第十一章 機(jī)械功及機(jī)械能

1、第一部分教材梳理第十一章機(jī)械功與機(jī)械能第十一章機(jī)械功與機(jī)械能知識網(wǎng)絡(luò)知識網(wǎng)絡(luò)機(jī)械功與機(jī)械能機(jī)械功與機(jī)械能重點(diǎn)梳理與歸納重點(diǎn)梳理與歸納考點(diǎn)考點(diǎn)1功功1. 功的兩個必要因素：作用在物體上的力、物體在力的方向物體上的力、物體在力的方向上通過的距離上通過的距離. 2. 不做功的三種情況：有力無距離、有距離無力、力和距離有力無距離、有距離無力、力和距離垂直垂直. . 3. 功的公式：W W= =FsFs.應(yīng)用功的公式注意：分清哪個力對物體做功，計(jì)算時F就是這個力；公式中s 一定是在力的方向上通過的距離，強(qiáng)調(diào)對應(yīng); 功的單位“焦”（牛米 = 焦），不要與力和力臂的乘積（牛米，不能寫成“焦”）單位搞混. 4

2、. 功的單位：焦耳，1 J= 1 Nm1 J= 1 Nm. 把一個雞蛋舉高1 m ，做的功大約是0.5 J . 5. 功的原理：使用機(jī)械時，人們所做的功，都不會少于直接用手所做的功，即使用任何機(jī)械都不省功. 考點(diǎn)考點(diǎn)2功率功率1. 定義：功率是表示物體做功快慢做功快慢的物理量，物體在單位時間內(nèi)做功的多少叫做功率. 2. 公式：P PW W/ /t t.3. 單位：(1)國際主單位是瓦，符號是W, 1 W=1 J/sW, 1 W=1 J/s. 常用單位有千瓦（kW）、兆瓦（MW）、馬力. (2)單位換算：1 kW=101 kW=103 3 W 1 MW=10 W 1 MW=106 6 W 1 W

3、 1馬力馬力=735 W=735 W.(3)物理意義：某小轎車功率為60 kW，表示小轎車1 s內(nèi)做功60 000 J. 4.機(jī)械效率和功率的區(qū)別：功率和機(jī)械效率是兩個不同的概念. 功率表示做功的快慢，即單位時間內(nèi)完成的功；機(jī)械效率表示機(jī)械做功的效率，即所做的總功中有多大比例的有用功. 考點(diǎn)考點(diǎn)3機(jī)械效率機(jī)械效率1. 有用功、額外功、總功：對人們有用的功叫做有用功；并非我們需要但又不得不做的功叫做額外功；有用功和額外功之和叫做總功. 2. 機(jī)械效率：(1)定義：有用功跟總功的比值叫做機(jī)械效率. (2)公式：= =W W有用有用/ /W W總總100%100%.(3)有用功總小于總功，所以機(jī)械效

4、率總小于1，通常用百分?jǐn)?shù)表示. 某滑輪機(jī)械效率為60%表示有用功占總功的60% . (4)提高機(jī)械效率的方法：減小機(jī)械自重、減小機(jī)件間的摩擦. 3. 滑輪組機(jī)械效率的測量： (1)原理：=(2)應(yīng)測物理量：鉤碼重力G、鉤碼提升的高度h、拉力F、繩的自由端移動的距離s. (3)器材：除鉤碼、鐵架臺、滑輪、細(xì)線外還需刻度尺、彈簧刻度尺、彈簧測力計(jì)測力計(jì). (4)步驟：必須勻速勻速拉動彈簧測力計(jì)使鉤碼升高，目的：保證保證測力計(jì)示數(shù)大小不變測力計(jì)示數(shù)大小不變. . (5)影響滑輪組機(jī)械效率高低的主要因素有：動滑輪越重，個數(shù)越多則額外功相對就多； 提升重物越重，做的有用功相對就多;若各種摩擦越大做的額外

5、功就多;繞線方法和重物提升高度不影響滑輪機(jī)械效率. 10. 常見幾種簡單機(jī)械的機(jī)械效率:考點(diǎn)考點(diǎn)4機(jī)械能機(jī)械能1. 能量：如果一個物體能夠做功，我們就說它具有能量，但具有能量的物體不一定正在做功. 2. 機(jī)械能：動能和勢能統(tǒng)稱機(jī)械能，或機(jī)械能包括動能和勢能，勢能有重力勢能和彈性勢能. 3. 物體由于運(yùn)動而具有的能叫動能，影響動能大小的因素是物體的質(zhì)量和物體運(yùn)動的速度. 4. 物體由于被舉高而具有的能叫重力勢能，影響重力勢能大小的因素是物體的質(zhì)量和被舉起的高度，水平地面上的物體重力勢能為零. 5. 物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能叫彈性勢能，影響彈性勢能大小的因素是彈性形變的大小. 6. 動能和勢

6、能的轉(zhuǎn)化：(1)物體的動能與勢能是可以互相轉(zhuǎn)化的；有摩擦阻力時，在有摩擦阻力時，在動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化中，機(jī)械能減少動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化中，機(jī)械能減少. . (2)如果除重力和彈力外沒有其他外力做功如果除重力和彈力外沒有其他外力做功（即：沒有其他形式能量補(bǔ)充或沒有能量損失），則動能與勢能轉(zhuǎn)化過程中機(jī)械則動能與勢能轉(zhuǎn)化過程中機(jī)械能不變能不變. . (3)動能與勢能轉(zhuǎn)化實(shí)例：單擺、滾擺、蹦床、過山車、人造地球衛(wèi)星等. 人造地球衛(wèi)星繞地球沿橢圓軌道非勻速運(yùn)行，當(dāng)衛(wèi)星從近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)行時(相當(dāng)于上升運(yùn)動)動能減小(速度減小)勢能增大(距地球中心的高度增加)，這一過程衛(wèi)星的動能轉(zhuǎn)化為勢能，當(dāng)衛(wèi)星從遠(yuǎn)地

7、點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)行時(相當(dāng)于下落運(yùn)動)動能增大(速度增大)勢能減小(距地球中心的高度減小)這一過程中衛(wèi)星的勢能轉(zhuǎn)化為動能. 7. 機(jī)械能與其他形式能之間也可以相互轉(zhuǎn)化. 如水力發(fā)電是水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，電動機(jī)工作時，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；轉(zhuǎn)化過程中遵守能量守恒. 中考真題再現(xiàn)與預(yù)測中考真題再現(xiàn)與預(yù)測考點(diǎn)考點(diǎn)1功功考題再現(xiàn)考題再現(xiàn)1. (2015廣東)如圖1-12-1所示，已知物體A和動滑輪的總重為200 N，當(dāng)物體A勻速上升高度為1 m時，拉力所做的功為_J.（繩子與滑輪的摩擦力、空氣阻力忽略不計(jì)）2002. (2014廣州)人直接用F1的力勻速提升重物，所做的功是W1，若人使用某機(jī)械勻速提升該重物

8、到同一高度則人的拉力為F2，所做的功是W2,則( )A. F1一定大于F2B. F1一定小于F2C. W2一定大于W1D. 只有F2大于F1，W2才大于W1C考題預(yù)測考題預(yù)測3. 如圖1-12-2所示，光滑斜面ABAC，沿斜面AB和AC分別將同一重物從它們的底部拉到頂部，所需拉力分別為F1和F2 ，所做的功分別為W1和W2. 則( )A. F1F2，W1=W2B. F1F2，W1W2C. F1F2，W1W2D. F1F2，W1=W2A4. 下列幾種現(xiàn)象中，沒有對物體做功的是( )D考點(diǎn)歸納考點(diǎn)歸納1.做功的兩個必要因素：一是作用在物體上的力，二是在力的方向上移動的距離. 2.功的計(jì)算：利用公式

9、W=Fs求解,關(guān)鍵是認(rèn)真審題分別求出F和s. 考點(diǎn)考點(diǎn)2 2功率功率考題再現(xiàn)考題再現(xiàn)1. (2015廣東) 已知小汽車的總質(zhì)量為1 500 kg，該車以30 m/s的速度作水平勻速直線運(yùn)動，行駛了180 s，汽車在行駛過程中受到的阻力為車重的0.16倍（g=10 N/kg）求：在此過程中汽車的牽引力和功率. 行駛距離行駛距離s s= =vtvt=30 m/s=30 m/s180 s=5 400 m,180 s=5 400 m,牽引力牽引力F F= =f f=0.16 mg=0.16=0.16 mg=0.161 500 kg1 500 kg10 N/kg=2 400 N,10 N/kg=2 40

10、0 N,牽引力的功率牽引力的功率P P= =72 000 W.= =72 000 W.2. (2014廣州)如圖1-12-3，用大小相等的拉力F，分別沿斜面和水平面拉木箱，拉力方向和運(yùn)動方向始終一致，運(yùn)動時間tabtcd，運(yùn)動距離sab=scd，比較兩種情況下拉力所做的功和功率( )A. ab段做功較多B. ab段與cd段的功一樣多C. ab段功率較大D. ab段與cd段的功率一樣大B考題預(yù)測考題預(yù)測3. 小童同學(xué)用50 N的水平推力，使放在水平桌面上重200 N的物體做勻速直線運(yùn)動，若該物體在10 s內(nèi)移動4 m，則在此過程中，物體受到的摩擦力是_N，小童做功的功率是_W.4. 如圖1-12

11、-4所示Gm= 40 N，GM=100 N，光滑斜面的長度為10 m，高度為6 m，M從斜面頂端以2 m/s的速度勻速下滑至底端時(不計(jì)滑輪重，繩重，繩與滑輪間摩擦). 求：(1)m上升的高度.(2)動滑輪對m做的功.5020(3)M的重力所中的功.(4)M的重力對M做功的功率.(1)(1)h h1 1= =5 m.= =5 m.(2)(2)W W1 1= =G Gm mh h1 1=40 N=40 N5 m=200 J.5 m=200 J.(3)(3)W W2 2= =G GM Mh h=100 N=100 N6 m=600 J.6 m=600 J.(4)(4)t t= = =5 s,= =

12、 =5 s,P P= = =120 W.= = =120 W.考點(diǎn)歸納考點(diǎn)歸納本考點(diǎn)的常考角度：1. 功率的概念、做功快慢的比較.2. 常見現(xiàn)象中功率的測量以及功率在日常生活中的應(yīng)用. 考點(diǎn)考點(diǎn)3機(jī)械效率機(jī)械效率考題再現(xiàn)考題再現(xiàn)1. (2013廣東)如圖1-12-5，用滑輪組將物塊從位置A勻速拉到位置B ,若此時繩自由端所用拉力為10 N ，物塊受到的摩擦力為18 N，滑輪組的機(jī)械效率為_. 60%2. (2012廣東)如圖1-12-6所示，小王站在高3 m、長6 m的斜面上，將重200 N的木箱沿斜面勻速從底端拉上頂端，拉力大小恒為120 N，所花時間是10 s. 求斜面的機(jī)械效率. 斜面的

13、機(jī)械效率斜面的機(jī)械效率= = 100%= 100%= 100%=83.3%.100%=83.3%.考題預(yù)測考題預(yù)測3. 為模擬盤山公路，現(xiàn)將連接了重1 N小球的細(xì)線穿入一根長1 m的細(xì)管，如圖1-12-7，將細(xì)管從豎直放置的圓柱體底部a點(diǎn)開始斜向上纏繞5圈后，恰好繞至頂部b點(diǎn)，相鄰細(xì)管間的高度均為12 m，在b點(diǎn)處通過細(xì)線用0.8 N的拉力（與管的軸線平行）將管口的小球從a點(diǎn)勻速拉至b點(diǎn)，則纏繞在圓柱體上的細(xì)管（模擬的盤山公路）的機(jī)械效率為 ( )A. 83.3%B. 80%C. 75%D. 60%C4. 如圖1-12-8所示，用滑輪組提升重物時，重800 N的物體在10 s內(nèi)勻速上升了1 m

14、. 已知拉繩子的力F為500 N，則拉力提升重物的功率和機(jī)械效率分別是多大？拉力提升重物的功率拉力提升重物的功率P= = =100 W,P= = =100 W,機(jī)械效率機(jī)械效率= = 100%= 100%= 100%=80%.100%=80%.考點(diǎn)歸納考點(diǎn)歸納1. 對機(jī)械效率的理解：明確機(jī)械效率小于1，在機(jī)械完成的功里分有用功和額外功兩部分. 為達(dá)到人們的目的做的功叫有用功，為完成任務(wù)不可以避免的克服摩擦力等阻力所做的功就是額外功. 因此，對于實(shí)際機(jī)械，W有用W總，則1，對于實(shí)際的機(jī)械額外功只能盡量減小，但不可能為零. 2. 測量機(jī)械效率的方法和過程.3. 要注意機(jī)械效率與功率的區(qū)別：(1)機(jī)

15、械效率是指有用功占總功的百分比；功率是指單位時間做功的多少，是描述做功快慢的物理量.(2)它們的單位也不同.(3)機(jī)械效率高的不一定功率大，做功快的不一定機(jī)械效率高. 考點(diǎn)考點(diǎn)4機(jī)械能機(jī)械能考題再現(xiàn)考題再現(xiàn)1. (2015廣東) 從桌面掉到地上的乒乓球會自動彈起，球在上升過程中_能轉(zhuǎn)化為_能，（兩空均填“動”“重力勢”或“彈性勢”）由于球與空氣有摩擦，上升過程中球的機(jī)械能_（填“增大”“減小”或“不變”）.2. (2013廣東)利用如圖1-12-9所示裝置探究“物體的動能大小與哪些因素有關(guān)”. 將小球A、B分別拉到與豎直方向成一定角度的位置，然后都由靜止釋放，當(dāng)小球擺動到豎直位置時，將與靜止在

16、水平面上的木塊C發(fā)生碰撞，木塊都會在水平面上滑行一定距離后停止. 圖1-12-9中的擺長L都相同，12，球A、B 的質(zhì)量分別為mA、mB (mAmB).動動重力勢重力勢減小減?。?）如圖1-12-9甲、乙所示，同時釋放A、B，觀察到它們并排擺動且始終相對靜止，同時到達(dá)豎直位置這表明兩小球在擺動過程中的任一時刻的速度大小與小球的_無關(guān). （2）如圖1-12-9甲、乙所示，觀察到B球能將木塊C撞得更遠(yuǎn)由此可得出結(jié)論：_. 質(zhì)量質(zhì)量速度相同時，動能的大小與物體的速度相同時，動能的大小與物體的質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，動能越大質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，動能越大 （3）圖1-12-9乙中小球B到達(dá)豎直位置時的速度_

17、（填“大于”“小于”或“等于”）圖丙中小球B到達(dá)豎直位置時的速度. 如圖乙、丙所示，圖丙中木塊C滑行得更遠(yuǎn)些，由此可得出結(jié)論：_.小于小于質(zhì)量相同時，動能的大小與物體的質(zhì)量相同時，動能的大小與物體的速度有關(guān)，速度越大，動能越大速度有關(guān)，速度越大，動能越大考題預(yù)測考題預(yù)測3. 人造衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行，當(dāng)它由近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)行時，衛(wèi)星的動能_，勢能_. (兩空均填“增大”“減小”或“不變”)4. 如圖1-12-10所示，足球以初速度v沿著凹凸不平的草地從a運(yùn)動到d，足球( )A. 在b、d兩點(diǎn)動能相等B. 在a、d兩點(diǎn)動能相等C. 從b到c的過程機(jī)械能減少D. 從c到d的過程重力勢能減少減小減小增大增大C5. 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(jìn)行實(shí)驗(yàn).如圖1-12-11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(shí)驗(yàn)時可通過觀察同一滑塊沖上_來判斷