第11章機(jī)械功與機(jī)械能

機(jī)械功與機(jī)械能一、功1.物理學(xué)中把①__________和物體在力的方向上移動(dòng)②_________的乘積叫做機(jī)械功,簡(jiǎn)稱(chēng)功。2.功的計(jì)算公式：①__________，式中F表示作用在物體上的力，s表示物體在力的方向上通過(guò)的距離，W表示力對(duì)物體做的功。功的國(guó)際單位是②______，用符號(hào)③______表示，1J=④______N·m。力距離W=Fs焦耳J1二、功率1.在物理學(xué)中，把一段時(shí)間內(nèi)做的①______與做功所用的這段②______的比叫做功率。通過(guò)功率比較就可知道物體做功的③______了。2.計(jì)算功率的公式是：①______，功率的國(guó)際單位是②______，用符號(hào)③______表示，1W＝1J/s。功時(shí)間快慢瓦特W三、機(jī)械效率1.我們把①________和②________的比值叫做機(jī)械效率。機(jī)械效率通常用百分率表示，它的計(jì)算公式為③_________________。2.對(duì)于機(jī)械效率，由于額外功的存在，總有W有①_____W總，因此機(jī)械效率總②________1（均選填“大于”、“小于”或“等于”）。有用功總功小于小于四、能量能的概念：如果一個(gè)物體能夠?qū)e的物體①_______，我們就說(shuō)這個(gè)物體具有能量，簡(jiǎn)稱(chēng)能。在國(guó)際單位制中，能量的單位是②________。做功焦耳五、機(jī)械能1.物體由于①______具有的能叫做動(dòng)能。物體的動(dòng)能與物體的②________和③________有關(guān)。④________越大，⑤________越大，物體具有的動(dòng)能就越大。2.重力勢(shì)能：物體由于①_________所具有的能叫做重力勢(shì)能，物體被舉得越②_______，③_______越大，重力勢(shì)能越大。運(yùn)動(dòng)質(zhì)量速度質(zhì)量速度高度位置高質(zhì)量3.彈性勢(shì)能：物體由于①________而具有的能叫做彈性勢(shì)能。物體的②________越大，具有的彈性勢(shì)能就越大。4.機(jī)械能：①________和②________統(tǒng)稱(chēng)為機(jī)械能。動(dòng)能和勢(shì)能轉(zhuǎn)化過(guò)程中，若不考慮其他能量損耗，則總機(jī)械能不變。彈性形變彈性形變動(dòng)能勢(shì)能考點(diǎn)1功和功率例1下列幾種現(xiàn)象中，沒(méi)有對(duì)物體做功的是()D在下圖的四種情境中，人對(duì)物體做功的是()

A．提著水桶在水平地面上勻速前進(jìn)

B．扛著米袋慢慢爬上樓梯

C．用力推汽車(chē)，汽車(chē)不動(dòng)

D．舉著杠鈴原地不動(dòng)

B1.曉亮同學(xué)從地面走上10m高的四樓教室，估計(jì)他克服重力做的功為()

A.500WB.500JC.5000WD.5000J

★.一個(gè)人先后用同樣大小的力F將不同質(zhì)量的物體分別在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移動(dòng)相同的距離(如圖所示)，該力在這三個(gè)過(guò)程中所做的功分別為W1、W2、W3，關(guān)于它們之間的大小關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是()A．W1＜W2＜W3C．W1＝W2＝W3

B．W1＜W2＝W3D．W1＝W2＜W3C

★2.舉重是我國(guó)的優(yōu)勢(shì)體育項(xiàng)目．一位身高180cm的運(yùn)動(dòng)員和一位身高160cm的運(yùn)動(dòng)員，在挺舉項(xiàng)目中用相同時(shí)間把同樣重的杠鈴舉起，如果他們對(duì)杠鈴所做的功分別為W1

和W2，功率分別為P1

和P2，則下列關(guān)系式正確的是()B．W1>W2，P1>P2D．W1<W2，P1<P2A．W1＝W2，P1＝P2C．W1>W2，P1＝P2B考點(diǎn)2機(jī)械效率例2在探究“影響滑輪組機(jī)械效率的因素”時(shí)，小明同學(xué)用如圖所示甲、乙兩個(gè)不同的滑輪組來(lái)驗(yàn)證的猜想是：滑輪組的機(jī)械效率可能與()A.被提升物體的重力有關(guān)B.動(dòng)滑輪的重力有關(guān)C.物體被提升的高度有關(guān)D.承重繩子的段數(shù)有關(guān)3.（槐蔭一模）小明用兩個(gè)相同的滑輪組成不同的滑輪組（如圖所示），分別將同一物體勻速提高到相同高度，滑輪組的機(jī)械效率分別為η1、η2。下列關(guān)系正確的是（忽略繩重及摩擦）()A．F1>F2，η1=η2B.F1>F2，η1>η2C．F1<F2，η1=η2D.F1<F2，η1>η2滑輪組的機(jī)械效率

【例1】用如圖

15－2－1所示的滑輪組在20s內(nèi)將重600N的物體從地面豎直提高4m，所用拉力是250N．在這個(gè)過(guò)程中，求：

(1)有用功是多少？

(2)拉力的功率是多少？(3)滑輪組的機(jī)械效率是多少？圖15－2－1＝＝200W.×100%＝60%.

解：(1)有用功

W有用＝Gh＝600N×4m＝2400J. (2)拉力做功

W總＝Fs＝250N×4m×4＝4000J拉力功率

P＝W總

4000J

t20s(3)滑輪組的機(jī)械效率η＝W有用

W總×100%＝2400J4000J

思維點(diǎn)撥：對(duì)重物做的功為有用功，拉力做的功為總功，拉力的功率即為總功的功率，不能把功率和機(jī)械效率混淆．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)斜面的傾斜程度物塊重力G/N斜面高 度h/m拉力F/N斜面長(zhǎng) 度s/m機(jī)械效率η1較緩50.22.4141.7%2較陡50.53.2178.1%3最陡50.74.3181.4%斜面的機(jī)械效率

【例2】(2012年雞西)如圖

15－2－2，某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)們?cè)凇疤骄啃泵娴臋C(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，用彈簧測(cè)力計(jì)沿斜面勻速向上拉動(dòng)物塊，收集了下表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．圖15－2－2(1)分析表中的數(shù)據(jù)可得出：斜面越緩越__________(填“省”或“費(fèi)”)力．

(2)該小組又進(jìn)行了第4次實(shí)驗(yàn)，他們?cè)谛泵嫔箱伾厦薏?，使斜面變粗糙，保持斜面高和長(zhǎng)分別是0.5m和1m，用彈簧測(cè)力計(jì)拉動(dòng)同一物塊沿斜面向上做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，讀出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為4.5N，他們測(cè)得這種情況下斜面的機(jī)械效率為_(kāi)_______．(3)把第4次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與表中數(shù)據(jù)綜合分析可得出：斜面的機(jī)械效率與________________和__________________有關(guān)．省55.6%斜面的傾斜程度斜面的粗糙程度4.現(xiàn)要利用斜面將木箱拉上汽車(chē)，下列做法中可以提高斜面機(jī)械效率的是()A.以較快的速度拉木箱B.以較慢的速度拉木箱C.減小斜面的傾斜程度D.增大斜面的傾斜程度

3.如圖

所示，用彈簧測(cè)力計(jì)沿粗糙斜面勻速向上拉動(dòng)木塊．由圖中數(shù)據(jù)可知，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為_(kāi)_______N，斜面的機(jī)械效率為_(kāi)_______；若將圖中的斜面變陡，則該斜面的機(jī)械效率將________(填“變大”、“變小”或“不變”)．

683.3%變大考點(diǎn)3機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化例3(2013山東濟(jì)南)體積相等的實(shí)心銅球和實(shí)心木球在水平地面上以相同的速度做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。銅球的動(dòng)能為Ek銅，木球的動(dòng)能為Ek木，已知銅的密度大于木頭的密度，則()A.Ek銅>Ek木

B.Ek銅=Ek木C.Ek銅<Ek木

D.無(wú)法判斷A4.建高樓時(shí)首先要打好地基。在同一土質(zhì)中的處于相同高度的相同地樁，經(jīng)打擊后某一瞬時(shí)三個(gè)地樁所處的位置如圖所示。由此可知，打樁時(shí)，三個(gè)重錘中_____錘的做功本領(lǐng)最大。如果A、B兩錘的質(zhì)量相同，則剛開(kāi)始下落時(shí)，______錘所處的高度較大。

5．為探究重力勢(shì)能的大小與什么因素有關(guān)，小明利用帶有四個(gè)鐵釘?shù)男》阶?、沙箱及質(zhì)量不同的重物設(shè)計(jì)并進(jìn)行了如圖所示的實(shí)驗(yàn)．(1)實(shí)驗(yàn)中通過(guò)觀察_____________來(lái)判斷物體重力勢(shì)能的大?。?2)要探究重力勢(shì)能的大小與高度的關(guān)系應(yīng)選擇______和______進(jìn)行分析比較．(3)乙和丙探究的問(wèn)題是_____________________________.________方桌陷入沙中的深淺甲乙高度相同時(shí)，重力勢(shì)能與質(zhì)量的關(guān)系

機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化

★一中學(xué)生騎自行車(chē)下坡時(shí)，不蹬腳踏板恰好勻速向下運(yùn)動(dòng)．在此過(guò)程中，他的動(dòng)能、勢(shì)能和機(jī)械能的變化情況是()

A．動(dòng)能不變，勢(shì)能減小，機(jī)械能減小

B．動(dòng)能增大，勢(shì)能減小，機(jī)械能不變

C．動(dòng)能減小，勢(shì)能減小，機(jī)械能減小

D．動(dòng)能不變，勢(shì)能減小，機(jī)械能不變

A“嫦娥一號(hào)”返回艙在距離地面一定高度時(shí)，需要打開(kāi))降落傘減速，以便安全著陸．在返回艙減速下降的過(guò)程中( A．動(dòng)能不變，勢(shì)能減小，機(jī)械能不變

B．動(dòng)能不變，勢(shì)能減小，機(jī)械能減小

C．動(dòng)能減小，勢(shì)能減小，機(jī)械能減小

D．動(dòng)能增大，勢(shì)能減小，機(jī)械能不變

C速度、功和功率的有關(guān)計(jì)算

【例1】一列質(zhì)量為1×103

t的火車(chē)，以180km/h的速度在平直軌道上勻速行駛1min，整列火車(chē)受到的阻力是9×103

N. (1)火車(chē)的牽引力多大？

(2)這段時(shí)間內(nèi)，重力做了多少功？

(3)這段時(shí)間內(nèi)，機(jī)車(chē)牽引力做了多少功？

(4)這段時(shí)間內(nèi)，牽引力的功率多大？

思維點(diǎn)撥：使用計(jì)算公式時(shí)，要注意統(tǒng)一單位．計(jì)算某一個(gè)力做功的多少時(shí)，首先要判斷物體是否在該力的方向上移動(dòng)了距離，做了功才可以代入W＝Fs計(jì)算出結(jié)果．解：(1)火車(chē)在平直軌道上勻速行駛，有F牽＝f＝9×103

N.(2)火車(chē)沒(méi)有在重力的方向上移動(dòng)距離，重力沒(méi)有做功，即WG＝0.(3)v＝180km/h＝50m/s，t＝1min＝60ss＝vt＝3×103

mW牽＝F牽

s＝9×10