第十四章功和机械能

1、第十四章 功和机械能第一节功【新课导学】1、力学里所说的功包含两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在这个力的方向上移动的距离。2、在物理学里，把力和力的方向上移动的距离的乘积叫做功。3、使用机械能省功吗？例 下列情况中，力对物体做了功的是（ ）A、起重机吊着工件静止在空中B、小刚用300N的力提一桶水在平直路上行走100mC、木块在水平光滑的冰面上匀速直线运动D、小明用力推行李车使车在水平路面上前进解答：D剖析起重机对工件有竖直向上的拉力，但没有移动距离，所以没有做功，故A不选。小刚对水桶有竖直向上的拉力，但移动方向是水平的，没有在拉力的方向上移动距离，水桶移动的距离与拉力方向垂直，所

2、以拉力对水桶没有做功故B不选。冰块在光滑的冰面上匀速滑动，因为冰面光滑，所以没有摩擦力，又因为冰块匀速运动，所受合力为零，所以在水平方向上不受推、拉力。只是在竖直方向上受重力和支持力。因此，水平方向上没有力对冰块做功，而竖直方向上，重力、支持力的方向都与冰块运动方向垂直，所以重力、支持力也没有对冰块做功。故 C不选。用力推车，对车有水平推力，且车沿水平方向通过了距离，所以推力做了功，故选D【基础精练】1、小强用1000N的水平推力将重3000N的小车沿水平路面移动了500m，小强的推力做功_J，重力做了_J的功。2、一名装卸工人将质量为100kg的油桶,沿长5m、高1m的斜面推上货车,不计桶与

3、斜面间的摩擦,这名工人所用的推力为 N,推力做功 J。3、用动力臂是阻力臂2倍的轻质杠杆将重400N的货物抬高20cm，手向下压杠杆的力为200N，手下降的高度为 cm，人对杠杆做了 的功，若不使用杠杆，直接用手做功为 J，比较可得出结论： 。4、马拉着质量为2000kg的车在平直的公路上前进了200m，做了2×105J的功，则马对车的拉力为 。5、船在水面上匀速前进，受到重力、浮力、牵引力和阻力的作用，其中对船做功的是 。A、重力B、浮力C、牵引力D、阻力【能力拓展】6、水平地面上的物体在水平恒定的拉力F的作用下，沿ABC方向做直线运动，已知AB=BC，若AB段是光滑的，拉力F做功

4、为W1，BC段是粗糙的，拉力F所做功为W2，则W1与W2的大小是（ ）A、W1>W2B、W1=W2C、W1<W2D、无法确定7、使用自重可以忽略的动滑轮提起重100N的重物，人对绳子做功200J，则绳子自由端移动的距离为（ ）A、1m B、2mC、3m D、4m【探究创新】8、“塔吊”是建筑工地上普遍使用的起重设备。如图14-1的“塔吊”。AB是竖直支架，CD是水平臂，其上OC段叫平衡臂，C端装有配重体，OD段叫吊臂，E处装有滑轮组，可在O、D两点间移动，滑轮组重力及摩擦忽略不计。（1）OE=15m时，若用此“塔吊”能起吊重物的最大质量是0.8t，则当滑轮组移到D点（OD=25m）

5、时能够安全起吊重物的最大重量是多少？（2）OE=15m时，用此“塔吊”将0.8t的钢材先竖直匀速吊起8m高，然后沿水平方向慢慢旋转90°后即送达指定位置，在这一过程中，“塔吊对钢材做了多少功？图14-17第二节机械效率【新课导学】1、机械效率：等于有用功W有与总功W总之比，用表示。2、机械效率与哪些因素有关？图14-2例1：一个工人用图14-2所示的滑轮组提升2000N的货物，所用拉力为800N，绳子自由端10S内拉下了10m，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）A、总功是8000J，效率为40%B、有用功是2000J，效率为40%C、有用功是8000J，效率为62.5%D、总功是

6、8000J，效率为62.5%解答：D剖析如何判断有用功，额外功、总功是解机械效率有关问题的关键。凡是用机械来升高物体的，使物体升高所做的功为有用功；且有W有=Gh。凡是动力所做的功就是总功；且有W总=F·S由图分析可知，该滑轮组有4段绳子承担总重，所以S=4h，h=s/4=10m/4=2.5mW有=Gh=2000N×2.5m=5000JW总=F·S=800N×10m=8000J=W有/W总=5000J/8000J×100%=62.5%综上所述，本题的正确答案应选D例2沿着长10m，高2m的斜面，将重2000N的物体匀速推上去，若不计斜面的摩擦力

7、，拉力应多大？若考虑斜面的摩擦力，所用拉力是500N，有用功是多少？总功是多少？斜面的机械效率是多少？解答：400N4000J5000J80%剖析若不考虑斜面摩擦力时，可以利用W人=W机，求出拉力F，根据FL=Gh得：F=Gh/L=2000N×2m/10m=400N若考虑斜面摩擦，目的是将物体提高，有用功应是W有=Gh，总功应是W总=FL，则：W有=Gh=2000N×2m=4000JW总=FL=500N×10m=5000J=W有/W总=4000J/5000J×100%=80%【基础精练】1、沿着5m长的斜面把重200N的物体推到2m高处，推力是120N，

8、则总功是 ，有用功是 ，额外功是 ，该斜面的机械效率是 。图14-32、小华用动滑轮在10s内将重400N的货物匀速提高2m，所用拉力为250N，则在该过程中小华所做总功为 ，有用功为 ，机械效率为 ，小华做功的功率为 ，若不计绳重及摩擦，该动滑轮的重力为。3、一个工人用图14-3所示滑轮组提起2000N的货物，滑轮组的效率为80%，当绳子自由端被拉下4m时，这个工人做功 J，所用拉力为 N。4、测量动滑轮机械效率的实验中，需要测量的物理量是 、 、 、 ，然后根据公式 计算出机械效率。5、用定滑轮、动滑轮、滑轮组分别提升同样重的物体，（若不计绳重及摩擦），其中机械效率最大的是（ ）A、定滑轮

9、B、动滑轮C、滑轮组D、一样大6、关于机械效率，下列说法正确的是（ ）A、越省力的机械，其机械效率越高B、机械效率越高的机械，做功越多C、做有用功越多的机械，其机械效率越高D、做同样的功，额外功越少，机械效率越高【能力拓展】7、如图14-4是轮船上用于绞缆绳的绞盘。已知绞柄的旋转半径是R是绞盘轴半径的10倍，一个船员用400N的推力F垂直推动绞柄的最远端时，绞盘对缆绳的拉力f为3.44×103N，求绞盘的机械效率？图14-4【探究创新】8、同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时，提出了如下猜想。（1）滑轮组机械效率的高低，可能与被提升的物重有关。（2）滑轮组机械效率的高低，可

10、能与动滑轮总重有关。（3）滑轮组机械效率的高低，可能与绕绳方法有关。请你选择其中猜想，进行实验验证，简要写出实验方法。第三节功率【新课导学】1、功率表示做功的快慢。2、单位时间内所做的功叫做功率，其单位是瓦特。1、 功率的计算公式：P=W/t图14-5例1如图14-5所示，在水平拉力F的作用下，使物体m沿水平地面匀速直线运动，若滑轮与绳子质量及摩擦不计，已知物体m与地面间的摩擦力为100N，物体的运动速度为1m/s，那么拉力大小F和拉力的功率P的大小，下列说法正确的是（ ）A、拉力F大小为200NB、拉力F大小为50NC、拉力功率P大小为100WD、拉力功率P大小为50W解答：BC剖析使用动滑

11、轮可省一半力，F=f/2=1/2×100N=50N动滑轮省一半力同时费一倍的距离，可见绳子自由端移动的距离是物体移动距离的2倍，其移动速度也应是物体移动速度的2倍，即V=2V物=2×1m/s=2m/s而拉力的功率P=W/t=F·s/t=F·V=50N×2m/s=100W例2某人用600N的水平推力，在半分钟内，将重400N的物体沿水平路面向前移动15m，重力对物体做功_J，人的水平推力对物体做的功为_J，推力对物体做功的功率为 W。解答：09000300剖析在水平路面上运动的物体，在竖直方向上受重力和支持力，在水平方向上受推力和摩擦力。重力方向

12、与水平运动方向垂直，重力对物体没有做功，即重力做功为0。推力对物体做的功：W=F·s=600N×15m=9000J人做功的功率为：P=W/t=9000J/30s=300W【基础精练】1、举重运动员在2s内把1800N的杠铃举高2m，他对杠铃做了_J的功，做功的功率为_W。2、在学校跳绳比赛中，王红同学1min跳了120次，每次跳起的高度为5cm，已知她的质量为40kg，那么王红跳绳一次所做的功为_J，其平均功率为_W。3、甲、乙两台机器，甲的功率比乙的功率大，则（ ）A、甲比乙做功多B、甲比乙做功快C、甲比乙做功少D、甲、乙做相同的功时甲用时间较多4、如图146是甲、乙两物

13、体做功与所需时间的关系图象，由图可知，甲物体的功率P甲与乙物体的功率P乙的大小关系是（ ）图14-6A、P甲>P乙B、P甲=P乙C、P甲<P乙D、无法确定5、关于机器的功率，下列说法中正确的是（ ）A、机器的功率越小,做功越慢B、机器的功率越大，做功越多C、机器的功率越小，机械效率越少D、机器的功率越大，做的有用功越多【能力拓展】6、在一次体育课上，甲、乙两同学进行爬竿比赛。甲从某一位置匀速爬到竿顶用时9s，乙从同一位置匀速爬到竿顶用时10s，若甲、乙两人体重之比是5：6，则他们爬竿的功率之比为P甲：P乙是（ ）A、4：3B、3：4C、27：25D、25：277、高出水面20m处有

14、一水箱，容积为60m3，要用一台水泵抽水，一小时可将水箱充满，这台水泵的功率至少是多少千瓦？【探究创新】8、俯卧撑是同学们经常做的健身活动。做俯卧撑时，身体俯卧、伸直，两手用力撑地，使身体上半部抬起，直至两臂伸直。此过程中可将个体看成以脚的着地点为支点的杠杆，李扬同学身高1.8m，体重700N，30s内做了30个俯卧撑，假定他的重心在他身体的中心上，请你估算一下李扬同学做功的功率。 9、“五·一”假期，小林和爸爸一起去登山，小林用了15分钟，到达山顶，爸爸用了20分钟到达山顶，爸爸的体重是60kg，小林的体重是40kg，则小林与爸爸的登山功率之比为多少？第四节 动能和势能【新课导学】

15、1、动能：物体由于运动而具有的能，叫做动能。2、势能包括重力势能和弹性势能。3、动能的大小与什么因素有关？2、 重力势能的大小与什么因素有关？例1玩具小车中，有的有一个“惯性轮”，该“轮子”不是用塑料制成的，而是用金属制成的，其原因是（ ）A、增大车的质量B、使该“轮子”玩的时间较长，不易损坏C、用增大质量的方法来增大惯性 D、用增大质量的方法来增大动能解答：D剖析“惯性轮”用金属做是为了增大质量，外力使“惯性轮”运动时，它就能储存较多的动能，从而这些动能做功使玩具车运动较长时间，运动较长的路程。例2在空中沿水平方向匀速飞行的飞机，在向灾区空投物质的过程中，飞机的（ ）A、动能、重力势能都增大

16、B、动能、重力势能都不变C、动能、重力势能都减小D、动能减小、重力势能不变解答：C剖析飞机在空中沿水平方向匀速飞行，可知飞机的运动速度和高度都没有发生变化。但这里应注意，动能和重力势能都与质量有关。在向灾区投物质的过程中，飞机的质量不断地减少，所以飞机的动能和重力势能都不断地减小。【基础精练】1、飞行的子弹中靶后，能将靶击穿，这是因为子弹具有 ；将钟表的发条拧紧后，能让钟表的指针走相当长的时间，这是因为拧紧的发条由于 而具有弹性势能；爬上树玩耍的小孩，时刻有被摔伤的危险，是因为他具有。2、唐诗中有“黄河远上白云间”、“不尽长江滚滚来”的诗句，这动人的诗句生动、形象地反映了这两条大河蕴藏了大量的

17、 能。3、质量较大的喜鹊和质量较小的燕子在空中飞行，如果它们的动能相等，那么 的飞行速度较快。4、撑杆跳高时，在杆弯曲而运动员正在上升的过程中，运动员和杆具有 能、能和 能，运动员上升到最高点的瞬间具有 能。5、如图14-1所示，原长为L的软弹簧上端固定,下端挂一小重球, 从图示A处释放时,弹簧长仍为L,小球从A运动到最低点B处的过程中, 能减小， 能和能增加。6、跳伞运动员在匀速下落的过程中，它的（ ）A、势能增大，动能减小B、势能减小，动能不变C、势能减小，动能增大D、势能增大，动能不变7、从雪山上匀速下滚的雪球越来越大，则（ ）A、动能一定不变B、势能一定不变C、动能一定增大D、以上说法

18、都不正确8、某同学骑自行车上坡时，速度越来越慢，则车和人（ ）A、动能变大，重力势能变大B、动能变小，重力势能变小C、动能不变，重力势能不变D、动能变小，重力势能变大【能力拓展】9、如图14-2所示，让钢球从斜面上静止滚下，打到一个小木块上，能将木块撞出一段距离。放在同一水面上相同位置的木块，被撞得越远，表示钢球的动能越大，现用质量不同的钢球从同一高度滚下，发现质量大的钢球将木块推得较远。（1）设计该实验的目的是研究 。（2）让不同的钢球从同一高度滚下是为了 。（3）由此而得到的结论是 。（4）若要研究动能与速度的关系，应用钢球从 高度滚下，观察哪次木块被推得远。10、2003年10月16日，

19、“神州五号”载人飞船成功返航，实现了中国人几千年的“飞天梦”，当飞船减速着陆时，“航天英雄”杨利伟的 。A、动能增加，重力势能减小B、动能减小，重力势能减小10C、动能减小，重力势能不变D、动能不变，重力势能减小【探究创新】11、在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中，三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击，陷入沙坑中的情况如图14-3所示。(1)在此实验中，我们是通过观察 来比较各铁块重力势能的大小。(2)若A、B两铁块质量相等,则两铁块下落高度的关系是hA hB.（3）若A、C两铁块下落的高度相同，则两铁块的质量关系是mA mc.（4）实验得出的结论是：物体重力势能的大小与 、 有关

20、。12、一般情况下，载重汽车的车祸比小轿车造成的车祸要严重得多，这是什么道理？第五节 机械能及其转化【新课导学】1、动能与势能之和称为机械能，其单位是焦耳。2、动能和势能可以相互转化。3、如果只有动能和势能相互转化，机械能守恒。图14-8例1中国跳水队被人们称为“梦之队”，如图14-8是跳水运动员跳水时的情景，运动员在离开跳板到落入水的过程中（ ）A、运动员的动能一直增大，机械能不变B、运动员的重力势能一直减小，机械能不变C、运动员的动能先减小，后增大，机械能不变D、运动员的重力势能先减小后增大，机械能增大解答：C剖析运动员在离开跳板后上升的过程中，速度逐渐减慢，但高度不断地增加，可见在这一过

21、程中，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能；到达最高点时动能为零，重力势能最大，在接下来下降的过程中，速度越来越快，动能逐渐增加，高度减少，重力势能逐渐减小，运动员的重力势能转化为动能。在整个过程中，动能先减小后增大；而重力势能是先增大，然后逐渐减小，由于只是动能和重力势能相互转化，所以，机械能总是保【基础精练】1、人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运转，卫星在近地点时 能最大，在远地点时 能最大，从近地点向远地点运动的过程中， 转化为 。2、骑自行车上坡前，往往要加紧蹬几下，加大速度，增加自行车上坡时的 ，上坡时，这些 转化为 ，车就容易上到高处。3、“会挽雕弓如满月，西北望，射天狼”的诗句

22、表达了诗人苏轼企望为国御敌立功的壮志，拉弯的弓箭射出去，这一过程中能量的转化情况是 转化为 。4、2003年3月20日，美英联军调用大量空降部队对伊拉克实施军事打击。在空降兵离开机舱，尚未打开降落伞的一段时间里，他们在空中加速下降。若不计空气阻力，那么在这段时间里，空降兵的重力势能 ，动能 ，机械能。5、下列过程中，属于动能转化为势能的是（ ）A、雪撬从山坡上滑下B、推开的弹簧门自动关闭C、人造地球卫星从近地点向远地点运动图14-10D、雪滴从空中落下【能力拓展】6、如图14-9所示，林中树上挂着蜂房，养蜂人为了不使蜂房受侵犯，便在树干周围挂圆木棒，熊来了，看到树上有蜂房就顺着树干往上爬，遇到

23、圆木棒的阻碍，就把木头向旁推了一下，圆木摆开后又迅速摆回来，撞击了熊的头部，熊很生气地又把木头推开，结果头部又挨了重重的一击，几次过后，熊便垂头丧气地下树走开了。试分析一下，养蜂人应用了什么物理知识。7、2003年10月16日，“神州五号”载人飞船成功返航，实现了中国人几千年的“飞天梦”，当飞船减速着陆时，“航天英雄”杨利伟的 。A、动能增加，重力势能减小B、动能减小，重力势能减小C、动能减小，重力势能不变D、动能不变，重力势能减小【探究创新】8、某城市铁路车站的设计方案如图14-10所示，进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡。从能量利用的角度看，这种设计的优点是什么？图14-18单 元 检

24、测一、填空题1、如图14-17所示：用滑轮组拉着一只木块P沿水平面以0.5m/s的速度匀速向右运动，此时弹簧测力计的读数为4N，若每只滑轮重1N，绳与滑轮间的摩擦不计，则该滑轮组的机械效率为 ，在2s内拉力F做的功为 J。图14-172、如图14-18所示的动滑轮把重为100N的物体匀速提升1m。若不计轮重和摩擦，拉力F为 N；若不计摩擦，轮重为50N，则拉力F为 N，滑轮的机械效率为。图14-183、如图14-19所示，某同学在做俯卧撑运动，可将他视为一个杠杆。他的重心在A点，重力为500N，那么他将身体撑起，双手对地面的压力至少 N。若将他在1min内做了30个俯卧撑，每次肩部上升的距离均

25、为0.4m，则他的功率至少为 W。图14-194、小婷跳绳时所穿鞋的总质量为0.4kg,她1min跳绳180次,假定每次双脚抬离地面的最大高度均为5cm，则每上升一次,她对鞋所做的功为 J。跳跃时若上升所用的时间占每次跳跃时间的3/10，则每上升一次，她对鞋做功的平均功率为 W（g=10N/kg）5、正常人的心脏推动血液流动的功率约为1.5W，那么在一天时间内心脏做功 J，如果心脏每分钟跳动60次，那么每跳动一次做功 J。6、甲、乙两位同学分别把同样重的木头从一楼搬到三楼，甲用的时间比乙用的时间长，两个人对木头做功的大小关系是W甲 W乙（选填“”）、“”、“”，对木头做功快的是 同学。7、我们

26、可以用两种方法来判断物体做功的快慢。图表示用挖掘机挖土与人力挖力做功的快慢不同，它所用的判断方法是：做功时间相同，比较做功多少，另一种的判断方法是：相同，比较。二、选择题1、物体受平衡力作用时，下列说法正确的是（ ）A、物体的机械能可能增大B、物体的动能可能增大C、物体的势能一定不变D、物体机械能一定不变2、在一次体育课上，甲、乙两同学进行爬竿比赛。甲从某一位置匀速爬到竿顶用时9s，乙从同一位置匀速爬到竿顶用时10s，若甲、乙两人体重之比是6：5，则他们爬竿的功率之比为P甲：P乙是（ ）A、4：3B、3：4C、27：25D、25：273、司机开车上坡前，往往加大油门，以提高汽车的速度，这是为了

27、（ ）A、增大动能B、增大势能C、增大惯性D、减少阻力4、小敏同学和他所骑的轻便自行车总重约600N，上学路上他骑车在20s内匀速通过了一段长100m的平直公路。若自行车所受路面的阻力约为人和车总重力的0.05倍，则通过该段公路时，小敏同学蹬车的功率约为（ ）A、150WB、300WC、1500WD、3000W5、李明同学将掉在地上的物理课本捡回来，放回桌面，根据你平时的观察和了解，估算李明同学捡回课本时所做的功约为（ ）。A、0B、1.5JC、0.15JD、15J6、如图14-20所示，滚摆在下降的过程中越转越快，它在下降过程中（ ）图 14-20A、动能增加，势能增加B、动能增加，势能减小

28、C、动能减小，势能减小D、动能减小，势能增加7、关于机器的功率，下列说法中正确的是（ ）A、机器的功率越小,做功越慢B、机器的功率越大，做功越多C、机器的功率越小，机械效率越少D、机器的功率越大，做的有用功越多8、如图14-21所示，在水平拉力F作用下，使重40N的物体A匀速移动5m，物体A受到地面的摩擦力为5N，不计滑轮、绳子的重力及滑轮与绳子间的摩擦，拉力F做的功为（ ）A、50J B、25JC、100J D、200J图14-219、一物体沿斜面匀速下滑，物体的（ ）A、动能增加，势能减小B、动能不变，势能减小C、动能和势能都减小D、机械能的总量保持不变10、同学们在探究“影响滑轮组机械效

29、率高低的因素”时，提出了下列假设：滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关滑轮组机械效率高低可能与被提物重有关滑轮组机械效率高低可能与物体提高度有关滑轮组机械效率高低可能与承重绳子段数有关然后一位同学设计了如图14-22所示的两个滑轮组，进行对比实验来验证提出的假设，则该实验验证的假设是（ ）A、 B、C、D、图14-22三、实验题1、如图14-23所示，在“研究物体动能与哪些因素有关”的实验中，将A、B、C三小球先后从同一装置的hA、hB、hC高处滚下（hAhChB，mAmBmC，推动纸盒运动一段距离后静止。图14-23（1）要研究动能与质量的关系，我们应选择 两图来进行比较。（2）从图中可以看

30、出A、B、C三个小球刚到达水平面时， 球的动能最大。2、某小组同学在做“测滑轮组的机械效率”实验时，对一滑轮组进行了两次实验，测得数据如下表：实验次数钩码重力/N钩码上升的高度/m弹簧测力计的示数/N弹簧测力计上升的高度/m机械效率（）11.80.11.20.323.60.21.50.6（1）请你计算两次实验的机械效率并填入表内。（2）该实验装置至少由 只定滑轮和 只动滑轮组成。（3）两次实验测得的机械效率不同，说明。3、在做“测滑轮组的机械效率”的实验中，小明和同学们测得图中甲、乙两个滑轮组的机械效率不同。图14-24（1）实验后小明想：对于同一个滑轮组，它的机械效率是否不变呢？经过思考后他

31、认为：即使像图14-24中甲那样已绕好的滑轮组，机械效率也不是固定的，还应该与 有关，并用实验证明了自己的猜想是正确的。你认为小明的实验方法是：。（2）小明将自己所做的上述实验告诉他的同学，大家探究的欲望更加强烈了，大家认为：用滑轮组提升重物时，提升动滑轮所做的功是没有用的，所以，也应该是影响滑轮组机械效率高低的主要因素。小明说：其实大家已测得的甲、乙两个滑轮组的机械效率不同，就证明了这一点。杨老师提醒同学们说：大家应该注意到，在探究影响滑轮组机械效率高低的因素时，我们没有考虑摩擦的因素。四、计算1、用100N的拉力沿长5m、高1m的斜面将300N的重物匀速拉到斜面顶端，求：（1）斜面的机械效率；（2）物体与斜面间摩擦力多大？2、电动自行车轻便、实用、无污染，很受人们喜爱，下表是某种型号电动自行车的相关数据，若骑车人质量为80k