十五章 功和机械能.ppt

第十五章 功和机械能 力 力的方向 F s J 省功 Gh 1 W总 W有 有用 总 高 低 高 单位时间 W Fv 运动 质量 速度 举高 质量 高度 弹性形变 不变 第1课时 功 功率 一 功 1 做功 力 距离 力作用 1 概念 物体在 作用的方向上移动了 就说这个力对物体做了功 2 两个必要因素 有 在物体上 物体在这个 力的方向上移动了距离 3 不做功的三种情况 物体受力的作用 但没有移动 如用力搬石头没搬动 物体没受力的作用 是由于惯性移动了一段距离 如足球飞出后 人对足球无作用力 对足球不做功 物体受力作用 也移动了 但移动距离与力的方向垂直 如提水时水平前进 人对水桶不做功 2 功的计算 力 距离 1 定义 与在力的方向上移动的 的乘积叫做功 用W表示 2 定义式 W Fs s表示在力F的方向上通过的距离 3 单位 焦耳 符号为 J 1J 1N m 使用W Fs计算功时 一定要考虑清楚哪一段距离s才是 在这个力F的方向上移动的距离 省力 费距离 3 功的原理 使用机械时 必然 必然 也就是说使用任何机械都 二 功率 省距离 费力 不省功 1 定义 物体在单位时间内做的功 用P表示 3 国际单位 瓦特 简称瓦 符号为W 其他单位 千瓦 符号为kW 单位换算 1kW 103W 1W 1J s 4 功率大小的比较 1 相同时间内 做功多的功率大 2 做功相同时 用时多的功率小 考点1 功 例1 2011年广安 在下图的四种情境中 人对物体做功 的是 A 提着水桶在水平地面上匀速前进B 扛着米袋慢慢爬上楼梯C 用力推汽车 汽车没动D 举着杠铃原地不动 思维点拨 判断物体是否做功 关键是看物体在力的方向 上有没有移动距离 我的答案 B 2010年百色 如图15 1 1所示 用大小相等的拉力F1 F2 F3使同一物体分别沿着水平面 斜面和竖直方向移动相同的距离s 拉力F1 F2 F3所做的功分别是W1 W2 W3 下列 判断正确的是 图15 1 1 A W1 W2 W3C W1 W2 W3 B W1 W2 W3D W1 W2 W3 解析 由功的定义W Fs知选项D对 D 考点2 功率 例2 2011年福州 2011年4月12日 英国伦敦展出了新研发的 侦探猎犬 超音速汽车 如图15 1 2所示 该车功率极大 最大车速能达到1609km h 创造了短期内无法超越的世界纪录 在一次测试中 侦探猎犬 以400m s的速度匀速直线行驶了2000m 受到水平方向的阻力为2 105N 问 在测试过程中 图15 1 2 1 汽车受到水平方向的牵引力是多少 2 汽车牵引力所做的功和功率分别是多少 3 该车的外观设计成流线型 这样做的好处是什么 2011年沈阳 举重是我国的优势体育项目 一位身高180cm的运动员和一位身高160cm的运动员 在挺举项目中用相同时间把同样重的杠铃举起 如果他们对杠铃所做的功分别为 W1和W2 功率分别为P1和P2 则下列关系式正确的是 A W1 W2 P1 P2 B W1 W2 P1 P2 C W1 W2 P1 P2 D W1 W2 P1 P2 B 机械效率 第2课时一 有用功 额外功 总功 1 有用功 克服物体重力 mgh 1 定义 对人们有用的功 一般指 做的功 2 计算公式 W有用 Gh 2 额外功 1 定义 一般指对动滑轮 绳子及克服摩擦力做的功 2 计算公式 W额外 W总 W有用 2 公式 3 总功 1 定义 有用功和额外功 一般等于拉力做的功 之和 2 计算公式 W总 Fs Fnh 二 机械效率1 定义 有用功与总功的比值 W有W总 100 3 任何机械的机械效率都小于1 三 滑轮组的机械效率 2 影响因素 动滑轮的重 物体的重 滑轮和绳子间的摩擦 提升同一重物 动滑轮越多的滑轮组机械效率越低 同一滑轮组 提升的重物越重机械效率越大 在绳子能承受的限度内 倾斜程度 粗糙程度 四 斜面的机械效率 2 影响因素 斜面的 斜面的 3 提升同一重物时 斜面坡度越大 越不省力 机械效率越大 考点1 滑轮组的机械效率 例1 2011年广东 用如图15 2 1所示的滑轮组在20s内将重600N的物体从地面竖直提高4m 所用拉力是250N 在这个过程中 求 图15 2 1 1 有用功是多少 2 拉力的功率是多少 3 滑轮组机械效率是多少 思维点拨 对重物做的功为有用功 拉力做的功为总功 拉力的功率即为总功的功率 不能把功率和机械效率混淆 考点2 斜面的机械效率 例2 2011年柳州 在 探究斜面的机械效率 实验中 小明猜想斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关 小聪猜想可能跟斜面的倾斜程度有关 如图15 2 2是他们设计的实验装置 下表是其中一位同学在其他条件一定时的实验数据 图15 2 2 1 分析表中数据可得该实验是探究 选填 小明 或 小聪 的猜想 结论是 在其他条件一定时 斜面越 机械效率越高 2 另一位同学为探究自己的猜想 设计了如下步骤 把一块长木板的一端垫高 构成一个斜面 用弹簧测力计沿斜面把一木块 拉上去 进行相关测量 计算出斜面的机械效率 保持斜面的 不变 改变斜面的 再进行相关测量 并计算出斜面的机械效率 比较两次 的大小 即可验证猜想是否正确 思维点拨 设计实验步骤时要体现控制变量的思想 我的答案 1 小聪 陡 2 匀速 倾斜程度 粗糙程度 机械效率 教师参考 备选题 2010年宜宾 小明和兴趣小组的同学们利用如图B38所示的装置探究斜面的机械效率 同学们对实验 过程和装置发表了下列不同的看法 其中不正确的有 图B38 A 匀速拉动木块时 拉力与摩擦力是一对平衡力B 斜面的机械效率与木块被拉动的距离是无关的C 匀速拉动木块的过程中 木块的机械能是增大的D 匀速拉动时 木块是要克服摩擦力做额外功的 解析 拉力大小等于摩擦力与木块重力在斜面上的合力 A错 答案 A 机械能及其转化 第3课时一 动能和势能 1 动能 运动 质量相同 速度越大 1 定义 物体由于 而具有的能 大 速度相同 2 影响因素 速度和质量 质量越大 大 速度 时 物体运动 动能越 质量 时 物体的 动能越 2 重力势能 被举高 越大 越大 1 定义 物体由于 而具有的能量 2 影响因素 质量和高度 质量 被举的高度相同时 物体质量 重力势能 高度 质量相同时 物体被举得 重力势能 3 弹性势能 越高 越大 弹性形变 1 定义 物体由于发生 而具有的能量 2 影响因素 弹性形变程度 物体的弹性形变越大 具有的弹性势能越大 二 机械能及其转化1 机械能动能和势能统称为机械能 机械能 动能 势能 2 机械能守恒 不计摩擦 保持不变 时 只有动能和势能的相互转化 机械能的总和 3 动能和势能的转化 1 动能和重力势能相互转化 如滚摆下降时 滚摆的重力 势能转化为动能 上升时动能转化为重力势能 2 动能和弹性势能相互转化 如木球撞击弹簧 动能转化为弹性势能 弹簧将木球弹开 弹性势能转化为动能 考点1 动能和势能 例1 2011年扬州 如图15 3 1是探究 物体动能的大小与哪些因素有关 的装置 让同一小车从斜面上不同的高度由静止开始运动 碰到同一位置的相同木块上 目的是探究 小车动能的大小与 的关系 若小车推动木块移动 的距离越大 说明小车对木块 越多 从而判断小车的动能越 选填 大 或 小 若水平面绝对光滑 本实验将 选填 能 或 不能 达到探究目的 图15 3 1思维点拨 小车在斜面上的高度越大 到达水平面时的速度越大 本实验利用了 转换法 来判断动能的大小 如果水平面绝对光滑 木块受到小车撞击后 就会以恒定的速度永远运动下去 这样就无法判断小车的动能大小了 我的答案 速度做功 大 不能 2011年鞍山 为探究重力势能的大小与什么因素有关 小明利用带有四个铁钉的小方桌 沙箱及质量不同的重物设计并进行了如图15 3 2所示实验 图15 3 2 1 实验中通过观察 来判断物体重力势 能的大小 方桌陷入沙中的深浅 甲 乙 2 要探究重力势能大小与高度的关系应选择 和 进行分析比较 3 乙和丙探究的问题是 高度相同时 重力势能与质量 的关系 考点2机械能及其转化 例2 2011年昆明 一中学生骑自行车下坡时 不蹬脚踏板恰好匀速向下运动 在此过程中 他的动能 势能和机械能 的变化情况是 A 动能不变 势能减小 机械能减小B 动能增大 势能减小 机械能不变C 动能减小 势能减小 机械能减小D 动能不变 势能减小 机械能不变思维点拨 动能的大小跟物体的质量和速度有关 重力势能的大小跟物体的质量和高度有关 由他恰好匀速向下运动 可知速度不变 高度减小 从而判断出动能和势能的大小变化 再结合机械能 动能 势能 可以判断出机械能的大小变化 我的答案 A 嫦娥一号 返回舱在距离地面一定高度时 需要打开降 落伞减速 以便安全着陆 在返回舱减速下降的过程中 A 动能不变 势能减小 机械能不变B 动能不变 势能减小 机械能减小 C C 动能减小 势能减小 机械能减小D 动能增大 势能减小 机械能不变 1 2011年广州 用图15 3 3甲 乙两种方式匀速提升重为100N的物体 已知滑轮重20N 绳重和摩擦力不计 则 图15 3 3 A 手的拉力 F甲 F乙 机械效率 甲 乙B 手的拉力 F甲 F乙 机械效率 甲 乙C 手的拉力 F甲 F乙 机械效率 甲 乙D 手的拉力 F甲 F乙 机械效率 甲 乙答案 D 2 2010年广东 某建筑工地要将同一个箱子从地面搬上二楼 如果分别采用如图15 3 4所示的两种方式搬运 F1和 D F2做功的情况 以下判断正确的是 A 两种方式机械效率一定相等B 两种方式功率一定相等C 两种方式所做的总功一定相等 D 两种方式所做的有用功一定相等 图15 3 4 3 2011年河源 下列过程中 物体的重力势能转化为动能 的是 D A 跳伞运动员在空中匀速下落的过程B 热气球上升的过程C 汽车在水平路面上匀速行驶的过程D 铅球自由下落的过程4 2011年广东 在水平地面上 工人用100N的水平推力推动重150N的箱子 4s内前进了6m 在这个过程中 木箱所受重力对木箱做功为 J 工人对木箱做功为 J 箱子 运动的平均速度为 m s 0 600 1 5 5 2010年梅州 如图15 3 5所示 物体A的质量m 12kg 在拉力F的作用下 物体A以0 1m s的速度在水平面上做匀速直线运动 弹簧测力计的示数为12N 忽略滑轮与绳子的摩擦力以及滑轮 弹簧测力计和绳子所受的重力 并且绳子足够长 求