機(jī)械功和機(jī)械能的原理分析

十一章機(jī)械功和機(jī)械能第一頁(yè)，共三十一頁(yè)。復(fù)習(xí)目標(biāo)1、做功的兩個(gè)必要因素 2、機(jī)械功的計(jì)算公式：W=FS3、功率的概念:P=W/t4、機(jī)械功的原理5、有用功和總功，機(jī)械效率6、動(dòng)能、勢(shì)能的初步概念，動(dòng)能、勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化第二頁(yè)，共三十一頁(yè)。┃思維感悟成體系┃物理·新課標(biāo)（RJ）公式和單位功定義分類定義物理意義功率必要條件勢(shì)能轉(zhuǎn)化決定因素定義、公式和單位動(dòng)能功和功率機(jī)械能重力勢(shì)能決定因素機(jī)械能守恒第三頁(yè)，共三十一頁(yè)。┃回眸教材析知識(shí)┃物理·新課標(biāo)（RJ）1．功的必要因素某同學(xué)踢足球，球離腳后飛出10m遠(yuǎn)，足球飛出10m的過(guò)程中人不做功。力學(xué)里規(guī)定：功等于

。功包括兩個(gè)必要因素：一是作用在

；二是物體在

的方向上通過(guò)的距離。不做功的三種情況：

，例如提重物卻沒(méi)有提起；有距離無(wú)力，如踢出去的足球在地面上滾動(dòng)過(guò)程；力和距離垂直，例如物體在水平冰面上滑行，水平方向沒(méi)有力做功，此時(shí)雖然有重力作用在物體上，但重力沒(méi)有做功。力與物體在力的方向上通過(guò)的距離的乘積物體上的力力有力無(wú)距離第四頁(yè)，共三十一頁(yè)。物理·新課標(biāo)（RJ）2．功的原理事實(shí)告訴我們，使用扳手?jǐn)Q螺絲要省力必須費(fèi)

，釣魚時(shí)要省距離必須

，既

的機(jī)械是沒(méi)有的。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：

。使用機(jī)械雖然不能省功，但人類仍然使用，是因?yàn)槭褂脵C(jī)械或者可以

、或者可以

、也可以改變

，給人類工作帶來(lái)很多方便。我們做題遇到的多是理想機(jī)械(忽略摩擦和機(jī)械本身的重力)：使用機(jī)械時(shí)，人們所做的功(Fs)

直接用手對(duì)重物所做的功(Gh)。

省力距離使用任何機(jī)械都不省功

費(fèi)力省力又省距離省距離力的方向等于第五頁(yè)，共三十一頁(yè)。物理·新課標(biāo)（RJ）3．功率功率是指做功多少與所用時(shí)間的比。它表示做功

的物理量。例如，某小轎車功率66kW，它表示：小轎車1s內(nèi)做功66000J，公式：P＝—，對(duì)于功率一定的機(jī)械，由公式P＝—＝Fv可知，當(dāng)速度越小時(shí)，產(chǎn)生的拉力越大，例如，汽車載重上坡時(shí)，要掛低擋來(lái)獲得較大的拉力。t快慢WWt第六頁(yè)，共三十一頁(yè)。物理·新課標(biāo)（RJ）4．機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化蕩秋千時(shí)，人處于最高點(diǎn)時(shí)，由于人被舉高而具有

能，下降過(guò)程中，高度

，重力勢(shì)能減小，速度逐漸增大，動(dòng)能

，即人的重力勢(shì)能向動(dòng)能轉(zhuǎn)化，到達(dá)最低點(diǎn)，人的速度最大，動(dòng)能最大，高度最小，重力勢(shì)能最小，繼續(xù)向最高點(diǎn)上升過(guò)程中，

能又轉(zhuǎn)化為

能，再次到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能減小到零，轉(zhuǎn)化為的重力勢(shì)能最大。轉(zhuǎn)化過(guò)程中，若沒(méi)有能量損失，機(jī)械能的總量不變，即兩者之和不變，這就是機(jī)械能守恒。動(dòng)能不僅與速度有關(guān)，還與物體的質(zhì)量有關(guān)，速度相同時(shí)，質(zhì)量越大，動(dòng)能越

；同速行駛的火車動(dòng)能大于汽車的動(dòng)能。重力勢(shì)能不僅與高度有關(guān)，還與物體的質(zhì)量有關(guān)，高度相同時(shí)，質(zhì)量越大，重力勢(shì)能也越

，高度相同的鐵釘和鐵錘，鐵釘重力勢(shì)能要

鐵錘的重力勢(shì)能。

重力減小增大勢(shì)動(dòng)重力勢(shì)大大小于第七頁(yè)，共三十一頁(yè)。物理·新課標(biāo)（RJ）

典例1：做功的兩個(gè)必要因素

例1下列實(shí)例中，力對(duì)物體沒(méi)有做功的是(

)A．起重機(jī)吊起重物B．馬拉車，車未動(dòng)C．跳水運(yùn)動(dòng)員從跳臺(tái)跳下D．舉重運(yùn)動(dòng)員，將杠鈴舉起┃典例精析把方向┃B第八頁(yè)，共三十一頁(yè)。物理·新課標(biāo)（RJ）

[解析]判斷做功一看是否有力作用在物體上，二看物體是否在力的方向上通過(guò)距離。A中，起重機(jī)對(duì)重物有力的作用，“吊起”是通過(guò)了距離。D同理。跳水運(yùn)動(dòng)員受到的重力向下且移動(dòng)了距離，故重力做功，C對(duì)。B中車沒(méi)有移動(dòng)距離，故力沒(méi)有做功。

知識(shí)點(diǎn)撥：力做功必須是有力作用在物體上，且物體在力的方向上通過(guò)一段距離，力與距離垂直時(shí)不做功，力與距離不同時(shí)發(fā)生不做功，有力沒(méi)有距離不做功，有距離沒(méi)有力時(shí)也不做功。第九頁(yè)，共三十一頁(yè)。物理·新課標(biāo)（RJ）典例2:功率的測(cè)量

例2如圖11－1所示，粗略測(cè)量小明同學(xué)引體向上運(yùn)動(dòng)的功率時(shí)，下列物理量不需要測(cè)量的是(

)A．小明的質(zhì)量B．單杠的高度C．每次身體上升的高度D．做引體向上的時(shí)間B圖11—1第十頁(yè)，共三十一頁(yè)。物理·新課標(biāo)（RJ）[解析]測(cè)定功率的大小需要測(cè)量功的大小與時(shí)間的大小，而功的大小可以測(cè)出人的質(zhì)量大小與引體時(shí)身體上升的高度，然后算出功率的大小，因此不需要測(cè)單杠的高度。

知識(shí)點(diǎn)撥：根據(jù)功率的計(jì)算公式P＝—，測(cè)量功率需要得到功和對(duì)應(yīng)做功所需要的時(shí)間，本題小明同學(xué)做引體向上運(yùn)動(dòng)，克服重力做功，即W＝Gh，整理公式可得P＝——所以測(cè)量的物理量是人的重力(可由人的質(zhì)量計(jì)算得出)，人上升的高度以及做功消耗的時(shí)間。WttGh第十一頁(yè)，共三十一頁(yè)。典例3：機(jī)械能的探究

例3在學(xué)習(xí)勢(shì)能知識(shí)時(shí)，小明同學(xué)猜想物體的重力勢(shì)能的大小可能與以下三個(gè)因素有關(guān)：①物體高度，②物體質(zhì)量大小，③物體所處地理位置。為了證明自己的猜想，首先決定對(duì)因素①進(jìn)行驗(yàn)證。他把橡皮泥平鋪在水平面上，讓1個(gè)小球從不同高度自由下落，記錄結(jié)果如表所示：

物理·新課標(biāo)（RJ）第十二頁(yè)，共三十一頁(yè)。物理·新課標(biāo)（RJ）(1)該同學(xué)依據(jù)

判斷重力勢(shì)能的大?。?2)本實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是

；(3)若想對(duì)因素②進(jìn)行驗(yàn)證，你認(rèn)為實(shí)驗(yàn)中應(yīng)控制的變量是

。

方法點(diǎn)評(píng)：

間接法是物理學(xué)中重要的探究方法之一，就是將不容易直接得到的結(jié)論通過(guò)間接方式體現(xiàn)出來(lái)。本題通過(guò)間接的作用效果來(lái)顯示重力勢(shì)能的大小與哪些因素有關(guān)，探究的過(guò)程中要注意條件的變化，即小球從不同高度自由下落，也是控制變量法的應(yīng)用體現(xiàn)。

橡皮泥凹痕深淺程度同一物體高度越高重力勢(shì)能越大高度和實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)(地理位置)第十三頁(yè)，共三十一頁(yè)。物理·新課標(biāo)（RJ）1．兩名舉重運(yùn)動(dòng)員，甲比乙高，如果他們舉起相同質(zhì)量的杠鈴所用的時(shí)間相等，如圖11－2所示，則(

)A．甲運(yùn)動(dòng)員做功較多，功率較小B．甲運(yùn)動(dòng)員做功較多，功率較大C．甲運(yùn)動(dòng)員做功較多，他們的功率相等D．甲、乙運(yùn)動(dòng)員做功相等，功率相等┃實(shí)戰(zhàn)演習(xí)成高手┃B圖11—2第十四頁(yè)，共三十一頁(yè)。物理·新課標(biāo)（RJ）[解析]在杠鈴重力相同的情況下，舉得越高，做的功越多。做功時(shí)間相同，做功多的功率大。第十五頁(yè)，共三十一頁(yè)。物理·新課標(biāo)（RJ）2．如圖11－3所示，AB＝3AE，AC＝2AE，AD＝1.5AE，若把物體從斜面底部沿AB、AC、AD三個(gè)斜面勻速拉到頂端A時(shí)，(不計(jì)摩擦)則(

)A．沿著AB用的拉力最小，做功最多B．沿著AC用的拉力最小，做功最多C．沿著AD用的拉力最小，做功也最小D．沿著三個(gè)斜面用的拉力不相等，做功一樣多圖11—3D第十六頁(yè)，共三十一頁(yè)。物理·新課標(biāo)（RJ）[解析]沿著光滑斜面拉動(dòng)物體時(shí)，人們所做的額外功為0，則有用功等于總功，所以拉力所做的功相同，斜面是省力機(jī)械，且當(dāng)斜面光滑且高度相等時(shí)，斜面越長(zhǎng)越省力。

第十七頁(yè)，共三十一頁(yè)。第十一章過(guò)關(guān)測(cè)試（一）第1題針對(duì)訓(xùn)練1．關(guān)于做功和功率，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的有(

)A．地面支持力對(duì)靜止在地面上的物體不做功B．舉重運(yùn)動(dòng)員舉起杠鈴的過(guò)程中對(duì)杠鈴做了功C．在國(guó)際單位制中，功率的單位是瓦D．在國(guó)際單位制中，功率的單位是牛頓物理·新課標(biāo)（RJ）┃試卷講評(píng)針對(duì)練┃D第十八頁(yè)，共三十一頁(yè)。物理·新課標(biāo)（RJ）第十一章過(guò)關(guān)測(cè)試（一）第3題針對(duì)訓(xùn)練2．如圖11－5所示的過(guò)程中，人對(duì)物體做功的是(

)

A圖11—5第十九頁(yè)，共三十一頁(yè)。第十一章過(guò)關(guān)測(cè)試（一）第9題針對(duì)訓(xùn)練3．用60N的水平拉力，拉著重500N的物體在水平路面上勻速前進(jìn)了10m，則(

)A．重力做的功是5000JB．重力沒(méi)有做功C．拉力對(duì)物體做的功是5000JD．拉力對(duì)物體做的功是5600J物理·新課標(biāo)（RJ）B第二十頁(yè)，共三十一頁(yè)。第十一章過(guò)關(guān)測(cè)試（一）第10題針對(duì)訓(xùn)練4．如圖11－6所示，把同一物體分別沿AB、AC、AD三個(gè)斜面勻速推到同一高度的A點(diǎn)，不計(jì)摩擦力，則(

)A．沿AB斜面最省力，做功最少B．沿AD斜面最省力，但做功最多C．沿三個(gè)斜面的推力一樣大，做功也一樣多D．沿三個(gè)斜面推力做的功一樣多，沿AD斜面最省力物理·新課標(biāo)（RJ）圖11—6D第二十一頁(yè)，共三十一頁(yè)。物理·新課標(biāo)（RJ）第十一章過(guò)關(guān)測(cè)試（二）第4題針對(duì)訓(xùn)練5．受高空落物傷人的啟示，美軍正在研制一種名為“上帝之杖”的太空武器?！吧系壑取睂?shí)質(zhì)就是高密度、耐高溫的金屬棒，它要依托太空平臺(tái)的搭載，借助小型火箭助推和高空下落產(chǎn)生的巨大動(dòng)能，對(duì)地球戰(zhàn)略目標(biāo)實(shí)施打擊，破壞力巨大，它攻擊目標(biāo)的巨大能量主要來(lái)源于(

)A．小型火箭助推動(dòng)能B．與大氣摩擦產(chǎn)生的能量C．“上帝之杖”本身的內(nèi)能D．下落過(guò)程中重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化的動(dòng)能D第二十二頁(yè)，共三十一頁(yè)。物理·新課標(biāo)（RJ）第十一章過(guò)關(guān)測(cè)試（二）第6題針對(duì)訓(xùn)練6．小紅按照如圖11－7所示情景做了一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)。她把一個(gè)懸掛起來(lái)的鐵鎖拉到自己的面前并接觸鼻子，然后將鐵鎖由靜止釋放，保持頭的位置不變，鐵鎖擺回時(shí)不會(huì)撞擊她的鼻子。鐵鎖由接觸鼻子的位置a開始，沿弧線abc向另一側(cè)的最高點(diǎn)c運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，關(guān)于它的動(dòng)能大小，下列說(shuō)法中正確的是(

)A．鐵鎖在位置a動(dòng)能最大B．鐵鎖在位置b動(dòng)能最大C．鐵鎖在位置c動(dòng)能最大D．鐵鎖在a、b、c三處的動(dòng)能相同B圖11—7第二十三頁(yè)，共三十一頁(yè)。物理·新課標(biāo)（RJ）第十一章過(guò)關(guān)測(cè)試（二）第15題針對(duì)訓(xùn)練7．質(zhì)量較大的鴿子與質(zhì)量較小的燕子在空中飛行，如果它們的動(dòng)能相等，那么(

)A．燕子比鴿子飛得快B．鴿子比燕子飛得快C．燕子比鴿子飛得高D．鴿子比燕子飛得高A第二十四頁(yè)，共三十一頁(yè)。物理·新課標(biāo)（RJ）第十一章過(guò)關(guān)測(cè)試（二）第16題針對(duì)訓(xùn)練8．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(lái)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B．速度很大C．勢(shì)能很大D．功率很大A第二十五頁(yè)，共三十一頁(yè)。物理·新課標(biāo)（RJ）第十一章過(guò)關(guān)測(cè)試（二）第17題針對(duì)訓(xùn)練9.如圖11－8所示是研究“物體動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置。下列關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法正確的是(

)A．球的動(dòng)能大小是從球被放的高度體現(xiàn)出來(lái)的B．相同質(zhì)量的球滾到水平面上時(shí)獲得的動(dòng)能相同C．不同質(zhì)量的球滾到水平面上時(shí)獲得的速度相同D．球從斜面滾到水平面上時(shí)重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能

。D圖11—8第二十六頁(yè)，共三十一頁(yè)。物理·新課標(biāo)（RJ）階段綜合測(cè)試三（月考）第8題針對(duì)訓(xùn)練10．如圖11－9所示，有一質(zhì)量為10kg的小球在桌面上滾動(dòng)了10cm后在空中沿弧線飛行了1.5m，最后落到地面上，桌面到地面的距離是1m，在小球運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中，重力做了

J的功。

98圖11—9第二十七頁(yè)，共三