初三物理總復(fù)習教程(九)-功_機械能(1)

1、PAGE 12PAGE 7初三物理總復(fù)習教程（九）一、主要內(nèi)容:初中物理第一冊第十四章 功初中物理第二冊第一章 機械能二、學習指導(dǎo) 1. 功的兩個必要因素功的兩個必要因素是:(1)作用在物體上的力;(2)物體在力的方向上通過的距離.必須同時具備這兩個要素,力才對物體做功.如果物體在運動過程中沒有受到力的作用,例如物體在光滑水平面上滑動時,在水平方向上盡管它通過了距離,但是卻沒有受到力的作用,所以沒有力對它做功.如果物體雖然受到了力的作用,但是在力的方向上沒有通過距離,則這個力也沒有對物體做功.例如建筑工人雙手棒著一摞磚站在原處準備裝上車,他雖然對磚有一個向上的托力,但是在這個力的方向上沒有通過

2、距離,因此他沒有做功.如果物體受到了力的作用,同時物體也在運動著,但是力的方向與運動的方向相垂直,那么力也沒有對物體做功.例如我們用手提著一桶水在水平路面上行走時,雖然我們對水桶施加了豎直向上的拉力,但是由于拉力的方向與運動的方向相垂直,因此我們并沒有對水桶做功.2. 功的計算功的大小等于力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積.寫成公式,即為:WFS式中F表示作用在物體上的力,單位用牛;S表示物體在F的方向上通過的距離,單位用米;W表示功,單位即為焦.1焦1牛米.在用公式WFS計算功時,必須注意F與S的同方向性,即S必須是物體在F的方向上通過的距離,或F是在S方向上施加的作用力.3. 功的原理功

3、的原理有兩種表述:第一種表述是:使用機械時,人們所做的功,都等于不用機械而直接用手所做的功.第二種表述是:使用任何機械都不省功.這第一種表述的結(jié)論適用范圍是各種理想機械，即可忽略機械工作時的摩擦和機械本身的重,這樣使用機械工作時做的功,才和直接用手完成同一任務(wù)時做的功相等.第二種表述是更具有普遍意義的結(jié)論,因為實際的機械工作時,不但會有摩擦,而且機械本身的重又不能忽略,所以要多用力,多做功,即使用機械工作時做的功要大于直接用手做的功.4. 斜面斜面是一種簡單機械.在不考慮物體與斜面間的摩擦時,將物體沿斜面勻速拉上頂端所用的力為:F上式中h為斜面的高,L為斜面的長,G為沿斜面向上運動的物體重,F

4、即為沿斜面向上的拉力.由于hL, FG.說明使用斜面提高物體可以省力.5. 有用功利用機械工作時,對人們有用的功叫有用功.機械工作時,確定好哪一部分是有用功,這是解答這類問題的關(guān)鍵;而確定有用功的方法,則是根據(jù)機械工作時的目的來判斷.具體在判斷時,可以設(shè)想一下:如果不用機械,而直接用手來完成任務(wù)需要做的功,其大小就等于有用功.例如,用滑輪組、斜面或杠桿等各種機械裝置豎直提升重物時,我們工作的目的是要使重物升高.假如我們不用任何機械而直接用手來將重物勻速提升,則需要做的功是:WFSGh.在這一工作過程中的有用功其大小就等于Gh,即W有Gh.6. 額外功使用機械工作時,并非需要但又不得不做的功叫額

5、外功.不同的機械需要做額外功的原因一般是不相同的.例如,使用斜面工作時需要做額外功的原因是物體和斜面之間的摩擦;使用杠桿工作時需要做額外功的主要原因是杠桿自身重和摩擦;使用滑輪組工作時需要做額外功的主要原因是動滑輪的重和輪與軸之間的摩擦等.因此,使用實際機械工作時,往往不得不做額外功.7. 總功使用機械工作時,有用功與額外功之和叫總功.總功是工作過程中,人們對機械實際總共做的功.W總W有W額.8. 機械效率有用功與總功的比值,叫機械效率.其公式為:由于有用功總小于總功,因此機械效率總小于1.機械效率是比值,沒有單位,用百分數(shù)表示.機械效率所表示的是機械工作時,有用功在總功中所占有的百分比,機械

6、效率的高低與所使用的機械工作時是否省力、及省力多少無關(guān);與機械工作時的快慢程度無關(guān);與機械工作時所完成的功的數(shù)量多少也無關(guān).同一機械在不同情況下工作時,其機械效率往往會改變.例如用動滑輪提升重物時,如果忽略繩子的重和摩擦,被提升的重物重力增大時,動滑輪的機械效率將會隨之提高.9. 功率(1)單位時間里完成的功,叫功率.(2)功率是表示物體做功快慢的物理量,功率大的物體做功快,功率小的物體做功慢.(3)功率的計算公式: p式中w為功,單位用焦:t為做功所用時間,單位用秒;p即為功率,單位用瓦特(簡稱瓦).1瓦1焦/秒.除瓦特以外,千瓦也是常用的功率單位.功率的另一導(dǎo)出公式為:pF.式中F為作用力

7、,單位用牛;為速度,單位為米/秒;p是功率,單位仍為瓦.10.機械能(1)動能物體由于運動而具有的能叫動能.動能的大小是由物體的質(zhì)量及速度所決定的.(2)勢能勢能分為重力勢能和彈性勢能.物體由于被舉高而具有的能叫重力勢能,重力勢能的大小由物體的質(zhì)量和高度所決定.物體的質(zhì)量越大,高度越高,則重力勢能越大.物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能叫彈性勢能.彈性勢能大小與物體的彈性形變有關(guān),物體的彈性形變越大,它具有的彈性勢能就越大.(3)動能、勢能統(tǒng)稱為機械能.動能、勢能、機械能的單位都是焦耳.(4)在一定條件下,動能可以轉(zhuǎn)化為勢能,勢能也可以轉(zhuǎn)化為動能,在動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化過程中,如果沒有其他形式的能

8、產(chǎn)生,則機械能的總量保持不變.三、典型例題例1 某同學用100牛的力把質(zhì)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(nèi)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(yīng)選D.例2 用動力臂是阻力臂2倍的杠桿將重400牛的貨物抬高20厘米,手向下壓杠桿的力是220牛,手下降的高度是_厘米,人做的總功是_焦,有用功是_焦.機械效率是_.分析與解答

9、 由圖1可知,根據(jù)相似三角形對應(yīng)邊成比例可得手下降的高度:h1h220厘米40厘米手向下壓杠桿時做的功即為總功:W總Fh1220牛0.4米88焦重物被提升20厘米的功即為有用功:W有Gh2400牛0.2米80焦 圖1由機械效率的公式可得:90.9答 應(yīng)填:40、88、80、90.9.例3 如圖2所示為用滑輪組提起重物的裝置.如果重物G2.4104牛,滑輪組的機械效率為80,拉力F的功率為1.5千瓦,要把重物提起1米,求:(1)需要多大的拉力.(2)需要多少時間分析與解答 將重物G豎直提高1米所做的功為有用功,由機械效率可求得總功;則根據(jù)動滑輪與重物總重由三股繩承擔求得S3h,可由W總FS求出人

10、拉繩的拉力大小;再由功率的計算公式p求出做功的時間. W有Gh2.4104牛1米2.4104焦.人做功的總功為:W總3104焦拉繩的作用力:F104牛 圖2做功的時間:t20秒.答 所需拉力為104牛,所需時間為20秒. 例4 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(cè);距支點l1長時杠桿AB剛好失去平衡,則l1即為該球?qū)Ω軛U作用力的力臂.而杠桿AB的重心應(yīng)

11、在AB的正中間,則杠桿的重GAB的力臂l2AO 圖3AB1.2米1米0.2米. 解 由杠桿平衡條件可得:GABl2G球l1 l10.4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. 圖4鞏固練習 一、填空題1. 重50牛的物體在15牛的水平推力作用下沿水平路面前進了4米,推力對物體做的 功是_焦,重力對物體做的功是_焦.當推力撤消后,該物體由于慣性 又前進了1米,在這個過程中,推力對物體做的功是_焦.2. 功率是表示_物體做功快慢_的物理量,一臺抽水機的功率為1.5

12、千瓦,它表示 該抽水機在1秒內(nèi)做的功是_焦.3. 用一根撬棒將一物體提高20厘米,動力是5牛,動力作用點下降0.8米,則物重為_ 牛,動力做了_焦的功.(不計撬棒本身的重)4. 甲、乙兩臺抽水機做功之比為4:3,做功時間之比為2:5,則這二臺抽水機的功率之 比為_.5. 傘兵在空中勻速下降的過程中,動能_,重力勢能_,機械能_ (填:增大、不變或減小)6. 在空中飛行的子彈具有600焦的機械能,如果它的重力勢能是120焦,則它的動能 是_焦.二、選擇題7. 將一重600牛的均勻鐵棒放在水平地面上.稍微抬起一端所需的力至少是( ) A.600牛 B.300牛 C.小于600牛 D.大于600牛8

13、. 甲、乙兩同學推鉛球比寒,鉛球質(zhì)量為3千克,甲將球推出8米遠,乙將球推出7.2 米遠,則( ) A.甲做的功比乙多 B.甲做的功比乙少 C.甲、乙做的功一樣多 D.條件不足,不能確定9. 使用定滑輪、動滑輪和滑輪組提升同一重物,(不計摩擦和繩子重力)機械效率最高 的是( ) A.滑輪組 B.動滑輪 C.定滑輪 D.都一樣10.甲、乙兩滑輪組的機械效率分別為80和60,要使它們做相同的有用功,則它們 的總功之比為( ) A.1:1 B.4:3 C.3:4 D.無法確定11.一人用水平力推著物體,在較粗糙的水平面上勻速前進一段距離.做功為W1;然后以 水平力推著同一物體, 在更粗糙的水平面上勻速

14、前進相同的距離, 做功W2, 那么 ( ) A.W1W2 B.W1W2 C.W1W2 D.無法確定12.用甲、乙兩個滑輪組拉著重物勻速前進,如圖5所示,甲重4000牛,乙重6000牛, 它們受到的阻力都是重物重力的0.05倍,不計滑輪重和繩與滑輪間的摩擦,則F甲 與F乙符合下列哪種關(guān)系?( ) A.F甲F乙100牛 B.F甲F乙2000牛 C.F甲F乙 D.F甲F乙 圖5三、計算題13.用功率為10千瓦的水泵給水箱抽水,水箱的容積為20米3,水被提升的高度為20 米,求:至少需要多長時間才能將水箱內(nèi)的水充滿(g取10牛/千克)14.一個工人用如圖6所示的滑輪,將重250牛的貨物 在6秒鐘內(nèi)勻速提升3米,他所用的作用力為150 牛,求:(1)該工人提繩子的功率