第十五章功和機(jī)械能主題知識(shí)點(diǎn)要求功和機(jī)械能 功的原理 能量的概念，知道做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)程 機(jī)械能守恒定律認(rèn)識(shí) 做功的兩個(gè)必要因素 功的計(jì)算公式，并能進(jìn)行有關(guān)計(jì)算 功率的物理意義、表達(dá)式，并能進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算 有用功、額外功、總功和機(jī)械效率，并能進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算 動(dòng)能、勢(shì)能和機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化理解 測(cè)量滑輪組、斜面的機(jī)械效率 測(cè)量生活中的功率操作 動(dòng)能跟哪些因素有關(guān) 重力勢(shì)能跟哪些因素有關(guān)探究力力的方向FsJ省功Gh1W總W有有用總高低高單位時(shí)間WFv運(yùn)動(dòng)質(zhì)量速度舉高質(zhì)量高度彈性形變不變第1課時(shí)功、功率一、功1做功力距離力作用(1)概念：物體在_作用的方向上移動(dòng)了_，就說(shuō)這個(gè)力對(duì)物體做了功(2)兩個(gè)必要因素：有_在物體上；物體在這個(gè)_力的方向上移動(dòng)了距離(3)不做功的三種情況物體受力的作用，但沒有移動(dòng)如用力搬石頭沒搬動(dòng)物體沒受力的作用，是由于慣性移動(dòng)了一段距離如足球飛出后，人對(duì)足球無(wú)作用力，對(duì)足球不做功物體受力作用，也移動(dòng)了，但移動(dòng)距離與力的方向垂直如提水時(shí)水平前進(jìn)，人對(duì)水桶不做功2功的計(jì)算力距離(1)定義：_與在力的方向上移動(dòng)的_的乘積叫做功，用 W 表示(2)定義式：WFs，s 表示在力 F 的方向上通過(guò)的距離(3)單位：焦耳，符號(hào)為“J”，1 J1 Nm.使用 WFs 計(jì)算功時(shí)，一定要考慮清楚哪一段距離 s 才是在這個(gè)力 F 的方向上移動(dòng)的距離省力費(fèi)距離3功的原理：使用機(jī)械時(shí)，_必然_，_必然_，也就是說(shuō)使用任何機(jī)械都_二、功率省距離費(fèi)力不省功1定義：物體在單位時(shí)間內(nèi)做的功，用 P 表示3國(guó)際單位：瓦特，簡(jiǎn)稱瓦，符號(hào)為 W.其他單位：千瓦，符號(hào)為 kW.單位換算：1 kW103 W,1 W1 J/s.4功率大小的比較(1)相同時(shí)間內(nèi)，做功多的功率大；(2)做功相同時(shí)，用時(shí)多的功率小；考點(diǎn)1功【例1】(2011年廣安)在下圖的四種情境中，人對(duì)物體做功的是()A提著水桶在水平地面上勻速前進(jìn)B扛著米袋慢慢爬上樓梯C用力推汽車，汽車沒動(dòng)D舉著杠鈴原地不動(dòng)思維點(diǎn)撥：判斷物體是否做功，關(guān)鍵是看物體在力的方向上有沒有移動(dòng)距離我的答案：B(2010 年百色)如圖 1511 所示，用大小相等的拉力 F1、F2、F3 使同一物體分別沿著水平面、斜面和豎直方向移動(dòng)相同的距離 s，拉力 F1、F2、F3 所做的功分別是 W1、W2、W3.下列判斷正確的是()圖 1511AW1W2W3CW1W2W3BW1W2W3DW1W2W3解析：由功的定義 WFs 知選項(xiàng) D 對(duì)D考點(diǎn)2功率【例2】(2011年福州)2011 年4月12日，英國(guó)倫敦展出了新研發(fā)的“偵探獵犬”超音速汽車，如圖 1512 所示該車功率極大，最大車速能達(dá)到1 609 km/h，創(chuàng)造了短期內(nèi)無(wú)法超越的世界紀(jì)錄在一次測(cè)試中，“偵探獵犬”以 400 m/s 的速度勻速直線行駛了 2 000 m，受到水平方向的阻力為 2105 N問(wèn)：在測(cè)試過(guò)程中，圖1512(1)汽車受到水平方向的牽引力是多少？(2)汽車牽引力所做的功和功率分別是多少？(3)該車的外觀設(shè)計(jì)成流線型，這樣做的好處是什么？(2011 年沈陽(yáng))舉重是我國(guó)的優(yōu)勢(shì)體育項(xiàng)目一位身高 180cm 的運(yùn)動(dòng)員和一位身高 160 cm 的運(yùn)動(dòng)員，在挺舉項(xiàng)目中用相同時(shí)間把同樣重的杠鈴舉起，如果他們對(duì)杠鈴所做的功分別為W1 和 W2，功率分別為 P1 和 P2，則下列關(guān)系式正確的是()AW1W2，P1P2BW1 W2，P1P2CW1W2，P1P2DW1W2，P1P2B機(jī)械效率第2課時(shí)一、有用功、額外功、總功1有用功克服物體重力mgh(1)定義：對(duì)人們有用的功，一般指_做的功(2)計(jì)算公式：W有用Gh_.2額外功(1)定義：一般指對(duì)動(dòng)滑輪、繩子及克服摩擦力做的功(2)計(jì)算公式：W額外W總W有用2公式：3總功(1)定義：有用功和額外功_，一般等于拉力做的功之和(2)計(jì)算公式：W總FsFnh.二、機(jī)械效率1定義：有用功與總功的比值W有W總100%.3任何機(jī)械的機(jī)械效率都小于 1.三、滑輪組的機(jī)械效率2影響因素：動(dòng)滑輪的重、物體的重、滑輪和繩子間的摩擦提升同一重物，動(dòng)滑輪越多的滑輪組機(jī)械效率越低同一滑輪組，提升的重物越重機(jī)械效率越大(在繩子能承受的限度內(nèi))傾斜程度粗糙程度四、斜面的機(jī)械效率2影響因素：斜面的_、斜面的_3提升同一重物時(shí)，斜面坡度越大，越不省力，機(jī)械效率越大考點(diǎn)1滑輪組的機(jī)械效率【例1】(2011年廣東)用如圖 1521所示的滑輪組在 20 s內(nèi)將重600 N 的物體從地面豎直提高4 m，所用拉力是250 N在這個(gè)過(guò)程中，求：圖1521(1)有用功是多少？(2)拉力的功率是多少？(3)滑輪組機(jī)械效率是多少？思維點(diǎn)撥：對(duì)重物做的功為有用功，拉力做的功為總功，拉力的功率即為總功的功率，不能把功率和機(jī)械效率混淆考點(diǎn)2斜面的機(jī)械效率【例2】(2011年柳州)在“探究斜面的機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)中，小明猜想斜面的機(jī)械效率可能跟斜面的粗糙程度有關(guān)，小聰猜想可能跟斜面的傾斜程度有關(guān)如圖1522是他們?cè)O(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置，下表是其中一位同學(xué)在其他條件一定時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖1522實(shí)驗(yàn)序號(hào)斜面的傾斜程度物塊的重力 G/N斜面高度 h/m沿斜面的拉力 F/N斜面長(zhǎng)s/m機(jī)械效率1較緩100.25.5136.4%2較陡100.47.0157.1%3最陡100.68.5170.6%(1) 分析表中數(shù)據(jù)可得該實(shí)驗(yàn)是探究_( 選填“小明”或“小聰”)的猜想，結(jié)論是：在其他條件一定時(shí)，斜面越_，機(jī)械效率越高(2)另一位同學(xué)為探究自己的猜想，設(shè)計(jì)了如下步驟把一塊長(zhǎng)木板的一端墊高，構(gòu)成一個(gè)斜面用彈簧測(cè)力計(jì)沿斜面把一木塊_拉上去，進(jìn)行相關(guān)測(cè)量，計(jì)算出斜面的機(jī)械效率保持斜面的_不變，改變斜面的_，再進(jìn)行相關(guān)測(cè)量，并計(jì)算出斜面的機(jī)械效率比較兩次_的大小，即可驗(yàn)證猜想是否正確思維點(diǎn)撥：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟時(shí)要體現(xiàn)控制變量的思想我的答案：(1)小聰陡(2)勻速傾斜程度粗糙程度機(jī)械效率教師參考備選題(2010 年宜賓)小明和興趣小組的同學(xué)們利用如圖 B38 所示的裝置探究斜面的機(jī)械效率，同學(xué)們對(duì)實(shí)驗(yàn))過(guò)程和裝置發(fā)表了下列不同的看法，其中不正確的有(圖B38A勻速拉動(dòng)木塊時(shí)，拉力與摩擦力是一對(duì)平衡力B斜面的機(jī)械效率與木塊被拉動(dòng)的距離是無(wú)關(guān)的C勻速拉動(dòng)木塊的過(guò)程中，木塊的機(jī)械能是增大的D勻速拉動(dòng)時(shí)，木塊是要克服摩擦力做額外功的解析：拉力大小等于摩擦力與木塊重力在斜面上的合力，A 錯(cuò)答案：A機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化第3課時(shí)一、動(dòng)能和勢(shì)能1動(dòng)能運(yùn)動(dòng)質(zhì)量相同速度越大(1)定義：物體由于_而具有的能大速度相同(2)影響因素：速度和質(zhì)量質(zhì)量越大大速度：_時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)_，動(dòng)能越_質(zhì)量：_時(shí)，物體的_，動(dòng)能越_2重力勢(shì)能被舉高越大越大(1)定義：物體由于_而具有的能量(2)影響因素：質(zhì)量和高度質(zhì)量：被舉的高度相同時(shí)，物體質(zhì)量_，重力勢(shì)能_高度：質(zhì)量相同時(shí)，物體被舉得_，重力勢(shì)能_3彈性勢(shì)能越高越大彈性形變(1)定義：物體由于發(fā)生_而具有的能量(2)影響因素：彈性形變程度物體的彈性形變?cè)酱?，具有的彈性?shì)能越大二、機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化1機(jī)械能動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能機(jī)械能動(dòng)能勢(shì)能2機(jī)械能守恒不計(jì)摩擦保持不變_時(shí)，只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能的總和_3動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化(1)動(dòng)能和重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化：如滾擺下降時(shí)，滾擺的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，上升時(shí)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能(2)動(dòng)能和彈性勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化：如木球撞擊彈簧，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能；彈簧將木球彈開，彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能考點(diǎn)1動(dòng)能和勢(shì)能【例1】(2011年揚(yáng)州)如圖 1531 是探究“物體動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)”的裝置讓同一小車從斜面上不同的高度由靜止開始運(yùn)動(dòng)，碰到同一位置的相同木塊上目的是探究小車動(dòng)能的大小與_的關(guān)系；若小車推動(dòng)木塊移動(dòng)的距離越大，說(shuō)明小車對(duì)木塊_越多，從而判斷小車的動(dòng)能越_(選填“大”或“小”)；若水平面絕對(duì)光滑，本實(shí)驗(yàn)將_(選填“能”或“不能”)達(dá)到探究目的圖1531思維點(diǎn)撥：小車在斜面上的高度越大，到達(dá)水平面時(shí)的速度越大，本實(shí)驗(yàn)利用了“轉(zhuǎn)換法”來(lái)判斷動(dòng)能的大小，如果水平面絕對(duì)光滑，木塊受到小車撞擊后，就會(huì)以恒定的速度永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去，這樣就無(wú)法判斷小車的動(dòng)能大小了我的答案：速度 做功大不能(2011 年鞍山)為探究重力勢(shì)能的大小與什么因素有關(guān)，小明利用帶有四個(gè)鐵釘?shù)男》阶?、沙箱及質(zhì)量不同的重物設(shè)計(jì)并進(jìn)行了如圖 1532 所示實(shí)驗(yàn)圖1532(1)實(shí)驗(yàn)中通過(guò)觀察_來(lái)判斷物體重力勢(shì)能的大小方桌陷入沙中的深淺甲乙(2)要探究重力勢(shì)能大小與高度的關(guān)系應(yīng)選擇_和_進(jìn)行分析比較(3)乙和丙探究的問(wèn)題是_高度相同時(shí)，重力勢(shì)能與質(zhì)量的關(guān)系考點(diǎn)2 機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化【例2】(2011年昆明)一中學(xué)生騎自行車下坡時(shí)，不蹬腳踏板恰好勻速向下運(yùn)動(dòng)在此過(guò)程中，他的動(dòng)能、勢(shì)能和機(jī)械能的變化情況是()A動(dòng)能不變，勢(shì)能減小，機(jī)械能減小B動(dòng)能增大，勢(shì)能減小，機(jī)械能不變C動(dòng)能減小，勢(shì)能減小，機(jī)械能減小D動(dòng)能不變，勢(shì)能減小，機(jī)械能不變思維點(diǎn)撥：動(dòng)能的大小跟物體的質(zhì)量和速度有關(guān)，重力勢(shì)能的大小跟物體的質(zhì)量和高度有關(guān)由他恰好勻速向下運(yùn)動(dòng)，可知速度不變、高度減小，從而判斷出動(dòng)能和勢(shì)能的大小變化再結(jié)合機(jī)械能動(dòng)能勢(shì)能，可以判斷出機(jī)械能的大小變化我的答案：A“嫦娥一號(hào)”返回艙在距離地面一定高度時(shí)，需要打開降)落傘減速，以便安全著陸，在返回艙減速下降的過(guò)程中(A動(dòng)能不變，勢(shì)能減小，機(jī)械能不變B動(dòng)能不變，勢(shì)能減小，機(jī)械能減小CC動(dòng)能減小，勢(shì)能減小，機(jī)械能減小D動(dòng)能增大，勢(shì)能減小，機(jī)械能不變1(2011年廣州)用圖 1533 甲、乙兩種方式勻速提升重為100 N 的物體，已知滑輪重20 N、繩重和摩擦力不計(jì)則()圖1533A手的拉力：F甲F乙；機(jī)械效率：甲乙B手的拉力：F甲F乙；機(jī)械效率：甲乙C手的拉力：F甲F乙；機(jī)械效率：甲乙D手的拉力：F甲F乙；機(jī)械效率：甲乙答案：D2(2010年廣東)某建筑工地要將同一個(gè)箱子從地面搬上二樓，如果分別采用如圖 1534 所示的兩種方式搬運(yùn)，F(xiàn)1 和)DF2 做功的情況，以下判斷正確的是(A兩種方式機(jī)械效率一定相等B兩種方式功率一定相等C兩種方式所做的總功一定相等D兩種方式所做的有用功一定相等圖15343(2011 年河源)下列過(guò)程中，物體的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的是()DA跳傘運(yùn)動(dòng)員在空中勻速下落的過(guò)程B熱氣球上升的過(guò)程C汽車在水平路面上勻速行駛的過(guò)程D鉛球自由下落的過(guò)程4(2011 年廣東)在水平地面上，工人用 100 N 的水平推力推動(dòng)重 150 N 的箱子，4 s 內(nèi)前進(jìn)了 6 m，在這個(gè)過(guò)程中，木箱所受重力對(duì)木箱做功為_J，工人對(duì)木箱做功為_J，箱子運(yùn)動(dòng)的平均速度為_m/s.06001.55(2010 年梅州)如圖 1535 所示，物體 A 的質(zhì)量 m12 kg，在拉力 F 的作用下，物體 A 以 0.1 m/s 的速度在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為 12 N，忽略滑輪與繩子的摩擦力以及滑輪、彈簧測(cè)力計(jì)和繩子所受的重力，并且繩子足夠長(zhǎng)求：(1)物體 A 與水平面間摩擦力 f 的大小；(2)拉力 F 的大小；圖1535(3)物體 A 運(yùn)動(dòng) 10 s 的過(guò)程中，拉力 F 所做的功6(2010 年湛江)湛江港一裝卸工人用如圖 1536 所示的滑輪組勻速提升質(zhì)量為 80 kg 的貨物，所用的拉力F為500 N，繩子自由端在 50 s 內(nèi)被勻速拉下 4 m(g 取 10 N/kg)求：圖1536(1)提升前貨物靜止在地面上，與地面的接觸面積為 0.04 m2，求貨物對(duì)地面的壓強(qiáng)(2)提升時(shí)繩子自由端的速度(3)拉力 F 的功率(4)此滑輪組的機(jī)械效率