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，共三十一頁。復(fù)習(xí)目標(biāo)1、做功的兩個必要因素 2、機(jī)械功的計算公式：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、動能、勢能的初步概念，動能、勢能可以相互轉(zhuǎn)化第二頁，共三十一頁。┃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能轉(zhuǎn)化決定因素定義、公式和單位動能功和功率機(jī)械能重力勢能決定因素機(jī)械能守恒第三頁，共三十一頁。┃回眸教材析知識┃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的過程中人不做功。力學(xué)里規(guī)定：功等于

。功包括兩個必要因素：一是作用在

；二是物體在

的方向上通過的距離。不做功的三種情況：

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

，釣魚時要省距離必須

，既

的機(jī)械是沒有的。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

、或者可以

、也可以改變

，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)：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)。

省力距離使用任何機(jī)械都不省功

費力省力又省距離省距離力的方向等于第五頁，共三十一頁。物理·新課標(biāo)（RJ）3．功率功率是指做功多少與所用時間的比。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＝—，對于功率一定的機(jī)械，由公式P＝—＝Fv可知，當(dāng)速度越小時，產(chǎn)生的拉力越大，例如，汽車載重上坡時，要掛低擋來獲得較大的拉力。t快慢WWt第六頁，共三十一頁。物理·新課標(biāo)（RJ）4．機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化蕩秋千時，人處于最高點時，由于人被舉高而具有

能，下降過程中，高度

，重力勢能減小，速度逐漸增大，動能

，即人的重力勢能向動能轉(zhuǎn)化，到達(dá)最低點，人的速度最大，動能最大，高度最小，重力勢能最小，繼續(xù)向最高點上升過程中，

能又轉(zhuǎn)化為

能，再次到達(dá)最高點時，動能減小到零，轉(zhuǎn)化為的重力勢能最大。轉(zhuǎn)化過程中，若沒有能量損失，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，質(zhì)量越大，動能越

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

，高度相同的鐵釘和鐵錘，鐵釘重力勢能要

鐵錘的重力勢能。

重力減小增大勢動重力勢大大小于第七頁，共三十一頁。物理·新課標(biāo)（RJ）

典例1：做功的兩個必要因素

例1下列實例中，力對物體沒有做功的是(

)A．起重機(jī)吊起重物B．馬拉車，車未動C．跳水運動員從跳臺跳下D．舉重運動員，將杠鈴舉起┃典例精析把方向┃B第八頁，共三十一頁。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距離。A中，起重機(jī)對重物有力的作用，“吊起”是通過了距離。D同理。跳水運動員受到的重力向下且移動了距離，故重力做功，C對。B中車沒有移動距離，故力沒有做功。

知識點撥：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一段距離，力與距離垂直時不做功，力與距離不同時發(fā)生不做功，有力沒有距離不做功，有距離沒有力時也不做功。第九頁，共三十一頁。物理·新課標(biāo)（RJ）典例2:功率的測量

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

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

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

例3在學(xué)習(xí)勢能知識時，小明同學(xué)猜想物體的重力勢能的大小可能與以下三個因素有關(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，首先決定對因素①進(jìn)行驗證。他把橡皮泥平鋪在水平面上，讓1個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，共三十一頁。物理·新課標(biāo)（RJ）(1)該同學(xué)依據(jù)

判斷重力勢能的大小；(2)本實驗的結(jié)論是

；(3)若想對因素②進(jìn)行驗證，你認(rèn)為實驗中應(yīng)控制的變量是

。

方法點評：

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)論通過間接方式體現(xiàn)出來。本題通過間接的作用效果來顯示重力勢能的大小與哪些因素有關(guān)，探究的過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能越大高度和實驗地點(地理位置)第十三頁，共三十一頁。物理·新課標(biāo)（RJ）1．兩名舉重運動員，甲比乙高，如果他們舉起相同質(zhì)量的杠鈴所用的時間相等，如圖11－2所示，則(

)A．甲運動員做功較多，功率較小B．甲運動員做功較多，功率較大C．甲運動員做功較多，他們的功率相等D．甲、乙運動員做功相等，功率相等┃實戰(zhàn)演習(xí)成高手┃B圖11—2第十四頁，共三十一頁。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。做功時間相同，做功多的功率大。第十五頁，共三十一頁。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三個斜面勻速拉到頂端A時，(不計摩擦)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．沿著三個斜面用的拉力不相等，做功一樣多圖11—3D第十六頁，共三十一頁。物理·新課標(biāo)（RJ）[解析]沿著光滑斜面拉動物體時，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，斜面越長越省力。

第十七頁，共三十一頁。第十一章過關(guān)測試（一）第1題針對訓(xùn)練1．關(guān)于做功和功率，下列說法錯誤的有(

)A．地面支持力對靜止在地面上的物體不做功B．舉重運動員舉起杠鈴的過程中對杠鈴做了功C．在國際單位制中，功率的單位是瓦D．在國際單位制中，功率的單位是牛頓物理·新課標(biāo)（RJ）┃試卷講評針對練┃D第十八頁，共三十一頁。物理·新課標(biāo)（RJ）第十一章過關(guān)測試（一）第3題針對訓(xùn)練2．如圖11－5所示的過程中，人對物體做功的是(

)

A圖11—5第十九頁，共三十一頁。第十一章過關(guān)測試（一）第9題針對訓(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．重力沒有做功C．拉力對物體做的功是5000JD．拉力對物體做的功是5600J物理·新課標(biāo)（RJ）B第二十頁，共三十一頁。第十一章過關(guān)測試（一）第10題針對訓(xùn)練4．如圖11－6所示，把同一物體分別沿AB、AC、AD三個斜面勻速推到同一高度的A點，不計摩擦力，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．沿三個斜面的推力一樣大，做功也一樣多D．沿三個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，共三十一頁。物理·新課標(biāo)（RJ）第十一章過關(guān)測試（二）第4題針對訓(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取睂嵸|(zhì)就是高密度、耐高溫的金屬棒，它要依托太空平臺的搭載，借助小型火箭助推和高空下落產(chǎn)生的巨大動能，對地球戰(zhàn)略目標(biāo)實施打擊，破壞力巨大，它攻擊目標(biāo)的巨大能量主要來源于(

)A．小型火箭助推動能B．與大氣摩擦產(chǎn)生的能量C．“上帝之杖”本身的內(nèi)能D．下落過程中重力勢能轉(zhuǎn)化的動能D第二十二頁，共三十一頁。物理·新課標(biāo)（RJ）第十一章過關(guān)測試（二）第6題針對訓(xùn)練6．小紅按照如圖11－7所示情景做了一個有趣的實驗。她把一個懸掛起來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，鐵鎖擺回時不會撞擊她的鼻子。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c運動的過程中，關(guān)于它的動能大小，下列說法中正確的是(

)A．鐵鎖在位置a動能最大B．鐵鎖在位置b動能最大C．鐵鎖在位置c動能最大D．鐵鎖在a、b、c三處的動能相同B圖11—7第二十三頁，共三十一頁。物理·新課標(biāo)（RJ）第十一章過關(guān)測試（二）第15題針對訓(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，共三十一頁。物理·新課標(biāo)（RJ）第十一章過關(guān)測試（二）第16題針對訓(xùn)練8．據(jù)報道，一輛橫穿鐵路的拖拉機(jī)，因故障而停在鐵道上，此時從遠(yuǎn)處駛來一列火車，盡管司機(jī)及時采取緊急制動措施，但是緩慢行駛的列車還是將拖拉機(jī)撞“飛”了。這是因為火車的(

)A．動能很大B．速度很大C．勢能很大D．功率很大A第二十五頁，共三十一頁。物理·新課標(biāo)（RJ）第十一章過關(guān)測試（二）第17題針對訓(xùn)練9.如圖11－8所示是研究“物體動能的大小與哪些因素有關(guān)”的實驗裝置。下列關(guān)于這個實驗的說法正確的是(

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

。D圖11—8第二十六頁，共三十一頁。物理·新課標(biāo)（RJ）階段綜合測試三（月考）第8題針對訓(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，在小球運動的整個過程中，重力做了

J的功。

98圖11—9第二十七頁，共三