功和機(jī)械能復(fù)習(xí)課件(上課用).ppt

1、功 和 機(jī) 械 能,復(fù)習(xí)提綱, 考點(diǎn)聚焦, 呈現(xiàn)形式, 知識結(jié)構(gòu), 對應(yīng)訓(xùn)練, 方法提示,考點(diǎn)聚焦,1 、理解做功的兩個必要因素。 2、理解機(jī)械功的計算公式：W=FS 3、理解功率的概念。 4、知道功的原理。 5、知道有用功和總功，知道機(jī)械效率。 6、理解動能、勢能的初步概念，知道彈性勢能，知道動能、勢能可以相互轉(zhuǎn)化。,呈現(xiàn)形式,上述考點(diǎn)常以填空、選擇、作圖、實(shí)驗和計算題型出現(xiàn)。,知識結(jié)構(gòu),一、功： 1、力學(xué)里所說的功包括兩個必要因素：一是作用在物體上的力；二是物體在力的方向上通過的距離。 2、不做功的三種情況：有力無距離、有距離無力、力和距離垂直。 3、力學(xué)里規(guī)定：功等于力跟物體在力的方向上

2、通過的距離的乘積。 公式：W=FS 4、功的單位：焦耳，1J= 1Nm 。 把一個雞蛋舉高1m ，做的功大約是0.5 J 。 5、應(yīng)用功的公式注意： 分清哪個力對物體做功，計算時F就是這個力； 公式中S 一定是在力的方向上通過的距離，強(qiáng)調(diào)對應(yīng)。 功的單位“焦”（牛米 = 焦），不要和力和力臂的乘積（牛米，不能寫成“焦”）單位搞混。,物體在繩子拉力作用下升高 A,靜止的小車在拉力作用下運(yùn)動起來 B,汽車在剎車阻力的作用下速度降低 C,人用力搬石頭，石頭不動 D,D,如圖所示的四種情景中，對物體沒有做功的是（ ）,D,（09重慶）如圖所示 李晶同學(xué)將放在課 桌邊的文具盒水平推 至課桌中央，她針對

3、此過程提出了如下的猜想。你認(rèn)為合理 的是 ( ) A文具盒所受重力對它做了功 B文具盒所受支持力對它做了功 C文具盒所受的推力F對它做了功 D在此過程中沒有力對文具盒做功,C,1、小明用100N的力將50N的鉛球擲出10m遠(yuǎn)，則在鉛球拋出的過程中，人對鉛球所作的功是：（ ） A、1000J B、500J C、0J D、1500J,C,2.在平地上，用50N的水平拉力拉重100N的箱子，前進(jìn)了10m，拉力做了多少功？如果把這個箱子勻速舉高1.5m，又做了多少功？,解：W=FS=50N10m=500J,答：拉力做了500J的功。如果把這個箱子勻速舉高1.5m，又做了150J的功,知識結(jié)構(gòu),二、功的

4、原理： 1、內(nèi)容：使用機(jī)械時，人們所做的功，都不會少于直接用手所做的功； 即：使用任何機(jī)械都不省功。 2、說明： （請注意理想情況功的原理可以如何表述？） 功的原理是一個普遍的結(jié)論，對于任何機(jī)械都適用。 功的原理告訴我們：使用機(jī)械要省力必須費(fèi)距離，要省距離必須費(fèi)力，既省力又省距離的機(jī)械是沒有的。 使用機(jī)械雖然不能省功，但人類仍然使用，是因為使用機(jī)械或者可以省力、或者可以省距離、也可以改變力的方向，給人類工作帶來很多方便。 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）理想機(jī)械：使用機(jī)械時，人們所做的功（FS）= 直接用手對重物所做的功（Gh） 3、應(yīng)用：斜面 理想斜面：斜面光滑 理想斜

5、面遵從功的原理； 理想斜面公式：FL=Gh 其中：F：沿斜面方向的推力；L：斜面長；G：物重；h：斜面高度。 如果斜面與物體間的摩擦為f ，則：FL=fL+Gh；這樣F做功就大于直接對物體做功Gh 。,通過一動滑輪用60 N的拉力提起重為100N的重物，使重物提高2m。 （1）拉力做多少功？ （2）如用手直接提起做功多少？,W直接=Gh=100N2m=200J,W用機(jī)械=FS=60N4m=240J,為什么利用實(shí)際機(jī)械做的功大于不用機(jī)械直接用手做的功呢 ？,解：S=2h=22m=4m,知識結(jié)構(gòu),三、機(jī)械效率： 、有用功：定義：對人們有用的功。公式：W有用Gh（提升重物）= W總W額=W總 斜面：

6、W有用= Gh 2、額外功：定義：并非我們需要但又不得不做的功。公式：W額= W總W有用=G動h（忽略輪軸摩擦的動滑輪、滑輪組）。斜面：W額=f L 3、總功： 定義：有用功加額外功或動力所做的功 公式：W總=W有用W額=FS= W有用 斜面：W總= fL+Gh=FL 4、機(jī)械效率： 定義：有用功跟總功的比值。 公式： =W有/W總 有用功總小于總功，所以機(jī)械效率總小于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% 。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。=W有用/W總=Gh/FS 5、機(jī)械效率的測量： A、原 理：=W有/W總 B、應(yīng)測物理量：鉤碼重

7、力G、鉤碼提升的高度h、拉力F、繩的自由端移動的距離S C、器 材：除鉤碼、鐵架臺、滑輪、細(xì)線外還需 刻度尺、彈簧測力計。 D、步驟：必須勻速拉動彈簧測力計使鉤碼升高，目的：保證測力計示數(shù)大小不變。 E、結(jié)論：影響滑輪組機(jī)械效率高低的主要因素有：動滑輪越重，個數(shù)越多則額外功相對就多。提升重物越重，做的有用功相對就多。 摩擦，若各種摩擦越大做的額外功就多。 注意： 繞線方法和重物提升高度不影響滑輪機(jī)械效率。,用水桶從井中提水的時候,所做的功哪部分是有用功,哪部分是額外功?,目的：,方法提示,提水所做的功,有用功：,提水桶所做的功,額外功：,提水,如果桶掉到井里,從井里撈桶的時候,撈上的桶里帶了一

8、些水,這種情況下哪部分是有用功,哪部分是額外功?,目的：,提水桶所做的功,有用功：,提水所做的功,額外功：,撈桶,沙子 重 100 N 桶重 20 N 體重 400 N 口袋重 5 N 動滑 輪重 10 N,目的：把沙子運(yùn)到三樓 克服沙子重力做的功就是有用功 W有用=G 沙h=100N6m=600J,W總=(G 沙+ G 人+ G 桶）h =3120 J W有用/W總 = 19.2%,沙子 重 100 N 桶重 20 N 體重 400 N 口袋重 5 N 動滑 輪重 10 N,W總= (G 沙+ G 動滑輪+ G 桶）h = 780 J W有用/W總 = 76.9%,沙子 重 100 N 桶重

9、 20 N 體重 400 N 口袋重 5 N 動滑 輪重 10 N,W總= (G 沙+ G 動滑輪+ G 袋）h = 690 J W有用/W總 = 87.0%,沙子 重 100 N 桶重 20 N 體重 400 N 口袋重 5 N 動滑 輪重 10 N,三種情況下有用功在總功中占的百分比：,1、 19.2%,2、 76.9%,3、 87.0%,某起重機(jī)的機(jī)械效率是70%，它表示什么意思？,使用起重機(jī)提升重物時所做的有用功跟總功的比值是70%。,1使用滑輪組提起20N的重物，使它上升0.4m，作用在繩子自由端的拉力為8N，拉力的作用點(diǎn)上升了1.2m，拉力對滑輪所做的功叫_功,為_J。滑輪克服物體

10、重力所做的功叫_功為_J。用來克服滑輪重力和摩擦力所做的功叫_功，是_J,這個滑輪組的機(jī)械效率是_。,總功,9.6J,有用功,8J,額外功,1.6J,83.3%,例4、一臺起重機(jī)將重6000N的建筑材料提升到10m高的樓房上，做的額外功是40000J，總功是多少？機(jī)械效率是多少？,解：,有用功：W有用=Gh,=6000N10m=60000J,總功：,W總=W有+W額,=60000J+40000J =105J,機(jī)械效率：,=W有用/W總,=60000J/105J =60,滑輪組提高重物時:,W有用 G物 h W總 F s S= n h,有用推論：(豎直放置）,滑輪組水平拉動物體時:,W有用 f

11、s物 W總 F s S= n h,有用推論：(水平放置）,斜面的機(jī)械效率,W有=Gh,W總=FS,斜面的額外功：W額外f S 滑輪組的額外功： W額外G動 h,動滑輪重的兩種求法：,W額外G動 h,例5.如圖，把重為10N的物體推上高為0.5m的斜面，斜面的長為1m所用的推力為12N,沿斜面向上,求推力所做的功和斜面的機(jī)械效率?,解：,推力做的功：W總=FL,=12N1m =12J,有用功：,W有=Gh,=10N0.5m =5J,機(jī)械效率：,=W有/W總,= 5J/ 12J =41.67,首先在題目中數(shù)據(jù)上標(biāo)出對應(yīng)的字母。 其次要注意，用滑輪組提起貨物的高度與人把繩子末端拉下的距離之間的關(guān)系（

12、 S= n h）。 最后要弄清事件 的目的，分清有用功和額外功。,方法提示,如圖所示在自由端施力60N，利用滑輪組把重200N的貨物提升2m,不計摩擦。求： （1）繩端移動距離多少m？ （2）滑輪組的機(jī)械效率是多少？ (3)動滑輪重多少N?（兩種做法）,解：（1）由圖可知承擔(dān)動滑輪和重物的繩子段數(shù)n=4，,所以 S=nh=42m=8m,(3) 方法一 : G總=4F=460N=240N,所以 G動=G總-G=240N-200N=40N,方法一: W外=W總-W有=FS-Gh=60N8m-200N2m =80J,利用滑輪組把礦石從深20m的礦井中勻速拉到地面，在繩重和摩擦不計的情況下。 （1）如

13、果礦石重640N，所用拉力是400N，滑輪組機(jī)械效率是多少？ （2）如果礦石重800N，所用拉力是多少？,挑戰(zhàn)中考：（烏魯木齊）,G動=G總-G=2F-G=2400N-640N=160N,用定滑輪、動滑輪、滑輪組分別提升同樣重的物體，其中機(jī)械效率大的是（不考慮摩擦） （ ） A. 定滑輪 B. 動滑輪 C. 滑輪組 D. 都一樣大,A,用同一滑輪組提升重物，第一次提的物 重為G1，機(jī)械效率為1；第二次提的物 重為G2，機(jī)械效率為2。已知 G1 G2，兩次滑輪組的機(jī)械效率：( ) 1 2 B. 1 2 C. 1 2 D . 無法判斷,C,1、提升相同的重物，機(jī)械越簡單， 機(jī)械效率越高。,2、在使

14、用同一滑輪組時，物體越 重，機(jī)械效率越高。 （滑輪組的機(jī)械效率是改變的）,重要結(jié)論：,用如圖所示滑輪組繩端施力100N，把貨物提升3m?；喗M的機(jī)械效率是75%，問：貨物重多少N？動滑輪重多少N?,解：S=4h=43m=12m,W總=FS=100N12m=1200J,G動=G總-G=nF-G=4100N-300N=100N,答：貨物重300N，動滑輪重100N。,如右圖，一人用滑輪組提升2000N的貨物，所用拉力600N，繩子自由 端拉下4m，不考慮繩重和摩擦，求： (1)克服貨物重力做的功 (2)拉力做的功 (3)機(jī)械效率； (4)若用此滑輪組提升3200N的貨物，所需拉力為多少?,解：（1

15、）由圖可知承擔(dān)動滑輪的繩子段數(shù)n=4,W有=Gh=2000N1m=2000J,(2) W總=FS=600N4m=2400J,G動=nF-G=4600N-2000N=400N,7、外力對水泵做了7104J的總功，水泵把 250kg的水送到20m高處，水泵完成的有用功為多少J，水泵的機(jī)械效率為多少？（g=10N/kg),W有=Gh=mgh =250kg10N/kg20m =5104J,G1=G2，F(xiàn)1=F2，重物上升高度相同，比較兩拉力所做的功W1 W2及兩滑輪的機(jī)械效率1 2 。,（2012宿遷）某學(xué)習(xí)小組使用幾個相同的滑輪分別進(jìn)行機(jī)械效率的測定，如圖.他們將測得鉤碼重G、拉力F、鉤碼上升的髙度

16、h、測力計移動的距離S，并將計算出的有用功W有用、總功W總和機(jī)械效率數(shù)據(jù)一并記人下表：(1)表格中數(shù)據(jù) ;(2)比較實(shí)驗1、2，第2次的機(jī)械效率較低，主要原因是 ;_(3)比較實(shí)驗2、3，影響這兩次實(shí)驗機(jī)械效率不同的主要因素是 _,使用滑輪組的優(yōu)點(diǎn)是 _。,74.1%,動滑輪有重力（或有用功相同時，使用動滑輪做的額外功多等）,可以省力或能改變用力方向,摩擦,（2012遵義）小明在測量滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗中，所用裝置如圖所示，實(shí)驗中每個鉤碼重2N，測得的數(shù)據(jù)如下表：,（1）在實(shí)驗中，測繩端拉力F 時，應(yīng)盡量豎直向上拉動彈簧測力計且在拉動過程中讀數(shù)。（2）第1次實(shí)驗測得的機(jī)械效率為。（結(jié)果保留兩位

17、有效數(shù)字）（3）分析表中數(shù)據(jù)可知：第2次實(shí)驗是用圖做的；第4次實(shí)驗是用圖做的。（選填“a”、“b”或“c”)（4）分析第1、2次實(shí)驗數(shù)據(jù)可知：使用同一滑輪組，可以提高滑輪組的機(jī)械效率；分析第1、3次實(shí)驗數(shù)據(jù)可知：使用不同的滑輪組，提升相同的重物，動滑輪個數(shù)越多（即動滑輪總重越重），滑輪組的機(jī)械效率。（5）分析第3、4次實(shí)驗數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機(jī)械效率與物體被提升的高度。,勻速,74.07%,b,a,增加物重,越低,無關(guān),知識結(jié)構(gòu),四、功率： 1、定義：單位時間里完成的功 2、物理意義：表示做功快慢的物理量。 3、公式： P =W/t = Fv 4、單位：主單位 W ；常用單位： kW 馬力 換算

18、：1kW=103W ； 1馬力=735W 某小轎車功率66kW，它表示：小轎車s 內(nèi)做功66000J 5、機(jī)械效率和功率的區(qū)別： 功率和機(jī)械效率是兩個不同的概念。功率表示做功的快慢，即單位時間內(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。,知識結(jié)構(gòu),五、動能和勢能： 1、能量：一個物體能夠做功，我們就說這個物體具有能。,知識結(jié)構(gòu),3、機(jī)械能：動能和勢能統(tǒng)稱為機(jī)械能。 理解：有動能的物體具有機(jī)械能；有勢能的物體具有機(jī)械能；同時具有動能和勢能的物體具有機(jī)械能。 六、動能和勢能的轉(zhuǎn)化： 1、動能和重力勢能間的轉(zhuǎn)化規(guī)律： 質(zhì)量一定的物體，如果加速下降，則動能增大，重力勢能減

19、小，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能； 質(zhì)量一定的物體，如果減速上升，則動能減小，重力勢能增大，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能； 2、動能與彈性勢能間的轉(zhuǎn)化規(guī)律：如果一個物體的動能減小，而另一個物體的彈性勢能增大，則動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能；如果一個物體的動能增大，而另一個物體的彈性勢能減小，則彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能。 3、動能與勢能轉(zhuǎn)化問題的分析：首先分析決定動能大小的因素，決定重力勢能（或彈性勢能）大小的因素看動能和重力勢能（或彈性勢能）如何變化。還要注意動能和勢能相互轉(zhuǎn)化過程中的能量損失和增大如果除重力和彈力外沒有其他外力做功（即：沒有其他形式能量補(bǔ)充或沒有能量損失），則動能勢能轉(zhuǎn)化過程中機(jī)械能不變。 題中如果有“在光滑斜

20、面上滑動”則“光滑”表示沒有能量損失機(jī)械能守恒；“斜面上勻速下滑”表示有能量損失機(jī)械能不守恒。,知識結(jié)構(gòu),七、水能和風(fēng)能的利用： 1、 結(jié)構(gòu)： 2、水電站的工作原理：利用高處的水落下時把重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，水的一部分動能轉(zhuǎn)移到水輪機(jī)，利用水輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。,方法提示,例1 某同學(xué)用100牛的力把質(zhì)量為4千克的鉛球推到5米遠(yuǎn)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

21、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.,D,方法提示,例2 如圖3所示,均勻木棒AB長2米,重力為20牛,支點(diǎn)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(diǎn)向右勻速運(yùn)動,如果F大小為3牛且保持不變,求當(dāng)小球運(yùn)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(dāng)球在推力F作用下運(yùn)動到支點(diǎn)右側(cè);距支點(diǎn)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)在AB的正中間,則杠桿的重GAB的力臂l2AO AB/21.2米1米0.2米.,方法提示,解 由杠桿平衡條件可得: GABl2

22、G球l1 l1GABl2/ G球0.4米. 球在F作用下運(yùn)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.,方法提示,例3：一學(xué)生用100牛的力將重為50牛的足球沿水平方向踢出20米遠(yuǎn)，則該學(xué)生對球做的功是（ ） A3000焦 B1000焦C2000焦D無法確定 分析與解：在物理學(xué)中，做功是指兩個因素同時存在的物理過程。這兩個因素是，物體受到力的作用和物體沿力的方向通過了一段距離。我們把它們叫做做功的兩個必要因素。本題最容易出的錯誤是選擇C，認(rèn)為W = FS = 100牛2

23、0米 = 2000焦。錯誤原因在于沒有從根本上理解做功兩必要因素同時存在。足球從被踢到落地停止，經(jīng)歷了兩個過程。第一個過程從學(xué)生的腳與球接觸開始到腳離開球為止。在這一過程中，球受到學(xué)生的踢力，足球并在此力方向上移動，但移動的距離是不知道的，不是20米，因此這一過程中，學(xué)生對球做了功，W = FS = 100牛S，此功大小不能確定。第二個過程是球由于慣性而運(yùn)動，在這一過程中，球雖然移動一段距離，但球不受學(xué)生踢力，因此，在此過程中，學(xué)生不對球做功。所以，學(xué)生將球踢出20米遠(yuǎn)，而對球做功是不能確定的。因此選項D是正確的。,D,方法提示,例4：下面哪種情況動能、重力勢能都是增加的（ ） A跳傘員張開傘

24、后，勻速下降 B汽車沿斜坡勻速向下行駛 C電梯從樓下加速上升 D列車在平直軌道上勻速行駛 分析與解：動能和勢能統(tǒng)稱為機(jī)械能。動能的大小決定于它的質(zhì)量和速度，重力勢能的大小決定于它的質(zhì)量和高度。A選項中，跳傘員張開傘勻速下降的過程中，它的質(zhì)量不變，高度減小，所以他的重力勢能減小。而下降過程中速度沒有變化，所以他的動能不變。B選項中，汽車勻速下坡，也是勢能減少，而動能不變。C選項中，電梯上升，質(zhì)量不變，而高度變大。電梯重力勢能增加，加速上升時，質(zhì)量不變，而速度變大，則動能增加，動能、勢能都變大。D選項中，列車在平直軌道上勻速行駛。列車的質(zhì)量、高度，速度都沒有變化，既動能、重力勢能都沒有變化。本題的

25、正確答案，應(yīng)選C 說明：（1）物體勻速下降時，它的勢能減少，有的同學(xué)就認(rèn)為勢能轉(zhuǎn)化為動能，動能就一定增加。這種分析是錯誤的。當(dāng)物體勻速下降時，它一定受到了摩擦力， 這時一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為物體的內(nèi)能，機(jī)械能減少。（2）在研究動能或熱能大小時，要注意它們各自是由兩個因素決定的。,C,方法提示,例6：用圖8所示的滑輪組，將重為600牛的物體勻速 上拉2米，所用拉力為200牛。求滑輪組的機(jī)械效率。 分析與解：通過審題，應(yīng)分析出物重G = 600牛，重物被提高h(yuǎn) = 2米，拉力F = 200牛。通過審圖，應(yīng)能分析出有5段繩子承擔(dān)動滑輪和物體的重力。所以繩子的自由端移動的距離S = 5h = 52米 =

26、10米。滑輪組的目的是提升重物，所以提升重物所做的功就是有用功，拉力對滑輪組所做的功為總功，進(jìn)而可以求出機(jī)械效率。計算過程如下：,方法提示,W有用= Gh = 600牛2米 = 1200焦 W總=200牛10米=2000焦 W有用/ W總 60% 答：滑輪組的機(jī)械效率為60% 說明：在簡單機(jī)械中，動力作用 點(diǎn)移動的距離S與物體移動距離h的關(guān)系 是由機(jī)械自身結(jié)構(gòu)決定的，在滑輪組中， 有n段繩子承擔(dān)重物，則S = nh。它 跟物體受到的重力、動力的大小以及機(jī) 械效率的高低無關(guān)。,1水平路面上有一個小車，車重200牛，人用50牛的水平力，在推小車勻速前進(jìn)5米的過程中，下列判斷正確的是（ ） A重力不做功 B人做功250焦 C車受到的阻力是250牛 D車受到的阻力是50牛 2用動滑輪提升一個重物，若用的力是100牛，重物在0.5秒內(nèi)勻速上升0.6米，不計滑輪重，則拉力做功的功率為： （ ） A300瓦B240 C120瓦D100瓦 3有甲、乙兩臺機(jī)器，甲機(jī)器的機(jī)械效率是80%，乙機(jī)器的機(jī)械效率是6