第11章機械功與機械能

機械功與機械能一、功1.物理學(xué)中把①__________和物體在力的方向上移動②_________的乘積叫做機械功,簡稱功。2.功的計算公式：①__________，式中F表示作用在物體上的力，s表示物體在力的方向上通過的距離，W表示力對物體做的功。功的國際單位是②______，用符號③______表示，1J=④______N·m。力距離W=Fs焦耳J1二、功率1.在物理學(xué)中，把一段時間內(nèi)做的①______與做功所用的這段②______的比叫做功率。通過功率比較就可知道物體做功的③______了。2.計算功率的公式是：①______，功率的國際單位是②______，用符號③______表示，1W＝1J/s。功時間快慢瓦特W三、機械效率1.我們把①________和②________的比值叫做機械效率。機械效率通常用百分率表示，它的計算公式為③_________________。2.對于機械效率，由于額外功的存在，總有W有①_____W總，因此機械效率總②________1（均選填“大于”、“小于”或“等于”）。有用功總功小于小于四、能量能的概念：如果一個物體能夠?qū)e的物體①_______，我們就說這個物體具有能量，簡稱能。在國際單位制中，能量的單位是②________。做功焦耳五、機械能1.物體由于①______具有的能叫做動能。物體的動能與物體的②________和③________有關(guān)。④________越大，⑤________越大，物體具有的動能就越大。2.重力勢能：物體由于①_________所具有的能叫做重力勢能，物體被舉得越②_______，③_______越大，重力勢能越大。運動質(zhì)量速度質(zhì)量速度高度位置高質(zhì)量3.彈性勢能：物體由于①________而具有的能叫做彈性勢能。物體的②________越大，具有的彈性勢能就越大。4.機械能：①________和②________統(tǒng)稱為機械能。動能和勢能轉(zhuǎn)化過程中，若不考慮其他能量損耗，則總機械能不變。彈性形變彈性形變動能勢能考點1功和功率例1下列幾種現(xiàn)象中，沒有對物體做功的是()D在下圖的四種情境中，人對物體做功的是()

A．提著水桶在水平地面上勻速前進

B．扛著米袋慢慢爬上樓梯

C．用力推汽車，汽車不動

D．舉著杠鈴原地不動

B1.曉亮同學(xué)從地面走上10m高的四樓教室，估計他克服重力做的功為()

A.500WB.500JC.5000WD.5000J

★.一個人先后用同樣大小的力F將不同質(zhì)量的物體分別在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移動相同的距離(如圖所示)，該力在這三個過程中所做的功分別為W1、W2、W3，關(guān)于它們之間的大小關(guān)系，下列說法正確的是()A．W1＜W2＜W3C．W1＝W2＝W3

B．W1＜W2＝W3D．W1＝W2＜W3C

★2.舉重是我國的優(yōu)勢體育項目．一位身高180cm的運動員和一位身高160cm的運動員，在挺舉項目中用相同時間把同樣重的杠鈴舉起，如果他們對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()B．W1>W2，P1>P2D．W1<W2，P1<P2A．W1＝W2，P1＝P2C．W1>W2，P1＝P2B考點2機械效率例2在探究“影響滑輪組機械效率的因素”時，小明同學(xué)用如圖所示甲、乙兩個不同的滑輪組來驗證的猜想是：滑輪組的機械效率可能與()A.被提升物體的重力有關(guān)B.動滑輪的重力有關(guān)C.物體被提升的高度有關(guān)D.承重繩子的段數(shù)有關(guān)3.（槐蔭一模）小明用兩個相同的滑輪組成不同的滑輪組（如圖所示），分別將同一物體勻速提高到相同高度，滑輪組的機械效率分別為η1、η2。下列關(guān)系正確的是（忽略繩重及摩擦）()A．F1>F2，η1=η2B.F1>F2，η1>η2C．F1<F2，η1=η2D.F1<F2，η1>η2滑輪組的機械效率

【例1】用如圖

15－2－1所示的滑輪組在20s內(nèi)將重600N的物體從地面豎直提高4m，所用拉力是250N．在這個過程中，求：

(1)有用功是多少？

(2)拉力的功率是多少？(3)滑輪組的機械效率是多少？圖15－2－1＝＝200W.×100%＝60%.

解：(1)有用功

W有用＝Gh＝600N×4m＝2400J. (2)拉力做功

W總＝Fs＝250N×4m×4＝4000J拉力功率

P＝W總

4000J

t20s(3)滑輪組的機械效率η＝W有用

W總×100%＝2400J4000J

思維點撥：對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，不能把功率和機械效率混淆．

實驗次數(shù)斜面的傾斜程度物塊重力G/N斜面高 度h/m拉力F/N斜面長 度s/m機械效率η1較緩50.22.4141.7%2較陡50.53.2178.1%3最陡50.74.3181.4%斜面的機械效率

【例2】(2012年雞西)如圖

15－2－2，某實驗小組的同學(xué)們在“探究斜面的機械效率”的實驗中，用彈簧測力計沿斜面勻速向上拉動物塊，收集了下表中的實驗數(shù)據(jù)．圖15－2－2(1)分析表中的數(shù)據(jù)可得出：斜面越緩越__________(填“省”或“費”)力．

(2)該小組又進行了第4次實驗，他們在斜面上鋪上棉布，使斜面變粗糙，保持斜面高和長分別是0.5m和1m，用彈簧測力計拉動同一物塊沿斜面向上做勻速直線運動，讀出此時彈簧測力計的示數(shù)為4.5N，他們測得這種情況下斜面的機械效率為________．(3)把第4次實驗數(shù)據(jù)與表中數(shù)據(jù)綜合分析可得出：斜面的機械效率與________________和__________________有關(guān)．省55.6%斜面的傾斜程度斜面的粗糙程度4.現(xiàn)要利用斜面將木箱拉上汽車，下列做法中可以提高斜面機械效率的是()A.以較快的速度拉木箱B.以較慢的速度拉木箱C.減小斜面的傾斜程度D.增大斜面的傾斜程度

3.如圖

所示，用彈簧測力計沿粗糙斜面勻速向上拉動木塊．由圖中數(shù)據(jù)可知，彈簧測力計示數(shù)為________N，斜面的機械效率為________；若將圖中的斜面變陡，則該斜面的機械效率將________(填“變大”、“變小”或“不變”)．

683.3%變大考點3機械能及其轉(zhuǎn)化例3(2013山東濟南)體積相等的實心銅球和實心木球在水平地面上以相同的速度做勻速直線運動。銅球的動能為Ek銅，木球的動能為Ek木，已知銅的密度大于木頭的密度，則()A.Ek銅>Ek木

B.Ek銅=Ek木C.Ek銅<Ek木

D.無法判斷A4.建高樓時首先要打好地基。在同一土質(zhì)中的處于相同高度的相同地樁，經(jīng)打擊后某一瞬時三個地樁所處的位置如圖所示。由此可知，打樁時，三個重錘中_____錘的做功本領(lǐng)最大。如果A、B兩錘的質(zhì)量相同，則剛開始下落時，______錘所處的高度較大。

5．為探究重力勢能的大小與什么因素有關(guān)，小明利用帶有四個鐵釘?shù)男》阶?、沙箱及質(zhì)量不同的重物設(shè)計并進行了如圖所示的實驗．(1)實驗中通過觀察_____________來判斷物體重力勢能的大小．(2)要探究重力勢能的大小與高度的關(guān)系應(yīng)選擇______和______進行分析比較．(3)乙和丙探究的問題是_____________________________.________方桌陷入沙中的深淺甲乙高度相同時，重力勢能與質(zhì)量的關(guān)系

機械能及其轉(zhuǎn)化

★一中學(xué)生騎自行車下坡時，不蹬腳踏板恰好勻速向下運動．在此過程中，他的動能、勢能和機械能的變化情況是()

A．動能不變，勢能減小，機械能減小

B．動能增大，勢能減小，機械能不變

C．動能減小，勢能減小，機械能減小

D．動能不變，勢能減小，機械能不變

A“嫦娥一號”返回艙在距離地面一定高度時，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程中( A．動能不變，勢能減小，機械能不變

B．動能不變，勢能減小，機械能減小

C．動能減小，勢能減小，機械能減小

D．動能增大，勢能減小，機械能不變

C速度、功和功率的有關(guān)計算

【例1】一列質(zhì)量為1×103

t的火車，以180km/h的速度在平直軌道上勻速行駛1min，整列火車受到的阻力是9×103

N. (1)火車的牽引力多大？

(2)這段時間內(nèi)，重力做了多少功？

(3)這段時間內(nèi)，機車牽引力做了多少功？

(4)這段時間內(nèi)，牽引力的功率多大？

思維點撥：使用計算公式時，要注意統(tǒng)一單位．計算某一個力做功的多少時，首先要判斷物體是否在該力的方向上移動了距離，做了功才可以代入W＝Fs計算出結(jié)果．解：(1)火車在平直軌道上勻速行駛，有F牽＝f＝9×103

N.(2)火車沒有在重力的方向上移動距離，重力沒有做功，即WG＝0.(3)v＝180km/h＝50m/s，t＝1min＝60ss＝vt＝3×103

mW牽＝F牽

s＝9×10