第20讲 功及功率 机械能

1、第第2020讲功和功率机械能讲功和功率机械能 功)【考点梳理】1做功的两个必要因素：_和_。要明确“在力的作用下，物体沿力的方向通过了一段距离，那么这个力就对物体做了功”。【注意】判断做功的标准：有力，有距离并且力和距离在同一个方向上。不做功的三种情况：a.有力F无距离s，例如举高重物静止不动，虽然用了力，但没在力的方向上通过距离，没做功；b.有距离s没有力F，如正在空中飞行的足球，运动了一段距离，但运动员施加的力已经消失，运动员对其没有做功；c.有力F，也有距离s，但在力的方向上没有通过距离(运动方向和力的方向垂直)，此力也不做功，例如水平方向运动的物体，重力不做功。2功的公式：W_。科学上

2、规定：功等于作用在物体上的力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。【注意】F和s必须“同一物体”“同一时间”“同一方向”。3功的单位：焦耳(简称“焦”)，1 J_Nm。4做功的实质：做功的实质就是_的过程，通过做功的形式将一种能量转化为其他形式的能量。物体做了多少功，就有多少_发生了转化。能量与功的单位一样，都是_。分类一分类一 机械功与功率机械功与功率)作用在物体上的力物体在力的方向上通过的距离Fs1能量转化能量焦耳活学活用】1下列没有对物体做功的是( )A物体在绳子拉力作用下升高B静止的小车在拉力作用下运动起来C汽车在刹车阻力的作用下速度降低D人用力搬石头，石头不动2手抛鸡蛋的杂技演出抛出的

3、鸡蛋从最高处到最低处重力做功大概是( )A0.2 JB2 JC20 JD200 J3在下列情况中，人对物体是否做功？并说明理由。(1)将重物从地面上提起放到肩上： (2)将重物提在手中沿水平方向移动50 m的距离： (3)扛着重物登上三楼：(4)推出去的铅球在空中向前飞行时：D A _放到肩上这个过程做功，放到肩上后不做功，受力但没有在力的方向上通过距离_；_不做功，力的方向和距离垂直，不在同一直线上_；_做功，既有力又有距离，并且距离和力的方向一致_；_不做功，铅球在飞行过程中不受推力，依靠的是惯性_。【考点梳理】1功率的概念:_。功率用来描述_，也可反映能量转化的快慢。2功率的公式：P；P

4、Fv。3功率的单位：瓦特(W)、千瓦(kW)、焦/秒(J/s)；1瓦(W)1_。【注意】根据P可知，当P一定时，W与t成正比。换句话说，使用_相同的机械，做功时间长的做功就多。当W一定时，P与t成反比。换句话说，做相同的_时，时间用得少的机械的功率就大。当t一定时，W与P成正比。换句话说，做功_相同时，功率大的那台机械做的功就多。功率)单位时间内做的功叫功率物体做功快慢焦/秒(J/s)功率功时间4类比功率与速度【活学活用】4今年国庆节举行了一次登紫金山比赛，体重相同的小明和小刚两人从太平门沿同一路线登上紫金山，小明是快跑上去的，而小刚是慢跑上去的，则下列说法正确的是( )A两人登山做的功相同，

5、功率也相同B小明登山所做功比小刚多，但功率小C两人登山做的功相同，但功率不同D小明登山所做功比小刚少，但功率大C5如图所示，挖掘机挖土的速度往往很慢，这是为了( )A保证挖掘质量B获得较大挖掘动力C节约燃料D保证挖掘施工安全6学习了功率的知识后，小明和几位同学准备开展“比一比谁的功率大”的活动，他们设计了三套方案：测量出各自的体重、爬楼用的时间和爬楼的高度，算出爬楼的功率并进行比较；控制爬楼的时间相同，测量出各自的体重、爬楼的高度，算出爬楼做的功并进行比较；控制爬楼的高度相同，测量出各自的体重、爬楼的时间，算出体重和时间的比值并进行比较，可行的是( )A只有 B只有C只有 D都可以BD机械效率

6、)【考点梳理】1有用功、额外功及总功的含义(1)有用功：在做功过程中，我们所需要的功(即对人有用的功)，用W有用表示。为实现做功目的，对我们要做功的物体做的功是有用功，它在数值上等于达到做功目的而直接用手对物体做的功。(2)额外功：在做功过程中，对额外负担所做的功，用W额外表示。额外功是在实现做功目的时，我们对辅助工具、器材所做的功，它并非我们需要，是额外负担，但又不得不做。(3)总功：在做功过程中，所做的有用功与额外功之和是总功，用W总表示，即W总_。达到做功目的，我们所做的有用功与额外功之和是总功，它在数值上等于利用机械所做的功。【注意】区分某一做功过程中的有用功、额外功，关键是弄清做功的

7、目的，然后才可以确定有用功和额外功。W有用W额外2机械效率的定义及表达式(1)定义：机械效率等于有用功与总功之比，机械效率用希腊字母“”表示。【注意】因为使用机械要克服机械自重和相互部件间的摩擦，做一些额外功，所以机械效率必然小于100%。【活学活用】7如图剪刀剪纸机械效率为80%，这表示( )A若作用在剪刀的动力是1 N，则阻力是0.8 NB若作用在剪刀的阻力是1 N，则动力是0.8 NC若作用在剪刀的动力做功1 J，则有0.2 J的功用于剪纸D若作用在剪刀的动力做功1 J，则有0.8 J的功用于剪纸8如图所示，同一个滑轮组用不同的方法进行组装，若两次提起的物重相同，且不计绳重和摩擦，则两者

8、的机械效率的关系是甲_(填“”“”或“”)乙，使用甲的优点是_，使用乙的优点是_。更省力可以改变用力的方向D9水平地面上有一重为5 000 N的箱子，现用起重机把箱子吊到3 m高的位置，所用时间为10 s，起重臂下的钢丝绳是绕在一个动滑轮上的，如图所示，钢丝绳上的拉力为3 000 N。(1)起重机起吊该箱子的机械效率是多少？(2)钢丝绳上拉力的功率是多少？解：(1)有用功：W有Gh5 000 N3 m15 000 J，总功：W总FsF2h3 000 N23 m18 000 J，起重机起吊该箱子的机械效率：【考点梳理】能量是以多种形式存在的，常见的能量形式有：机械能、光能、内(热)能、电能、化学

9、能、核能。【活学活用】10能量从哪里来？地球上所有能量几乎都来自太阳的_能和直接给地球提供的_能；被植物通过光合作用吸收的光能转化为_能；加热空气，使空气流动，就有了_能(空气的动能)；促进水循环，使水有了_能。能量的形式)分类二分类二 各种各样的能各种各样的能)热光化学风机械【考点梳理】1动能：物体由于_而具有的能。2重力势能：物体由于_而具有的能。3弹性势能：物体由于发生_而具有的能。【活学活用】11(2012嘉兴)据报道，一辆横穿铁路的拖拉机，因故障而停在铁道上，此时从远处驶来一列火车，尽管司机及时采取紧急制动措施，但是缓慢行驶的列车还是将拖拉机撞“飞”了。这是因为火车的( )A动能很大

10、 B速度很大C势能很大 D功率很大区别动能和势能)分类三机械能分类三机械能)运动被举高弹性形变A12下列关于动能和势能的搭配错误的是( )D【考点梳理】影响动能大小的因素有两点：一是物体的_越大，动能越大；二是物体的_越大，动能越大。【活学活用】13(2012衢州)小徐利用如图实验来研究物体动能大小与哪些因素有关。让质量不同的钢球从斜面上同一高度静止释放，钢球运动到斜面底部，推动木块运动一段距离后停下。影响动能大小的因素)质量速度实验数据见下表：(1)表格中的实验数据说明了钢球的动能大小与_有关。(2)小徐对如何判断钢球的动能大小进行深入思考，认为可以通过比较钢球推动木块移动距离的大小来反映钢

11、球对木块_的多少，从而判断钢球动能的大小。质量做功【考点梳理】1影响重力势能的相关因素：物体的_越大，_越高，具有的重力势能越大。2影响弹性势能的相关因素：物体的_越大，弹性势能就越大。【活学活用】14将体积相等的实心塑料球和铅球放在同一水平面上，请你回答：(1)哪个球的重力势能大？答：_。(2)你有什么简单易行的措施使它们具有的重力势能一样大？(写出一种即可)答：_。影响势能大小的因素)质量位置形变铅球把塑料球抬起一定高度【考点梳理】1滚摆：(1)滚摆从最高点开始往下运动时，始点处_最大，_为零。(2)开始向下运动时，_开始转化为_，动能渐趋增大，势能渐趋减小，机械能总和不变；到达_时，动能

12、最大。(3)反方向的转换，滚摆不断上升过程中，_转化为_，势能渐趋增大，动能渐趋减小，到达了一个新的最高点时，势能最大，动能为零。2单摆：将摆锤拉到一定的高度后放手，摆锤在向下摆动的过程中_转化为_，在摆锤摆过中点后向上摆动的过程中_转化为_。机械能的相互转化)势能动能势能动能最下端动能势能重力势能动能动能重力势能活学活用】15如图所示，小华把悬挂的铁锁拉近并紧贴自己的鼻子，稳定后松手，头保持不动，铁锁向前摆去又摆回。下列说法正确的是( )A锁不断地来回摆动，是因为动能不断增加B锁向下摆的过程中，重力势能转化为动能C锁摆到最低点后会继续上升，是因为受重力作用D锁摆动的过程中，机械能总量不变，所

13、以摆回来时会碰到鼻子B考点梳理】机械能守恒的含义：在只有_或_对物体_的条件下(或者不受其他_的作用下)，物体的_和_(包括重力势能和弹性势能)发生相互转化，但_的总量保持不变。这个规律叫做机械能守恒定律。机械能守恒)重力弹力做功外力动能势能机械能【活学活用】16如图所示是一个左右对称的凹形槽，将小球从A点由静止释放，若小球由A点到B点运动过程中克服摩擦力做的功用W表示，忽略空气阻力，则下列说法正确的是( )A小球从A点运动到B点的过程中，势能的减少量与动能的增加量之差等于WB小球能够从A点运动到D点C小球从A点运动到B点的过程中，势能的减少量等于动能的增加量D小球从A点运动到C点的过程中，机

14、械能的减少量等于动能的增加量17如图所示，一个小球由静止从光滑曲面的顶端自由滑下，若它在顶端的重力势能为65 J，则滑到底端的动能是( )A35 J B50 J C55 J D65 JAD【重点提示】分析物体是否做功，主要是抓住做功的两个必要因素：物体受到力的作用；物体在力的方向上通过一段距离，二者缺一不可。【例1】下列几个实例中，力没有做功的是()A人拉车前进的过程B人向上搬石头，石头未动C划火柴的过程D刹车后车仍向前滑行【点拨】A.人拉车前进的过程，人给车一个向前的力，车向前移动了距离，拉力对车做功，不符合题意；B.用力搬石头，人给石头一个向上的力，石头向上没有移动距离，力对石头没有做功，

15、符合题意；C.划火柴时，克服摩擦做功，不符合题意；D.汽车受到刹车阻力的作用，并且其产生力效果，使汽车由运动变为静止，故刹车阻力对汽车做了功，不符合题意。【答案】专项一专项一 功功)B1下列情景中，人对物体做功的是( )A小车在拉力作用下向前运动B人提着水桶在水平路面上匀速前进C小孩推车，车未动D踢出的足球在地面上滚动一段距离A【重点提示】功率表示物体做功的快慢，其大小由完成的功和所用时间共同决定的，与其他因素无关。【例2】下列关于功率的说法正确的是()A做功多的物体功率一定大B做功时间长的物体功率一定小C完成相同的功，做功时间短的物体功率一定大D做功越多，做功时间越长的物体功率一定大【点拨】

16、功率的大小是由完成的功和所用的时间共同决定的。选项A仅说明做功的多少，没有说明做功的时间；选项B仅说明做功的时间，没有说明做功的多少，因此选项A、B都不正确。根据功率的定义式P，在完成相同的功的前提下，做功时间越短，功率越大，可见选项C正确。对于选项D，由于无法确定做功的多少与所用的时间的比值，因此无法比较功率的大小，选项D也是错误的。【答案】专项二功率专项二功率)C2下列关于功率的说法，正确的是( )A功率越大，做功越多B功率越大，做功越快C功率越大，越省力 D功率越大，机械效率越大B【重点提示】自然界能的形式多种多样，不同形式的能之间可以相互转化。解决此类问题一定要先判断原来物体具有什么能

17、，后来物体具有什么能，这样就容易判断能量的转化方向了。【例3】(2014嘉兴)各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向的。下面几幅图按能量转化的顺序，排列正确的是()AB C D【点拨】各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向的，地球上所有能量直接或间接来自于太阳能，所以上面几幅图能量的转化顺序为：太阳树林燃煤电厂空调。【答案】专项三 能量的转化)C3如图所示是一位同学正在体育课中进行实心球投掷训练，投出的实心球在上升过程中( )A动能不变，重力势能增加B重力势能不变，动能增加C动能转化为重力势能D重力势能转化为动能C

18、【例1】小鹭想探究弹性势能的大小与哪些因素有关，她利用一段弹簧、光滑轨道、物块A和B等器材进行实验。如图所示，用物块将弹簧压缩到一定程度后释放，物块沿轨道向左滑行，最高可冲到光滑斜面虚框处。(1)实验时可通过观察同一滑块_来判断弹性势能的大小。(2)比较图甲、乙两个实验可以初步得出，弹簧的弹性形变越大，具有的弹性势能就_。(3)若物块冲上斜面的最大高度hahchb，弹性形变的大小lalblc，则物块达到最高处所具有的重力势能Ea、Eb、Ec的大小关系是_。 探究探究 影响动能、势能大小的因素影响动能、势能大小的因素)【点拨】(1)实验时可通过观察同一滑块冲上斜面的高度来判断弹性势能的大小；(2

19、)比较甲与乙两个实验可知，弹簧的形变量lalb，物块冲上斜面的高度hahb，同一滑块冲上斜面的高度越大，弹簧的弹性势能越大，由此可见：弹簧的弹性形变越大，具有的弹性势能就越大；(3)弹簧的形变量越大，弹簧的弹性势能越大，最终物块在最高处时所具有的重力势能越大，因为lalblc，所以EaEbEc。【答案】(1)冲上斜面的高度(2)越大(3)EaEbEc【例2】(2014台州)利用如图装置进行“探究动能大小的影响因素”实验。用两根细绳将小球悬挂起来，拉起小球，当细绳与竖直方向成角后松手，小球撞击水平木板上的木块，记下木块移动的距离s。改变角度的大小，重复实验。(1)利用如图两根细绳悬挂小球，而不用

20、一根细绳，其好处是_。(2)本实验探究的问题是物体的动能大小与_的关系。(3)利用上述实验，同时还可以探究的问题是_。【点拨】(1)若用一根细绳，小球的摆动方向会不稳定，利用如图两根细绳悬挂小球，便于控制小球的撞击方向，便于碰准木块；(2)实验中小球一定，小球摆动的角度不同，撞击木块时的速度不同，所以本实验探究的问题是物体的动能大小与速度的关系；(3)细绳与竖直方向成的角不同，则下落的高度不同，通过对木块做功的多少，可以判断小球重力势能的大小，所以该实验可以探究重力势能大小与高度的关系。【答案】(1)便于控制小球的撞击方向(或便于撞准木块等)(2)速度(3)物体重力势能大小与高度有什么关系(或物体重力势能大小与高度的关系)1在探究弹性势能的大小跟哪些因素有关时，小明提出了如下猜想：猜想一：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关；猜想二：弹性势能的大小与弹簧的材料有关。为此，小明选用材料不同的两根弹簧A和B(长度