第20講 功和功率 機(jī)械能

1、第第2020講功和功率機(jī)械能講功和功率機(jī)械能 功)【考點(diǎn)梳理】1做功的兩個(gè)必要因素：_和_。要明確“在力的作用下，物體沿力的方向通過了一段距離，那么這個(gè)力就對(duì)物體做了功”?！咀⒁狻颗袛嘧龉Φ臉?biāo)準(zhǔn)：有力，有距離并且力和距離在同一個(gè)方向上。不做功的三種情況：a.有力F無距離s，例如舉高重物靜止不動(dòng)，雖然用了力，但沒在力的方向上通過距離，沒做功；b.有距離s沒有力F，如正在空中飛行的足球，運(yùn)動(dòng)了一段距離，但運(yùn)動(dòng)員施加的力已經(jīng)消失，運(yùn)動(dòng)員對(duì)其沒有做功；c.有力F，也有距離s，但在力的方向上沒有通過距離(運(yùn)動(dòng)方向和力的方向垂直)，此力也不做功，例如水平方向運(yùn)動(dòng)的物體，重力不做功。2功的公式：W_?？茖W(xué)上

2、規(guī)定：功等于作用在物體上的力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積。【注意】F和s必須“同一物體”“同一時(shí)間”“同一方向”。3功的單位：焦耳(簡稱“焦”)，1 J_Nm。4做功的實(shí)質(zhì)：做功的實(shí)質(zhì)就是_的過程，通過做功的形式將一種能量轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。物體做了多少功，就有多少_發(fā)生了轉(zhuǎn)化。能量與功的單位一樣，都是_。分類一分類一 機(jī)械功與功率機(jī)械功與功率)作用在物體上的力物體在力的方向上通過的距離Fs1能量轉(zhuǎn)化能量焦耳活學(xué)活用】1下列沒有對(duì)物體做功的是( )A物體在繩子拉力作用下升高B靜止的小車在拉力作用下運(yùn)動(dòng)起來C汽車在剎車阻力的作用下速度降低D人用力搬石頭，石頭不動(dòng)2手拋雞蛋的雜技演出拋出的

3、雞蛋從最高處到最低處重力做功大概是( )A0.2 JB2 JC20 JD200 J3在下列情況中，人對(duì)物體是否做功？并說明理由。(1)將重物從地面上提起放到肩上： (2)將重物提在手中沿水平方向移動(dòng)50 m的距離： (3)扛著重物登上三樓：(4)推出去的鉛球在空中向前飛行時(shí)：D A _放到肩上這個(gè)過程做功，放到肩上后不做功，受力但沒有在力的方向上通過距離_；_不做功，力的方向和距離垂直，不在同一直線上_；_做功，既有力又有距離，并且距離和力的方向一致_；_不做功，鉛球在飛行過程中不受推力，依靠的是慣性_?！究键c(diǎn)梳理】1功率的概念:_。功率用來描述_，也可反映能量轉(zhuǎn)化的快慢。2功率的公式：P；P

4、Fv。3功率的單位：瓦特(W)、千瓦(kW)、焦/秒(J/s)；1瓦(W)1_?！咀⒁狻扛鶕?jù)P可知，當(dāng)P一定時(shí)，W與t成正比。換句話說，使用_相同的機(jī)械，做功時(shí)間長的做功就多。當(dāng)W一定時(shí)，P與t成反比。換句話說，做相同的_時(shí)，時(shí)間用得少的機(jī)械的功率就大。當(dāng)t一定時(shí)，W與P成正比。換句話說，做功_相同時(shí)，功率大的那臺(tái)機(jī)械做的功就多。功率)單位時(shí)間內(nèi)做的功叫功率物體做功快慢焦/秒(J/s)功率功時(shí)間4類比功率與速度【活學(xué)活用】4今年國慶節(jié)舉行了一次登紫金山比賽，體重相同的小明和小剛兩人從太平門沿同一路線登上紫金山，小明是快跑上去的，而小剛是慢跑上去的，則下列說法正確的是( )A兩人登山做的功相同，

5、功率也相同B小明登山所做功比小剛多，但功率小C兩人登山做的功相同，但功率不同D小明登山所做功比小剛少，但功率大C5如圖所示，挖掘機(jī)挖土的速度往往很慢，這是為了( )A保證挖掘質(zhì)量B獲得較大挖掘動(dòng)力C節(jié)約燃料D保證挖掘施工安全6學(xué)習(xí)了功率的知識(shí)后，小明和幾位同學(xué)準(zhǔn)備開展“比一比誰的功率大”的活動(dòng)，他們?cè)O(shè)計(jì)了三套方案：測量出各自的體重、爬樓用的時(shí)間和爬樓的高度，算出爬樓的功率并進(jìn)行比較；控制爬樓的時(shí)間相同，測量出各自的體重、爬樓的高度，算出爬樓做的功并進(jìn)行比較；控制爬樓的高度相同，測量出各自的體重、爬樓的時(shí)間，算出體重和時(shí)間的比值并進(jìn)行比較，可行的是( )A只有 B只有C只有 D都可以BD機(jī)械效率

6、)【考點(diǎn)梳理】1有用功、額外功及總功的含義(1)有用功：在做功過程中，我們所需要的功(即對(duì)人有用的功)，用W有用表示。為實(shí)現(xiàn)做功目的，對(duì)我們要做功的物體做的功是有用功，它在數(shù)值上等于達(dá)到做功目的而直接用手對(duì)物體做的功。(2)額外功：在做功過程中，對(duì)額外負(fù)擔(dān)所做的功，用W額外表示。額外功是在實(shí)現(xiàn)做功目的時(shí)，我們對(duì)輔助工具、器材所做的功，它并非我們需要，是額外負(fù)擔(dān)，但又不得不做。(3)總功：在做功過程中，所做的有用功與額外功之和是總功，用W總表示，即W總_。達(dá)到做功目的，我們所做的有用功與額外功之和是總功，它在數(shù)值上等于利用機(jī)械所做的功?！咀⒁狻繀^(qū)分某一做功過程中的有用功、額外功，關(guān)鍵是弄清做功的

7、目的，然后才可以確定有用功和額外功。W有用W額外2機(jī)械效率的定義及表達(dá)式(1)定義：機(jī)械效率等于有用功與總功之比，機(jī)械效率用希臘字母“”表示?！咀⒁狻恳?yàn)槭褂脵C(jī)械要克服機(jī)械自重和相互部件間的摩擦，做一些額外功，所以機(jī)械效率必然小于100%?！净顚W(xué)活用】7如圖剪刀剪紙機(jī)械效率為80%，這表示( )A若作用在剪刀的動(dòng)力是1 N，則阻力是0.8 NB若作用在剪刀的阻力是1 N，則動(dòng)力是0.8 NC若作用在剪刀的動(dòng)力做功1 J，則有0.2 J的功用于剪紙D若作用在剪刀的動(dòng)力做功1 J，則有0.8 J的功用于剪紙8如圖所示，同一個(gè)滑輪組用不同的方法進(jìn)行組裝，若兩次提起的物重相同，且不計(jì)繩重和摩擦，則兩者

8、的機(jī)械效率的關(guān)系是甲_(填“”“”或“”)乙，使用甲的優(yōu)點(diǎn)是_，使用乙的優(yōu)點(diǎn)是_。更省力可以改變用力的方向D9水平地面上有一重為5 000 N的箱子，現(xiàn)用起重機(jī)把箱子吊到3 m高的位置，所用時(shí)間為10 s，起重臂下的鋼絲繩是繞在一個(gè)動(dòng)滑輪上的，如圖所示，鋼絲繩上的拉力為3 000 N。(1)起重機(jī)起吊該箱子的機(jī)械效率是多少？(2)鋼絲繩上拉力的功率是多少？解：(1)有用功：W有Gh5 000 N3 m15 000 J，總功：W總FsF2h3 000 N23 m18 000 J，起重機(jī)起吊該箱子的機(jī)械效率：【考點(diǎn)梳理】能量是以多種形式存在的，常見的能量形式有：機(jī)械能、光能、內(nèi)(熱)能、電能、化學(xué)

9、能、核能?！净顚W(xué)活用】10能量從哪里來？地球上所有能量幾乎都來自太陽的_能和直接給地球提供的_能；被植物通過光合作用吸收的光能轉(zhuǎn)化為_能；加熱空氣，使空氣流動(dòng)，就有了_能(空氣的動(dòng)能)；促進(jìn)水循環(huán)，使水有了_能。能量的形式)分類二分類二 各種各樣的能各種各樣的能)熱光化學(xué)風(fēng)機(jī)械【考點(diǎn)梳理】1動(dòng)能：物體由于_而具有的能。2重力勢能：物體由于_而具有的能。3彈性勢能：物體由于發(fā)生_而具有的能?！净顚W(xué)活用】11(2012嘉興)據(jù)報(bào)道，一輛橫穿鐵路的拖拉機(jī)，因故障而停在鐵道上，此時(shí)從遠(yuǎn)處駛來一列火車，盡管司機(jī)及時(shí)采取緊急制動(dòng)措施，但是緩慢行駛的列車還是將拖拉機(jī)撞“飛”了。這是因?yàn)榛疖嚨? )A動(dòng)能很大

10、 B速度很大C勢能很大 D功率很大區(qū)別動(dòng)能和勢能)分類三機(jī)械能分類三機(jī)械能)運(yùn)動(dòng)被舉高彈性形變A12下列關(guān)于動(dòng)能和勢能的搭配錯(cuò)誤的是( )D【考點(diǎn)梳理】影響動(dòng)能大小的因素有兩點(diǎn)：一是物體的_越大，動(dòng)能越大；二是物體的_越大，動(dòng)能越大?！净顚W(xué)活用】13(2012衢州)小徐利用如圖實(shí)驗(yàn)來研究物體動(dòng)能大小與哪些因素有關(guān)。讓質(zhì)量不同的鋼球從斜面上同一高度靜止釋放，鋼球運(yùn)動(dòng)到斜面底部，推動(dòng)木塊運(yùn)動(dòng)一段距離后停下。影響動(dòng)能大小的因素)質(zhì)量速度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表：(1)表格中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說明了鋼球的動(dòng)能大小與_有關(guān)。(2)小徐對(duì)如何判斷鋼球的動(dòng)能大小進(jìn)行深入思考，認(rèn)為可以通過比較鋼球推動(dòng)木塊移動(dòng)距離的大小來反映鋼

11、球?qū)δ緣K_的多少，從而判斷鋼球動(dòng)能的大小。質(zhì)量做功【考點(diǎn)梳理】1影響重力勢能的相關(guān)因素：物體的_越大，_越高，具有的重力勢能越大。2影響彈性勢能的相關(guān)因素：物體的_越大，彈性勢能就越大?！净顚W(xué)活用】14將體積相等的實(shí)心塑料球和鉛球放在同一水平面上，請(qǐng)你回答：(1)哪個(gè)球的重力勢能大？答：_。(2)你有什么簡單易行的措施使它們具有的重力勢能一樣大？(寫出一種即可)答：_。影響勢能大小的因素)質(zhì)量位置形變鉛球把塑料球抬起一定高度【考點(diǎn)梳理】1滾擺：(1)滾擺從最高點(diǎn)開始往下運(yùn)動(dòng)時(shí)，始點(diǎn)處_最大，_為零。(2)開始向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，_開始轉(zhuǎn)化為_，動(dòng)能漸趨增大，勢能漸趨減小，機(jī)械能總和不變；到達(dá)_時(shí)，動(dòng)能

12、最大。(3)反方向的轉(zhuǎn)換，滾擺不斷上升過程中，_轉(zhuǎn)化為_，勢能漸趨增大，動(dòng)能漸趨減小，到達(dá)了一個(gè)新的最高點(diǎn)時(shí)，勢能最大，動(dòng)能為零。2單擺：將擺錘拉到一定的高度后放手，擺錘在向下擺動(dòng)的過程中_轉(zhuǎn)化為_，在擺錘擺過中點(diǎn)后向上擺動(dòng)的過程中_轉(zhuǎn)化為_。機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)化)勢能動(dòng)能勢能動(dòng)能最下端動(dòng)能勢能重力勢能動(dòng)能動(dòng)能重力勢能活學(xué)活用】15如圖所示，小華把懸掛的鐵鎖拉近并緊貼自己的鼻子，穩(wěn)定后松手，頭保持不動(dòng)，鐵鎖向前擺去又?jǐn)[回。下列說法正確的是( )A鎖不斷地來回?cái)[動(dòng)，是因?yàn)閯?dòng)能不斷增加B鎖向下擺的過程中，重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能C鎖擺到最低點(diǎn)后會(huì)繼續(xù)上升，是因?yàn)槭苤亓ψ饔肈鎖擺動(dòng)的過程中，機(jī)械能總量不變，所

13、以擺回來時(shí)會(huì)碰到鼻子B考點(diǎn)梳理】機(jī)械能守恒的含義：在只有_或_對(duì)物體_的條件下(或者不受其他_的作用下)，物體的_和_(包括重力勢能和彈性勢能)發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但_的總量保持不變。這個(gè)規(guī)律叫做機(jī)械能守恒定律。機(jī)械能守恒)重力彈力做功外力動(dòng)能勢能機(jī)械能【活學(xué)活用】16如圖所示是一個(gè)左右對(duì)稱的凹形槽，將小球從A點(diǎn)由靜止釋放，若小球由A點(diǎn)到B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程中克服摩擦力做的功用W表示，忽略空氣阻力，則下列說法正確的是( )A小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中，勢能的減少量與動(dòng)能的增加量之差等于WB小球能夠從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)C小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中，勢能的減少量等于動(dòng)能的增加量D小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過程中，機(jī)

14、械能的減少量等于動(dòng)能的增加量17如圖所示，一個(gè)小球由靜止從光滑曲面的頂端自由滑下，若它在頂端的重力勢能為65 J，則滑到底端的動(dòng)能是( )A35 J B50 J C55 J D65 JAD【重點(diǎn)提示】分析物體是否做功，主要是抓住做功的兩個(gè)必要因素：物體受到力的作用；物體在力的方向上通過一段距離，二者缺一不可?！纠?】下列幾個(gè)實(shí)例中，力沒有做功的是()A人拉車前進(jìn)的過程B人向上搬石頭，石頭未動(dòng)C劃火柴的過程D剎車后車仍向前滑行【點(diǎn)撥】A.人拉車前進(jìn)的過程，人給車一個(gè)向前的力，車向前移動(dòng)了距離，拉力對(duì)車做功，不符合題意；B.用力搬石頭，人給石頭一個(gè)向上的力，石頭向上沒有移動(dòng)距離，力對(duì)石頭沒有做功，

15、符合題意；C.劃火柴時(shí)，克服摩擦做功，不符合題意；D.汽車受到剎車阻力的作用，并且其產(chǎn)生力效果，使汽車由運(yùn)動(dòng)變?yōu)殪o止，故剎車阻力對(duì)汽車做了功，不符合題意。【答案】專項(xiàng)一專項(xiàng)一 功功)B1下列情景中，人對(duì)物體做功的是( )A小車在拉力作用下向前運(yùn)動(dòng)B人提著水桶在水平路面上勻速前進(jìn)C小孩推車，車未動(dòng)D踢出的足球在地面上滾動(dòng)一段距離A【重點(diǎn)提示】功率表示物體做功的快慢，其大小由完成的功和所用時(shí)間共同決定的，與其他因素?zé)o關(guān)?！纠?】下列關(guān)于功率的說法正確的是()A做功多的物體功率一定大B做功時(shí)間長的物體功率一定小C完成相同的功，做功時(shí)間短的物體功率一定大D做功越多，做功時(shí)間越長的物體功率一定大【點(diǎn)撥】

16、功率的大小是由完成的功和所用的時(shí)間共同決定的。選項(xiàng)A僅說明做功的多少，沒有說明做功的時(shí)間；選項(xiàng)B僅說明做功的時(shí)間，沒有說明做功的多少，因此選項(xiàng)A、B都不正確。根據(jù)功率的定義式P，在完成相同的功的前提下，做功時(shí)間越短，功率越大，可見選項(xiàng)C正確。對(duì)于選項(xiàng)D，由于無法確定做功的多少與所用的時(shí)間的比值，因此無法比較功率的大小，選項(xiàng)D也是錯(cuò)誤的?！敬鸢浮繉ｍ?xiàng)二功率專項(xiàng)二功率)C2下列關(guān)于功率的說法，正確的是( )A功率越大，做功越多B功率越大，做功越快C功率越大，越省力 D功率越大，機(jī)械效率越大B【重點(diǎn)提示】自然界能的形式多種多樣，不同形式的能之間可以相互轉(zhuǎn)化。解決此類問題一定要先判斷原來物體具有什么能

17、，后來物體具有什么能，這樣就容易判斷能量的轉(zhuǎn)化方向了?！纠?】(2014嘉興)各種形式的能量都不是孤立的，它們可以在一定條件下發(fā)生轉(zhuǎn)化，且能量的轉(zhuǎn)化是有方向的。下面幾幅圖按能量轉(zhuǎn)化的順序，排列正確的是()AB C D【點(diǎn)撥】各種形式的能量都不是孤立的，它們可以在一定條件下發(fā)生轉(zhuǎn)化，且能量的轉(zhuǎn)化是有方向的，地球上所有能量直接或間接來自于太陽能，所以上面幾幅圖能量的轉(zhuǎn)化順序?yàn)椋禾枠淞秩济弘姀S空調(diào)?！敬鸢浮繉ｍ?xiàng)三 能量的轉(zhuǎn)化)C3如圖所示是一位同學(xué)正在體育課中進(jìn)行實(shí)心球投擲訓(xùn)練，投出的實(shí)心球在上升過程中( )A動(dòng)能不變，重力勢能增加B重力勢能不變，動(dòng)能增加C動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能D重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能C

18、【例1】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)可通過觀察同一滑塊_來判斷彈性勢能的大小。(2)比較圖甲、乙兩個(gè)實(shí)驗(yàn)可以初步得出，彈簧的彈性形變?cè)酱?，具有的彈性勢能就_。(3)若物塊沖上斜面的最大高度hahchb，彈性形變的大小lalblc，則物塊達(dá)到最高處所具有的重力勢能Ea、Eb、Ec的大小關(guān)系是_。 探究探究 影響動(dòng)能、勢能大小的因素影響動(dòng)能、勢能大小的因素)【點(diǎn)撥】(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)可通過觀察同一滑塊沖上斜面的高度來判斷彈性勢能的大?。?2

19、)比較甲與乙兩個(gè)實(shí)驗(yàn)可知，彈簧的形變量lalb，物塊沖上斜面的高度hahb，同一滑塊沖上斜面的高度越大，彈簧的彈性勢能越大，由此可見：彈簧的彈性形變?cè)酱螅哂械膹椥詣菽芫驮酱螅?3)彈簧的形變量越大，彈簧的彈性勢能越大，最終物塊在最高處時(shí)所具有的重力勢能越大，因?yàn)閘alblc，所以EaEbEc?！敬鸢浮?1)沖上斜面的高度(2)越大(3)EaEbEc【例2】(2014臺(tái)州)利用如圖裝置進(jìn)行“探究動(dòng)能大小的影響因素”實(shí)驗(yàn)。用兩根細(xì)繩將小球懸掛起來，拉起小球，當(dāng)細(xì)繩與豎直方向成角后松手，小球撞擊水平木板上的木塊，記下木塊移動(dòng)的距離s。改變角度的大小，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。(1)利用如圖兩根細(xì)繩懸掛小球，而不用

20、一根細(xì)繩，其好處是_。(2)本實(shí)驗(yàn)探究的問題是物體的動(dòng)能大小與_的關(guān)系。(3)利用上述實(shí)驗(yàn)，同時(shí)還可以探究的問題是_?！军c(diǎn)撥】(1)若用一根細(xì)繩，小球的擺動(dòng)方向會(huì)不穩(wěn)定，利用如圖兩根細(xì)繩懸掛小球，便于控制小球的撞擊方向，便于碰準(zhǔn)木塊；(2)實(shí)驗(yàn)中小球一定，小球擺動(dòng)的角度不同，撞擊木塊時(shí)的速度不同，所以本實(shí)驗(yàn)探究的問題是物體的動(dòng)能大小與速度的關(guān)系；(3)細(xì)繩與豎直方向成的角不同，則下落的高度不同，通過對(duì)木塊做功的多少，可以判斷小球重力勢能的大小，所以該實(shí)驗(yàn)可以探究重力勢能大小與高度的關(guān)系?！敬鸢浮?1)便于控制小球的撞擊方向(或便于撞準(zhǔn)木塊等)(2)速度(3)物體重力勢能大小與高度有什么關(guān)系(或物體重力勢能大小與高度的關(guān)系)1在探究彈性勢能的大小跟哪些因素有關(guān)時(shí)，小明提出了如下猜想：猜想一：彈性勢能的大小與彈簧被壓縮的程度有關(guān)；猜想二：彈性勢能的大小與彈簧的材料有關(guān)。為此，小明選用材料不同的兩根彈簧A和B(長度