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(shí)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)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(gè)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(guò)的距離上通過(guò)的距離. 2. 不做功的三種情況：有力無(wú)距離、有距離無(wú)力、力和距離有力無(wú)距離、有距離無(wú)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(gè)力對(duì)物體做功，計(jì)算時(shí)F就是這個(gè)力；公式中s 一定是在力的方向上通過(guò)的距離，強(qiáng)調(diào)對(duì)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(xiě)成“焦”）單位搞混. 4

2、. 功的單位：焦耳，1 J= 1 Nm1 J= 1 Nm. 把一個(gè)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(shí)，人們所做的功，都不會(huì)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(shí)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(guó)際主單位是瓦，符號(hào)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(gè)不同的概念. 功率表示做功的快慢，即單位時(shí)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(duì)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(cè)量： (1)原理：=(2)應(yīng)測(cè)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(dòng)的距離s. (3)器材：除鉤碼、鐵架臺(tái)、滑輪、細(xì)線外還需刻度尺、彈簧刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)力計(jì). (4)步驟：必須勻速勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)使鉤碼升高，目的：保證保證測(cè)力計(jì)示數(shù)大小不變測(cè)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(dòng)滑輪越重，個(gè)數(shù)越多則額外功相對(duì)就多； 提升重物越重，做的有用功相對(duì)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(jiàn)幾種簡(jiǎn)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(gè)物體能夠做功，我們就說(shuō)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(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱機(jī)械能，或機(jī)械能包括動(dòng)能和勢(shì)能，勢(shì)能有重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能. 3. 物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫動(dòng)能，影響動(dòng)能大小的因素是物體的質(zhì)量和物體運(yùn)動(dòng)的速度. 4. 物體由于被舉高而具有的能叫重力勢(shì)能，影響重力勢(shì)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(shì)能為零. 5. 物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能叫彈性勢(shì)能，影響彈性勢(shì)能大小的因素是彈性形變的大小. 6. 動(dòng)能和勢(shì)

6、能的轉(zhuǎn)化：(1)物體的動(dòng)能與勢(shì)能是可以互相轉(zhuǎn)化的；有摩擦阻力時(shí)，在有摩擦阻力時(shí)，在動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化中，機(jī)械能減少動(dòng)能與勢(shì)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(méi)有其他外力做功如果除重力和彈力外沒(méi)有其他外力做功（即：沒(méi)有其他形式能量補(bǔ)充或沒(méi)有能量損失），則動(dòng)能與勢(shì)能轉(zhuǎn)化過(guò)程中機(jī)械則動(dòng)能與勢(shì)能轉(zhuǎn)化過(guò)程中機(jī)械能不變能不變. . (3)動(dòng)能與勢(shì)能轉(zhuǎn)化實(shí)例：?jiǎn)螖[、滾擺、蹦床、過(guò)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(shí)(相當(dāng)于上升運(yùn)動(dòng))動(dòng)能減小(速度減小)勢(shì)能增大(距地球中心的高度增加)，這一過(guò)程衛(wèi)星的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，當(dāng)衛(wèi)星從遠(yuǎn)地

7、點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)行時(shí)(相當(dāng)于下落運(yùn)動(dòng))動(dòng)能增大(速度增大)勢(shì)能減小(距地球中心的高度減小)這一過(guò)程中衛(wèi)星的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)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(dòng)機(jī)工作時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；轉(zhuǎn)化過(guò)程中遵守能量守恒. 中考真題再現(xiàn)與預(yù)測(cè)中考真題再現(xiàn)與預(yù)測(cè)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(dòng)滑輪的總重為200 N，當(dāng)物體A勻速上升高度為1 m時(shí)，拉力所做的功為_(kāi)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(cè)考題預(yù)測(cè)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(méi)有對(duì)物體做功的是( )D考點(diǎn)歸納考點(diǎn)歸納1.做功的兩個(gè)必要因素：一是作用在物體上的力，二是在力的方向上移動(dòng)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(dòng)，行駛了180 s，汽車在行駛過(guò)程中受到的阻力為車重的0.16倍（g=10 N/kg）求：在此過(guò)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(dòng)方向始終一致，運(yùn)動(dòng)時(shí)間tabtcd，運(yùn)動(dòng)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(cè)考題預(yù)測(cè)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(dòng)，若該物體在10 s內(nèi)移動(dòng)4 m，則在此過(guò)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(zhǎng)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(shí)(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(dòng)滑輪對(duì)m做的功.5020(3)M的重力所中的功.(4)M的重力對(duì)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?？冀嵌龋?. 功率的概念、做功快慢的比較.2. 常見(jiàn)現(xiàn)象中功率的測(cè)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(shí)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_(kāi). 60%2. (2012廣東)如圖1-12-6所示，小王站在高3 m、長(zhǎng)6 m的斜面上，將重200 N的木箱沿斜面勻速?gòu)牡锥死享敹耍Υ笮『銥?20 N，所花時(shí)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(cè)考題預(yù)測(cè)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(zhǎng)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(kāi)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(guò)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(shí)，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(duì)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(duì)于實(shí)際機(jī)械，W有用W總，則1，對(duì)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(cè)量機(jī)械效率的方法和過(guò)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(shí)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(huì)自動(dòng)彈起，球在上升過(guò)程中_能轉(zhuǎn)化為_(kāi)能，（兩空均填“動(dòng)”“重力勢(shì)”或“彈性勢(shì)”）由于球與空氣有摩擦，上升過(guò)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(dòng)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(dòng)到豎直位置時(shí)，將與靜止在

16、水平面上的木塊C發(fā)生碰撞，木塊都會(huì)在水平面上滑行一定距離后停止. 圖1-12-9中的擺長(zhǎng)L都相同，12，球A、B 的質(zhì)量分別為mA、mB (mAmB).動(dòng)動(dòng)重力勢(shì)重力勢(shì)減小減?。?）如圖1-12-9甲、乙所示，同時(shí)釋放A、B，觀察到它們并排擺動(dòng)且始終相對(duì)靜止，同時(shí)到達(dá)豎直位置這表明兩小球在擺動(dòng)過(guò)程中的任一時(shí)刻的速度大小與小球的_無(wú)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(shí)，動(dòng)能的大小與物體的速度相同時(shí)，動(dòng)能的大小與物體的質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，動(dòng)能越大質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，動(dòng)能越大 （3）圖1-12-9乙中小球B到達(dá)豎直位置時(shí)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(shí)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(shí)，動(dòng)能的大小與物體的質(zhì)量相同時(shí)，動(dòng)能的大小與物體的速度有關(guān)，速度越大，動(dòng)能越大速度有關(guān)，速度越大，動(dòng)能越大考題預(yù)測(cè)考題預(yù)測(cè)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(shí)，衛(wèi)星的動(dòng)能_，勢(shì)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(dòng)到d，足球( )A. 在b、d兩點(diǎn)動(dòng)能相等B. 在a、d兩點(diǎn)動(dòng)能相等C. 從b到c的過(guò)程機(jī)械能減少D. 從c到d的過(guò)程重力勢(shì)能減少減小減小增大增大C5. 小鷺想探究彈性勢(shì)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(shí)可通過(guò)觀察同一滑塊沖上_來(lái)判斷