《機(jī)械功與機(jī)械能》章末復(fù)習(xí)課件2

第十一章機(jī)械功與機(jī)械能┃思維感悟成體系┃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(dòng)能功和功率機(jī)械能重力勢能決定因素機(jī)械能守恒┃回眸教材析知識(shí)┃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(gè)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(dòng)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(shí)雖然有重力作用在物體上，但重力沒有做功。力跟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3．功率功率是指機(jī)械在

里完成的功，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(shí)，產(chǎn)生的拉力越大，例如，汽車載重上坡時(shí)，要掛低擋來獲得較大的拉力。單位時(shí)間t快慢WWt4．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

能，下降過程中，高度

，重力勢能減小，速度逐漸增大，動(dòng)能

，即人的重力勢能向動(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，重力勢能最小，繼續(xù)向最高點(diǎn)上升過程中，

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(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。減小增大重力勢動(dòng)重力勢大大小于典例1：做功的兩個(gè)必要因素例1下列實(shí)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(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

[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(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。B中車沒有移動(dòng)距離，故力沒有做功。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，有力沒有距離不做功，有距離沒有力時(shí)也不做功。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(yùn)動(dòng)的功率時(shí)，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(shí)間B圖11—1[解析]測定功率的大小需要測量功的大小與時(shí)間的大小，而功的大小可以測出人的質(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，因此不需要測單杠的高度。知識(shí)點(diǎn)撥：根據(jù)功率的計(jì)算公式P＝—，測量功率需要得到功和對應(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典例3：機(jī)械能的探究例3在學(xué)習(xí)勢能知識(shí)時(shí)，小明同學(xué)猜想物體的重力勢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：實(shí)驗(yàn)次數(shù)球離橡皮泥高度/米凹痕程度10.5很淺21.0比較淺32.0比較深44.0較深(1)該同學(xué)依據(jù)

判斷重力勢能的大?。?2)本實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是

；(3)若想對因素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：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(shí)驗(yàn)地點(diǎn)(地理位置)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[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。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[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)，斜面越長越省力。

3．學(xué)校新近買了30套總質(zhì)量為300kg的物理實(shí)驗(yàn)器材，每套一箱。現(xiàn)在，某實(shí)驗(yàn)員需要把這批實(shí)驗(yàn)器材搬運(yùn)到14m高的物理實(shí)驗(yàn)室。(1)該實(shí)驗(yàn)員需要做多少功？(不考慮他克服自身重力所做的功，取g＝10N/kg)(2)假設(shè)他身體可以提供的功率P如圖11－4那樣取決于所搬運(yùn)物體的質(zhì)量m。若要盡可能快地把這批器材搬上去，那么他每次搬運(yùn)的箱子數(shù)應(yīng)為

個(gè)。圖11—43(3)不考慮搬起箱子、放下箱子和下樓的時(shí)間，求他搬運(yùn)這批實(shí)驗(yàn)器材的最短時(shí)間。[答案](1)W＝mgh＝300kg×10N/kg×14m＝4.2×104J(3)要求搬運(yùn)時(shí)間最短，身體所提供的功率應(yīng)最大，即P＝70W。根據(jù)P＝—得t＝—＝—————＝600s＝10min。WtWP4.2×104J70W[解析]功的計(jì)算是初中物理的重要計(jì)算之一，但是都不會(huì)很難，而是比較簡單，比較基礎(chǔ)，如本題就是要計(jì)算出將質(zhì)量為300kg的物體舉高14m所做的功，有力也有距離，且這個(gè)距離就是物體在力的方向上通過的距離，符合做功的兩個(gè)必要條件。第(2)問中可以看出人的功率與所搬運(yùn)的物體之間有一定的關(guān)系，并不是正比或者反比，而是當(dāng)質(zhì)量為30kg時(shí)，功率最大，而30套器材的總質(zhì)量為300kg則一套的質(zhì)量為10kg，所以每次搬3個(gè)功率最大。計(jì)算第(3)問時(shí)，可以用總功與最大功率之比求得時(shí)間。1．關(guān)于做功和功率，下列說法錯(cuò)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(yùn)動(dòng)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┃試卷講評針對練┃D2．如圖11－5所示的過程中，人對物體做功的是（）

A圖11—53．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5600JB4．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斜面最省力圖11—6D5．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．下落過程中重力勢能轉(zhuǎn)化的動(dòng)能D6．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)的過程中，關(guān)于它的動(dòng)能大小，下列說法中正確的是(

)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—77．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A8．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．勢能很大D．功率很大A9.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)重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能D圖11—810．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)過程中，重力做了

J的功。98圖11—9

11．體育課上兩位同學(xué)進(jìn)行爬桿比賽，假如他們先后從同一根桿的底端勻速爬到頂端。如果要粗略比較一下兩人做功的大小，需要知道的物理量是(

)A．