度(3)物體重力勢能大小與高度有什么關(guān)系(或物體重力勢能大小與高度的關(guān)系)1在探究彈性勢能的大小跟哪些因素有關(guān)時，小明提出了如下猜想：猜想一：彈性勢能的大小與彈簧被壓縮的程度有關(guān)；猜想二：彈性勢能的大小與彈簧的材料有關(guān)。為此，小明選用材料不同的兩根彈簧A和B(長度和粗細相同)，小球、木塊和長刻度尺各一個，設(shè)計了如圖所示的實驗裝置進行探究。實驗中，木塊起始位置相同，最后得出以下實驗記錄表。實驗次數(shù)使用的彈簧被壓縮后彈簧的長度/cm木塊移動的距離彈簧A5s1彈簧A8s2彈簧B5s3彈簧B8s4(1)由于彈性勢能的大小不便用儀器測量，本實驗把彈性勢能的大小轉(zhuǎn)換為測量木塊移動的距離，這種研究方法叫轉(zhuǎn)換法。下列實驗中用到此方法的是_(填序號)。探究“杠桿的平衡條件”探究“影響電磁鐵磁性強弱的因素”(2)請將探究猜想一的方案補充完整。將彈簧A、小球、木塊按如圖所示安裝好；壓縮彈簧，使其長度為5 cm。放手后，小球被彈出，推動木塊移動了一段距離s1；壓縮彈簧，使其長度為_cm。放手后，小球被彈出，推動木塊移動_；比較分析實驗數(shù)據(jù)_，得出結(jié)論。(3)彈簧將小球彈開的過程中，是彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化成小球的_能。(4)為了探究猜想二，可選用實驗次數(shù)和_的數(shù)據(jù)進行比較分析，若_，說明彈性勢能的大小與彈簧的材料有關(guān)。8s2s1和s2動s2s4【常見誤區(qū)】1功、功率、機械效率混淆不清，誤認為做功越多，功率越大；機械效率越高，功率越大。2能量的相互轉(zhuǎn)化的形式多種多樣，在分析問題時，易漏掉其中某一種能量。【例3】在一次參觀中，外地游客丁先生從渠江公園乘電梯到思源廣場，在電梯勻速上升的過程中，丁先生的() A重力勢能不斷增大 B動能不斷增大C機械能保持不變 D動能轉(zhuǎn)化為重力勢能【點撥】電梯勻速上升時，丁先生的動能不變，重力勢能增大，機械能增大，這一過程是電能轉(zhuǎn)化為機械能，因此只有選項A正確?！敬鸢浮緼2下列說法正確的是( )A機械效率越高的機械做功越快B機械效率越高的機械做功越多C功率越大的機械做功越快D功率越大的機械做功越多C考點跟蹤突破 20