《机械和功》全章复习与巩固——功和能(提高)知识讲解

1、机械和功全章复习与巩固一一功和能(提高)【学习目标】1、理解功的两个必要因素，会判断是否做功；2、掌握功的定义、单位，能够用功的定义式进行计算；3、理解功率的定义、单位及功率的计算公式；4、知道能、动能、重力势能、弹性势能及机械能的定义，能用实例说明物体动能、势 能的互相转化；5、知道功的原理，知道使用任何机械都不省功；6、知道什么是有用功、额外功和总功，理解机械效率的公式，会计算机械效率。7、知道影响机械效率的因素。【知识网络】做功的两个必要因素11、作用在物舛上的力;|2、物体在力的方向上移动的距富.功和机械能史计算公式.W=FS单位：建耳(J)功I功的原理*使用任何机械都不省功.机械效率

2、：公式：门AV4定义,单位时司内儆的功叫功率.I功率J物理意义：表示他功怏怪的物理量.|计茸公式，P-W/t单位：瓦特CW)、千瓦(KW)f r定义士物体由于运动而具有的能，叫做动能.动能，决定动能大小的因素；质量和速度.机械能殳其转化I定义：物体由于破举高而具有的乱缮.Jf重力势能f决定其大小的因素；重量和高度.、势能卢义I物体由于弹性聊变而且有的能O【弹性势能，夬定其大小的因(素：弹性形变的大小口【动能和势能可以相互转化.【要点梳理】 知识点一、功作用在物体上的力，使物体在力的方向上通过了一段距离，我们就说这个力对这个物体 做了功。要点诠释：1、做功的两个必要因素是：作用在物体上的力；在力

3、的方向上通过的距离。2、物体在力的方向上通过了一段距离是指距离与力具有同向性和同时性。3、不做功的三种情况(1)物体受力，但物体没有在力的方向上通过距离，此情况叫“劳而无功”。(2)物体移动了一段距离，但在此运动方向上没有受到力的作用(如物体因惯性而运动),此情况叫“不劳无功”。(3)物体既受到力，又通过一段距离，但两者方向互相垂直(如起重机吊起货物在空中沿水平方向移动)，此情况叫“垂直无功”。4、公式 W=FS,5、单位焦耳（J）, |1J二1N，m6、功的原理：使用任何机械都不省功。知识点二、功率物理学中，为了表示做功的快慢而建立起功率的概念。要点诠释：1、物理意义：表示物体做功的快慢。2

4、、定义：物体在单位时间内所做的功。nW3、定义式：F 二 一 t4、国际单位：瓦特，简称瓦，符号 W;常用单位还有千瓦（kW）、毫瓦（mW）等等。1kW=1000W , 1W=1000mW , 1W=1J/s5、推导公式：产二二二二斤”£ £知识点三、机械能及其转化一个物体具有能量，可以用来做功；反过来，一个物体能够做功，它就具有能量。要点诠释：1、动能：物体由于运动而具有的能量，一切运动的物体都具有动能，决定物体动能大小 的因素是物体的质量和物体的运动速度，运动物体的质量越大，运动速度越大，这个物体的动能就越大。2、重力势能：物体由于被举高而具有的能量，例如，被举高的重锤

5、、空中飞行的子弹、 大山中一块伸出的大石、课桌上放置的书本等都具有重力势能。3、弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能量，例如拉弯的弓、拉长的橡皮筋、弯 曲的钢条等都具有弹性势能，影响弹性势能大小的因素是物体弹性形变的程度。4、动能和势能的转化：物体各种形式的能量可以互相转化，动能和势能的相互转化只是能量相互转化中的一种情形，能量转化过程中总是有一种能量减少。另一种能量增加。能量的转化，可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间。知识点四、功的原理使用任何机械都不省功。要点诠释：1、功的原理对任何机械都适用。2、使用机械可以省力，或省距离，或改变动力的方向，使用方便等好处。 知识点五、机

6、械效率为了表示有用功在总功中所占的比例，物理学中引入了机械效率，它等于有用功W有与总功W总之比，符号为中 要点诠释：W1、公式为n =，式中刀表示机械效率，它是一个百分数。刀的值越大，表明有用功W在总功中所占的比例越大，做功的效率越高。2、刀的值总小于100%,由于机械本身的摩擦力或重力不可能为零，所以额外功总是存 在的，即有用功总是小于总功。3、知道增大机械效率的方法根据公式:明用可留一可知：如果有用功不变，我们可以通过减小额外功%用+与升 来增大机械效率，（例如我们用轻便的塑料桶打水，而不用很重的铁桶打水，就是运用这个道理）；如果额外功不变，我们可以通过增大有用功来提高机械效率；（例如，在

7、研究滑轮组的机械效率时，我们会发现同一个滑轮组，提起的重物越重，机械效率越高，就是这个道理）；当然了，如果能在增大有用功的同时，减小额外功更好。知识点六、机械效率的几个推导公式求简单机械的机械效率是初中物理教学的重点内容，也是近年来中考的热点问题。由于 计算中涉及到总功、 有用功、额外功等抽象概念，特别是滑轮组的机械效率题目中，同一滑轮组在不同负载情况下机械效率不同，有用功在具体情况中的形式不同，隐含条件的渗入， 以及特殊形式的滑轮组等等， 在学习的过程中常感觉困惑， 易造成错解。为了解决这类问题， 同学们要搞清楚以下几点：要对机械效率公式进行归类细化，印 印一印i ,“佻_%&_ G

8、h _ e 飞嘘沐平方向）根据对僧白、“有用、面妹的具体理解，可以将机械效率的定义式进行如下归类:（斜面方向）要点诠释:1、在竖直方向上，G是物体重，G动是动滑轮重，h是物体被提升的高度，也是动滑轮印-ns?被提升的高度。，昨有用-5,若绳重及摩擦不计，F是拉力，S是拉力F移动的距离，n 是动滑轮上承担力的绳的段数。嘱外=仔需,砰皂=国=6+仆内；公式都适合。若是考虑绳重和摩擦力，用毛t轮组把物体提升的高度h,拉力F移动的距离S,总满足S=nh;只可用于。2、在水平方向上，由于物体是匀速运动，滑轮组对物体的拉力F'与水平地面对物体的摩擦力f是一对平衡力，%汨='物二网，即克服水

9、平面对物体摩擦所做的功在数值上是等于有用功。3、在斜面方向上，f是物体与斜面之间的摩擦， L是斜面的长，由于克服斜面对物体摩擦所做的功是额外功，所以部外J 。【典型例题】类型一、基础知识、某人用了 50N的力，将重30N的铅球抛到7m远处，这个人对铅球做的功为（）A. 350J B. 210JC. 0 D.无法计算【答案】D【解析】由亚=5$可知，功等于力和物体在力的方向上通过的距离的乘积，在推铅球的过程中，知道用力的大小，但不知道在力的方向上移动距离的大小，所以无法计算功的大小。【总结升华】本题考查了学生对功的公式的掌握和运用，关键是掌握做功的两个必要条件（-是力，二是在力的方向上移动的距离

10、）。举一反三：【变式1】质量相等的甲、乙两物体在空中匀速下落，且下落的高度相等，已知甲下落的速度是2m/s,乙下落的速度是 4m/s,则下落过程中，重力对两物体做功的说法正确的是（）A ,对甲做的功多B.对乙做的功多C.对两物体做的功一样多D.无法判断【答案】C【变式2】两辆车，大车的重力是小车的 2倍，在相同的力作用下沿不同粗糙程度的水平路面通过了相同的路程，则（）A.力对大车所做的功比小车多B.力对小车所做的功多C.力对两辆车所做的功相同D.难以判断图中是一个两面光滑的斜面，Z拉力匀速运动到 C点，所需拉力分别为【答案】C3大于/ “，同一个物体分别在 AC和BC斜面受Fa、Fb,所做功分

11、别为 Wa、Wb,则（）A. Fa=Fb, Wa=WbB. FaFb, Wa=WbC. FaFb, Wa< WbD. Fa>Fb, Wa>Wb【思路点拨】斜面倾斜角度越大，越费力。斜面AC的倾斜角度小于斜面 AB,所以斜面AC 更省力，斜面光滑说明摩擦力为 0,即使用光滑的斜面没有额外功，根据 W=Gh分析。【答案】B【解析】 斜面AC倾斜角度小于 AB,所以物体沿 AC运动时拉力较小，使用任何机械都不 省功，所以拉力在两斜面上做功相同。【总结升华】 本题考查斜面的省力情况、物体做功的大小，关键是知道接触面光滑，摩擦力为0,使用任何机械都不省功。（尸3、在图中的装置中，放在水

12、平地面上白物体质量为10 kg,在拉力F=10N的力作用下以0.4m/s的速度匀速运动（不计机械内部摩擦和机械自重）。求：(1)物体受到的摩擦力多大？(2)在10s内拉力F做了多少功和拉力的功率?【思路点拨】(1)利用二力平衡的条件计算出摩擦力的大小；(2)利用S=Vt计算出物体通过的距离， 再利用W=FS和P =； 计算出拉力做的功和功率。【答案与解析】求：kF解：C 1 ? f=1=5N ；(2> W=FS=10HX£ni=20J；噢=微=2W .笞：物隹受到的肆擦力是5H j在1。工内拉力F做的功是2叮拉力的功率是印【总结升华】会判断物体受到平衡力的作用，会熟练应用功和功

13、率的计算公式。举一反三：【变式】举重运动员把1176N的杠铃在2秒内举高2米后，在空中停留 3秒，则在停留时间内人体对杠铃提供的功率为()A. 235.2 瓦B. 1176 瓦 C. 196 瓦 D. 0 瓦【答案】D类型二、知识应用>4、用一个杠杆来举起重物，已知动力臂是阻力臂的3倍，物重G=600N ,手向杠杆的力F=210N,物体被举高 20cm,求：(1)手压杠杆下降的距离 s。(2)人做的总功W总。(3)额外功W额=?(4)杠杆的机械效率刀4【思路点拨】(1)根据动力臂是阻力臂的 3倍，可知动力移动距离是物体上升高度的 倍。(2)人做的总功等于手向下压杠杆的动力乘以动力移动的距

14、离。(3)额外功等于总功减去有用功，所以要先求有用功，有用功等于物体重乘以物体被提升 高度。(4)杠杆机械效率等于有用功除以总功。【答案与解析】由杠杆的特点知，手下降的距离是重物上升距离的3倍。(1) s=3h=0.6m(2) W .=Fs=210N X0.6m=126Jo(3) W 额=W 总-W 有=126J-600N 0.2m=6J。120J（4）7二阳 95 2%。降 126J【总结升华】 本题考查了功、机械效率的计算，要对公式熟练掌握才能解题。 举一反三：【变式】关于机械效率，下列说法正确的是（）A.越省力的的机械，机械效率越高B有用功多的机械，效率越高C.额外功少的机械，机械效率高

15、D.总功一定时，有用功多的机械的效率高【答案】D80%。、沿长10m、高为2m的斜面，将重为500N的物体匀速推到顶端时的机械效率为 求：（1）沿斜面向上对物体推力的大小：（2）物体在斜面上运动时受到的摩擦力。【答案与解析】（1）本题斜面的机械效率小于 1,不能用斜面公式求推力，应从机械效 率的角度求解。设斜面长为1,高为h,物重为G,沿斜面推力为F。有用功 W有用=Gh,总功 W总二尸1。上的推力郎冷用 eh由机械效率 叮=一 , 得沿斜面向斯凶 FIGhTjl500R 选80%= 125N。（2）因本题物体在斜面上， 而不是在水平面上， 此时物体受四个力的作用，如图所示，物体受到的摩擦力与

16、推力不会平衡，因此 fwR我们若注意到利用斜面做功时，额外功就是斜面克服物体受到摩擦所做的功，则W额外=f卜，而 W a=W有用+W额外，代入机械效率表达式有：唳用_ %用 _ Gh物 体 受 到 斜 面 的 摩 擦 力lkx 50027= 25JV J ACm【总结升华】 本题考查了使用斜面时有用功（克服物体重力做功）、额外功（克服摩擦力做功）、总功（推力做功）、机械效率的计算，知道克服摩擦力做的功是额外功是本题的关键。举一反三200【变式】沿着长5米，高1米的斜面，把重为700牛的某物匀速拉到顶端，所用拉力为 牛，求斜面的机械效率。【答案】lVa = F5 = 200 牛 X5 米焦 田有刑=。入鼻700牛XI米=700焦700候1000>= 70% 6、在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让同一铁球从斜面的不同高度由静止释放，撞击同一木块（如图所示） ，下列说法中正确的是（）A.这样做的目的是研究物体的动能大小与质量的关系B.该实验说明物体的动能大小与高度有关C.若水平面绝对光滑，木块将做匀速直线运动D.铁球从斜面