功和機械能復習課件(上課用).ppt

1、功 和 機 械 能,復習提綱, 考點聚焦, 呈現(xiàn)形式, 知識結構, 對應訓練, 方法提示,考點聚焦,1 、理解做功的兩個必要因素。 2、理解機械功的計算公式：W=FS 3、理解功率的概念。 4、知道功的原理。 5、知道有用功和總功，知道機械效率。 6、理解動能、勢能的初步概念，知道彈性勢能，知道動能、勢能可以相互轉化。,呈現(xiàn)形式,上述考點常以填空、選擇、作圖、實驗和計算題型出現(xiàn)。,知識結構,一、功： 1、力學里所說的功包括兩個必要因素：一是作用在物體上的力；二是物體在力的方向上通過的距離。 2、不做功的三種情況：有力無距離、有距離無力、力和距離垂直。 3、力學里規(guī)定：功等于力跟物體在力的方向上

2、通過的距離的乘積。 公式：W=FS 4、功的單位：焦耳，1J= 1Nm 。 把一個雞蛋舉高1m ，做的功大約是0.5 J 。 5、應用功的公式注意： 分清哪個力對物體做功，計算時F就是這個力； 公式中S 一定是在力的方向上通過的距離，強調對應。 功的單位“焦”（牛米 = 焦），不要和力和力臂的乘積（牛米，不能寫成“焦”）單位搞混。,物體在繩子拉力作用下升高 A,靜止的小車在拉力作用下運動起來 B,汽車在剎車阻力的作用下速度降低 C,人用力搬石頭，石頭不動 D,D,如圖所示的四種情景中，對物體沒有做功的是（ ）,D,（09重慶）如圖所示 李晶同學將放在課 桌邊的文具盒水平推 至課桌中央，她針對

3、此過程提出了如下的猜想。你認為合理 的是 ( ) A文具盒所受重力對它做了功 B文具盒所受支持力對它做了功 C文具盒所受的推力F對它做了功 D在此過程中沒有力對文具盒做功,C,1、小明用100N的力將50N的鉛球擲出10m遠，則在鉛球拋出的過程中，人對鉛球所作的功是：（ ） A、1000J B、500J C、0J D、1500J,C,2.在平地上，用50N的水平拉力拉重100N的箱子，前進了10m，拉力做了多少功？如果把這個箱子勻速舉高1.5m，又做了多少功？,解：W=FS=50N10m=500J,答：拉力做了500J的功。如果把這個箱子勻速舉高1.5m，又做了150J的功,知識結構,二、功的

4、原理： 1、內容：使用機械時，人們所做的功，都不會少于直接用手所做的功； 即：使用任何機械都不省功。 2、說明： （請注意理想情況功的原理可以如何表述？） 功的原理是一個普遍的結論，對于任何機械都適用。 功的原理告訴我們：使用機械要省力必須費距離，要省距離必須費力，既省力又省距離的機械是沒有的。 使用機械雖然不能省功，但人類仍然使用，是因為使用機械或者可以省力、或者可以省距離、也可以改變力的方向，給人類工作帶來很多方便。 我們做題遇到的多是理想機械（忽略摩擦和機械本身的重力）理想機械：使用機械時，人們所做的功（FS）= 直接用手對重物所做的功（Gh） 3、應用：斜面 理想斜面：斜面光滑 理想斜

5、面遵從功的原理； 理想斜面公式：FL=Gh 其中：F：沿斜面方向的推力；L：斜面長；G：物重；h：斜面高度。 如果斜面與物體間的摩擦為f ，則：FL=fL+Gh；這樣F做功就大于直接對物體做功Gh 。,通過一動滑輪用60 N的拉力提起重為100N的重物，使重物提高2m。 （1）拉力做多少功？ （2）如用手直接提起做功多少？,W直接=Gh=100N2m=200J,W用機械=FS=60N4m=240J,為什么利用實際機械做的功大于不用機械直接用手做的功呢 ？,解：S=2h=22m=4m,知識結構,三、機械效率： 、有用功：定義：對人們有用的功。公式：W有用Gh（提升重物）= W總W額=W總 斜面：

6、W有用= Gh 2、額外功：定義：并非我們需要但又不得不做的功。公式：W額= W總W有用=G動h（忽略輪軸摩擦的動滑輪、滑輪組）。斜面：W額=f L 3、總功： 定義：有用功加額外功或動力所做的功 公式：W總=W有用W額=FS= W有用 斜面：W總= fL+Gh=FL 4、機械效率： 定義：有用功跟總功的比值。 公式： =W有/W總 有用功總小于總功，所以機械效率總小于1 。通常用 百分數(shù) 表示。某滑輪機械效率為60%表示有用功占總功的60% 。提高機械效率的方法：減小機械自重、減小機件間的摩擦。=W有用/W總=Gh/FS 5、機械效率的測量： A、原 理：=W有/W總 B、應測物理量：鉤碼重

7、力G、鉤碼提升的高度h、拉力F、繩的自由端移動的距離S C、器 材：除鉤碼、鐵架臺、滑輪、細線外還需 刻度尺、彈簧測力計。 D、步驟：必須勻速拉動彈簧測力計使鉤碼升高，目的：保證測力計示數(shù)大小不變。 E、結論：影響滑輪組機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。 摩擦，若各種摩擦越大做的額外功就多。 注意： 繞線方法和重物提升高度不影響滑輪機械效率。,用水桶從井中提水的時候,所做的功哪部分是有用功,哪部分是額外功?,目的：,方法提示,提水所做的功,有用功：,提水桶所做的功,額外功：,提水,如果桶掉到井里,從井里撈桶的時候,撈上的桶里帶了一

8、些水,這種情況下哪部分是有用功,哪部分是額外功?,目的：,提水桶所做的功,有用功：,提水所做的功,額外功：,撈桶,沙子 重 100 N 桶重 20 N 體重 400 N 口袋重 5 N 動滑 輪重 10 N,目的：把沙子運到三樓 克服沙子重力做的功就是有用功 W有用=G 沙h=100N6m=600J,W總=(G 沙+ G 人+ G 桶）h =3120 J W有用/W總 = 19.2%,沙子 重 100 N 桶重 20 N 體重 400 N 口袋重 5 N 動滑 輪重 10 N,W總= (G 沙+ G 動滑輪+ G 桶）h = 780 J W有用/W總 = 76.9%,沙子 重 100 N 桶重

9、 20 N 體重 400 N 口袋重 5 N 動滑 輪重 10 N,W總= (G 沙+ G 動滑輪+ G 袋）h = 690 J W有用/W總 = 87.0%,沙子 重 100 N 桶重 20 N 體重 400 N 口袋重 5 N 動滑 輪重 10 N,三種情況下有用功在總功中占的百分比：,1、 19.2%,2、 76.9%,3、 87.0%,某起重機的機械效率是70%，它表示什么意思？,使用起重機提升重物時所做的有用功跟總功的比值是70%。,1使用滑輪組提起20N的重物，使它上升0.4m，作用在繩子自由端的拉力為8N，拉力的作用點上升了1.2m，拉力對滑輪所做的功叫_功,為_J。滑輪克服物體

10、重力所做的功叫_功為_J。用來克服滑輪重力和摩擦力所做的功叫_功，是_J,這個滑輪組的機械效率是_。,總功,9.6J,有用功,8J,額外功,1.6J,83.3%,例4、一臺起重機將重6000N的建筑材料提升到10m高的樓房上，做的額外功是40000J，總功是多少？機械效率是多少？,解：,有用功：W有用=Gh,=6000N10m=60000J,總功：,W總=W有+W額,=60000J+40000J =105J,機械效率：,=W有用/W總,=60000J/105J =60,滑輪組提高重物時:,W有用 G物 h W總 F s S= n h,有用推論：(豎直放置）,滑輪組水平拉動物體時:,W有用 f

11、s物 W總 F s S= n h,有用推論：(水平放置）,斜面的機械效率,W有=Gh,W總=FS,斜面的額外功：W額外f S 滑輪組的額外功： W額外G動 h,動滑輪重的兩種求法：,W額外G動 h,例5.如圖，把重為10N的物體推上高為0.5m的斜面，斜面的長為1m所用的推力為12N,沿斜面向上,求推力所做的功和斜面的機械效率?,解：,推力做的功：W總=FL,=12N1m =12J,有用功：,W有=Gh,=10N0.5m =5J,機械效率：,=W有/W總,= 5J/ 12J =41.67,首先在題目中數(shù)據(jù)上標出對應的字母。 其次要注意，用滑輪組提起貨物的高度與人把繩子末端拉下的距離之間的關系（

12、 S= n h）。 最后要弄清事件 的目的，分清有用功和額外功。,方法提示,如圖所示在自由端施力60N，利用滑輪組把重200N的貨物提升2m,不計摩擦。求： （1）繩端移動距離多少m？ （2）滑輪組的機械效率是多少？ (3)動滑輪重多少N?（兩種做法）,解：（1）由圖可知承擔動滑輪和重物的繩子段數(shù)n=4，,所以 S=nh=42m=8m,(3) 方法一 : G總=4F=460N=240N,所以 G動=G總-G=240N-200N=40N,方法一: W外=W總-W有=FS-Gh=60N8m-200N2m =80J,利用滑輪組把礦石從深20m的礦井中勻速拉到地面，在繩重和摩擦不計的情況下。 （1）如

13、果礦石重640N，所用拉力是400N，滑輪組機械效率是多少？ （2）如果礦石重800N，所用拉力是多少？,挑戰(zhàn)中考：（烏魯木齊）,G動=G總-G=2F-G=2400N-640N=160N,用定滑輪、動滑輪、滑輪組分別提升同樣重的物體，其中機械效率大的是（不考慮摩擦） （ ） A. 定滑輪 B. 動滑輪 C. 滑輪組 D. 都一樣大,A,用同一滑輪組提升重物，第一次提的物 重為G1，機械效率為1；第二次提的物 重為G2，機械效率為2。已知 G1 G2，兩次滑輪組的機械效率：( ) 1 2 B. 1 2 C. 1 2 D . 無法判斷,C,1、提升相同的重物，機械越簡單， 機械效率越高。,2、在使

14、用同一滑輪組時，物體越 重，機械效率越高。 （滑輪組的機械效率是改變的）,重要結論：,用如圖所示滑輪組繩端施力100N，把貨物提升3m?；喗M的機械效率是75%，問：貨物重多少N？動滑輪重多少N?,解：S=4h=43m=12m,W總=FS=100N12m=1200J,G動=G總-G=nF-G=4100N-300N=100N,答：貨物重300N，動滑輪重100N。,如右圖，一人用滑輪組提升2000N的貨物，所用拉力600N，繩子自由 端拉下4m，不考慮繩重和摩擦，求： (1)克服貨物重力做的功 (2)拉力做的功 (3)機械效率； (4)若用此滑輪組提升3200N的貨物，所需拉力為多少?,解：（1

15、）由圖可知承擔動滑輪的繩子段數(shù)n=4,W有=Gh=2000N1m=2000J,(2) W總=FS=600N4m=2400J,G動=nF-G=4600N-2000N=400N,7、外力對水泵做了7104J的總功，水泵把 250kg的水送到20m高處，水泵完成的有用功為多少J，水泵的機械效率為多少？（g=10N/kg),W有=Gh=mgh =250kg10N/kg20m =5104J,G1=G2，F(xiàn)1=F2，重物上升高度相同，比較兩拉力所做的功W1 W2及兩滑輪的機械效率1 2 。,（2012宿遷）某學習小組使用幾個相同的滑輪分別進行機械效率的測定，如圖.他們將測得鉤碼重G、拉力F、鉤碼上升的髙度

16、h、測力計移動的距離S，并將計算出的有用功W有用、總功W總和機械效率數(shù)據(jù)一并記人下表：(1)表格中數(shù)據(jù) ;(2)比較實驗1、2，第2次的機械效率較低，主要原因是 ;_(3)比較實驗2、3，影響這兩次實驗機械效率不同的主要因素是 _,使用滑輪組的優(yōu)點是 _。,74.1%,動滑輪有重力（或有用功相同時，使用動滑輪做的額外功多等）,可以省力或能改變用力方向,摩擦,（2012遵義）小明在測量滑輪組機械效率的實驗中，所用裝置如圖所示，實驗中每個鉤碼重2N，測得的數(shù)據(jù)如下表：,（1）在實驗中，測繩端拉力F 時，應盡量豎直向上拉動彈簧測力計且在拉動過程中讀數(shù)。（2）第1次實驗測得的機械效率為。（結果保留兩位

17、有效數(shù)字）（3）分析表中數(shù)據(jù)可知：第2次實驗是用圖做的；第4次實驗是用圖做的。（選填“a”、“b”或“c”)（4）分析第1、2次實驗數(shù)據(jù)可知：使用同一滑輪組，可以提高滑輪組的機械效率；分析第1、3次實驗數(shù)據(jù)可知：使用不同的滑輪組，提升相同的重物，動滑輪個數(shù)越多（即動滑輪總重越重），滑輪組的機械效率。（5）分析第3、4次實驗數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機械效率與物體被提升的高度。,勻速,74.07%,b,a,增加物重,越低,無關,知識結構,四、功率： 1、定義：單位時間里完成的功 2、物理意義：表示做功快慢的物理量。 3、公式： P =W/t = Fv 4、單位：主單位 W ；常用單位： kW 馬力 換算

18、：1kW=103W ； 1馬力=735W 某小轎車功率66kW，它表示：小轎車s 內做功66000J 5、機械效率和功率的區(qū)別： 功率和機械效率是兩個不同的概念。功率表示做功的快慢，即單位時間內完成的功；機械效率表示機械做功的效率，即所做的總功中有多大比例的有用功。,知識結構,五、動能和勢能： 1、能量：一個物體能夠做功，我們就說這個物體具有能。,知識結構,3、機械能：動能和勢能統(tǒng)稱為機械能。 理解：有動能的物體具有機械能；有勢能的物體具有機械能；同時具有動能和勢能的物體具有機械能。 六、動能和勢能的轉化： 1、動能和重力勢能間的轉化規(guī)律： 質量一定的物體，如果加速下降，則動能增大，重力勢能減

19、小，重力勢能轉化為動能； 質量一定的物體，如果減速上升，則動能減小，重力勢能增大，動能轉化為重力勢能； 2、動能與彈性勢能間的轉化規(guī)律：如果一個物體的動能減小，而另一個物體的彈性勢能增大，則動能轉化為彈性勢能；如果一個物體的動能增大，而另一個物體的彈性勢能減小，則彈性勢能轉化為動能。 3、動能與勢能轉化問題的分析：首先分析決定動能大小的因素，決定重力勢能（或彈性勢能）大小的因素看動能和重力勢能（或彈性勢能）如何變化。還要注意動能和勢能相互轉化過程中的能量損失和增大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充或沒有能量損失），則動能勢能轉化過程中機械能不變。 題中如果有“在光滑斜

20、面上滑動”則“光滑”表示沒有能量損失機械能守恒；“斜面上勻速下滑”表示有能量損失機械能不守恒。,知識結構,七、水能和風能的利用： 1、 結構： 2、水電站的工作原理：利用高處的水落下時把重力勢能轉化為動能，水的一部分動能轉移到水輪機，利用水輪機帶動發(fā)電機把機械能轉化為電能。,方法提示,例1 某同學用100牛的力把質量為4千克的鉛球推到5米遠處,他推鉛球做的功是( ) A.500焦 B.196焦 C.696焦 D.缺少條件,無法計算 分析：人推鉛球時,只在將鉛球推出手的極短的時間內對鉛球施加作用力,鉛球離開人手以后只受到重力和空氣阻力作用,不再受到推力作用,題中所述的5米并不是在100牛的推力作

21、用下通過的距離.因此,人雖對鉛球做了功,卻無法計算所做功的大小.解答，應選D.,D,方法提示,例2 如圖3所示,均勻木棒AB長2米,重力為20牛,支點O,且OB為0.8米,杠桿A端置于桌面上.現(xiàn)有一個重力為10牛的球在水平力F的作用下從A點向右勻速運動,如果F大小為3牛且保持不變,求當小球運動到剛好使杠桿失去平衡時,力F所做的功. 分析：如圖4所示,當球在推力F作用下運動到支點右側;距支點l1長時杠桿AB剛好失去平衡,則l1即為該球對杠桿作用力的力臂.而杠桿AB的重心應在AB的正中間,則杠桿的重GAB的力臂l2AO AB/21.2米1米0.2米.,方法提示,解 由杠桿平衡條件可得: GABl2

22、G球l1 l1GABl2/ G球0.4米. 球在F作用下運動使杠桿剛好失去平衡時通過的距離: SAOl11.2米0.4米1.6米 作用力F所做的功: WFS3牛1.6米4.8焦 答 : 杠桿剛好失去平衡時力F所做的功為4.8焦.,方法提示,例3：一學生用100牛的力將重為50牛的足球沿水平方向踢出20米遠，則該學生對球做的功是（ ） A3000焦 B1000焦C2000焦D無法確定 分析與解：在物理學中，做功是指兩個因素同時存在的物理過程。這兩個因素是，物體受到力的作用和物體沿力的方向通過了一段距離。我們把它們叫做做功的兩個必要因素。本題最容易出的錯誤是選擇C，認為W = FS = 100牛2

23、0米 = 2000焦。錯誤原因在于沒有從根本上理解做功兩必要因素同時存在。足球從被踢到落地停止，經(jīng)歷了兩個過程。第一個過程從學生的腳與球接觸開始到腳離開球為止。在這一過程中，球受到學生的踢力，足球并在此力方向上移動，但移動的距離是不知道的，不是20米，因此這一過程中，學生對球做了功，W = FS = 100牛S，此功大小不能確定。第二個過程是球由于慣性而運動，在這一過程中，球雖然移動一段距離，但球不受學生踢力，因此，在此過程中，學生不對球做功。所以，學生將球踢出20米遠，而對球做功是不能確定的。因此選項D是正確的。,D,方法提示,例4：下面哪種情況動能、重力勢能都是增加的（ ） A跳傘員張開傘

24、后，勻速下降 B汽車沿斜坡勻速向下行駛 C電梯從樓下加速上升 D列車在平直軌道上勻速行駛 分析與解：動能和勢能統(tǒng)稱為機械能。動能的大小決定于它的質量和速度，重力勢能的大小決定于它的質量和高度。A選項中，跳傘員張開傘勻速下降的過程中，它的質量不變，高度減小，所以他的重力勢能減小。而下降過程中速度沒有變化，所以他的動能不變。B選項中，汽車勻速下坡，也是勢能減少，而動能不變。C選項中，電梯上升，質量不變，而高度變大。電梯重力勢能增加，加速上升時，質量不變，而速度變大，則動能增加，動能、勢能都變大。D選項中，列車在平直軌道上勻速行駛。列車的質量、高度，速度都沒有變化，既動能、重力勢能都沒有變化。本題的

25、正確答案，應選C 說明：（1）物體勻速下降時，它的勢能減少，有的同學就認為勢能轉化為動能，動能就一定增加。這種分析是錯誤的。當物體勻速下降時，它一定受到了摩擦力， 這時一部分機械能轉化為物體的內能，機械能減少。（2）在研究動能或熱能大小時，要注意它們各自是由兩個因素決定的。,C,方法提示,例6：用圖8所示的滑輪組，將重為600牛的物體勻速 上拉2米，所用拉力為200牛。求滑輪組的機械效率。 分析與解：通過審題，應分析出物重G = 600牛，重物被提高h = 2米，拉力F = 200牛。通過審圖，應能分析出有5段繩子承擔動滑輪和物體的重力。所以繩子的自由端移動的距離S = 5h = 52米 =

26、10米。滑輪組的目的是提升重物，所以提升重物所做的功就是有用功，拉力對滑輪組所做的功為總功，進而可以求出機械效率。計算過程如下：,方法提示,W有用= Gh = 600牛2米 = 1200焦 W總=200牛10米=2000焦 W有用/ W總 60% 答：滑輪組的機械效率為60% 說明：在簡單機械中，動力作用 點移動的距離S與物體移動距離h的關系 是由機械自身結構決定的，在滑輪組中， 有n段繩子承擔重物，則S = nh。它 跟物體受到的重力、動力的大小以及機 械效率的高低無關。,1水平路面上有一個小車，車重200牛，人用50牛的水平力，在推小車勻速前進5米的過程中，下列判斷正確的是（ ） A重力不做功 B人做功250焦 C車受到的阻力是250牛 D車受到的阻力是50牛 2用動滑輪提升一個重物，若用的力是100牛，重物在0.5秒內勻速上升0.6米，不計滑輪重，則拉力做功的功率為： （ ） A300瓦B240 C120瓦D100瓦 3有甲、乙兩臺機器，甲機器的機械效率是80%，乙機器的機械效率是6