功与机械能课件 (人教新课标版)

┃物理·新课标（RJ）┃回眸教材析知识┃回眸教材析知识┃物理·新课标（RJ）1．功的必要因素：某同学踢足球，球离脚后飞出10m远，足球飞出10m的过程中人不做功。力学里规定：功等于

。功包括两个必要因素：一是作用在

；二是物体在

的方向上通过的距离。不做功的三种情况：

，例如提重物却没有提起；有距离无力，如踢出去的足球在地面上滚动过程；力和距离垂直，例如物体在水平冰面上滑行，水平方向没有力做功，此时虽然有重力作用在物体上，但重力没有做功。力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积力物体上的力有力无距离物理·新课标（RJ）┃回眸教材析知识2．功的原理：事实告诉我们，使用扳手拧螺丝要省力必须费

，钓鱼时要省距离必须

，既

的机械是没有的。使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功，即：

。使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以

、或者可以

、也可以改变

，给人类工作带来很多方便。距离费力省力又省距离使用任何机械都不省功省力省距离力的方向物理·新课标（RJ）我们做题遇到的多是理想机械(忽略摩擦和机械本身的重力)：使用机械时，人们所做的功(Fs)

直接用手对重物所做的功(Gh)3．机械效率①机械效率是指有用功跟总功的

。不同机械的机械效率表达式：等于比值物理·新课标（RJ）回眸教材析知识物理·新课标（RJ）┃回眸教材析知识快慢

单位时间

物理·新课标（RJ）

回眸教材析知识5．机械能及其转化荡秋千时，人处于最高点时，由于人被举高而具有

能，下降过程中，高度

，重力势能减小，速度逐渐增大，动能

，即人的重力势能向动能转化，到达最低点，人的速度最大，动能最大，高度最小，重力势能最小，继续向最高点上升过程中，

能又转化为

能，再次到达最高点时，动能减小到零，转化为的重力势能最大。转化过程中，若没有能量损失，机械能的总量不变，即两者之和不变，这就是机械能守恒。减小增大重力势

动重力势

物理·新课标（RJ）

┃回眸教材析知识动能不仅与速度有关，还与物体的质量有关，速度相同时，质量越大，动能越

；同速行驶的火车动能大于汽车的动能。重力势能不仅与高度有关，还与物体的质量有关，高度相同时，质量越大，重力势能也越

，高度相同的铁钉和铁锤，铁钉重力势能要

铁锤的重力势能。大大小于典例1：做功的两个必要因素┃典例精析把方向┃物理·新课标（RJ）例1下列实例中，力对物体没有做功的是(

)A．起重机吊起重物B．马拉车，车未动C．跳水运动员从跳台跳下D．举重运动员，将杠铃举起物理·新课标（RJ）┃典例精析把方向[解析]B判断做功一看是否有力作用在物体上，二看物体是否在力的方向上通过距离。A中，起重机对重物有力的作用，“吊起”是通过了距离。D同理。跳水运动员受到的重力向下且移动了距离，故重力做功，C对。B中车没有移动距离，故力没有做功。物理·新课标（RJ）精析把方向物理·新课标（RJ）

典例精析把方向典例2：功率的测量

例2

如图Z15－1所示，粗略测量小明同学引体向上运动的功率时，下列物理量不需要测量的是(

)A．小明的质量B．单杠的高度C．每次身体上升的高度D．做引体向上的时间[答案]B物理·新课标（RJ）[解析]测定功率的大小需要测量功的大小与时间的大小，而功的大小可以测出人的质量大小与引体时身体上升的高度，然后算出功率的大小，因此不需要测单杠的高度。物理·新课标（RJ）

┃典例精析把方向物理·新课标（RJ）典例3：机械效率的探究例3用如图Z15－2所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。物理·新课标（RJ）(1)实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为__________N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为____________________________________%。请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：_________________________________________。(2)为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到下表所示的两组数据：物理·新课标（RJ）次数钩码悬挂点钩码总重G/N钩码移动距离h/m拉力F/N测力计移动距离s/m机械效率η/%1A1.50.100.70.3071.42B2.00.151.20.3083.3根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论？答：__________________；请简要说明两条理由：①________________________；②______________________________________。物理·新课标（RJ）┃典例精析把方向[答案]

(1)0.5

66.7由于使用杠杆时需要克服杠杆自重(克服摩擦力)等做功(2)不能两次实验时钩码没有挂在同一位置仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的物理·新课标（RJ）物理·新课标（RJ）物理·新课标（RJ）

典例精析把方向典例4：机械能的探究例4

在学习势能知识时，小明同学猜想物体的重力势能的大小可能与以下三个因素有关：①物体高度，②物体质量大小，③物体所处地理位置。为了证明自己的猜想，首先决定对因素①进行验证。他把橡皮泥平铺在水平面上，让1个小球从不同高度自由下落，记录结果如表所示：实验次数球离橡皮泥高度/米凹痕程度10.5很浅21.0比较浅32.0比较深44.0较深物理·新课标（RJ）(1)该同学依据________判断重力势能的大小；(2)本实验的结论是________；(3)若想对因素②进行验证，你认为实验中应控制的变量是________。[答案]

(1)橡皮泥凹痕深浅程度(2)同一物体高度越高重力势能越大(3)高度和实验地点(地理位置)物理·新课标（RJ）第15章多功和机械能┃典例精析把方向

实战演习成高手┃实战演习成高手┃物理·新课标（RJ）1．将一个省力的机械和一个省距离的机械组装成一个组合机械，当利用这个组合机械做功时(

)A．一定不能省功B．一定可以省力C．一定可以省距离D．一定能省功

实战演习成高手物理·新课标（RJ）[解析]A解决此类问题关键是把握住功的原理——“使用任何机械都不省功”。本题将一个省力的机械和一个省距离的机械组装成一个组合机械，貌似将两种机械的优点都利用了，可以省功，给人以误导，其实省力的机械必定要费距离，省距离的机械肯定费力，但是这个组合有可能省力，也有可能省距离，但不是“一定”，总之是不会省功的。

实战演习成高手物理·新课标（RJ）2．两名举重运动员，甲比乙高，如果他们举起相同质量的杠铃所用的时间相等，如图Z15－3所示，则(

)A．甲运动员做功较多，功率较小B．甲运动员做功较多，功率较大C．甲运动员做功较多，他们的功率相等D．甲、乙运动员做功相等，功率相等

┃实战演习成高手物理·新课标（RJ）

┃实战演习成高手物理·新课标（RJ）[解析]B在杠铃重力相同的情况下，举得越高，做的功越多。做功时间相同，做功多的功率大。实战演习成高手物理·新课标（RJ）3．如图Z15－4所示，AB＝3AE，AC＝2AE，AD＝1.5AE，若把物体从斜面底部沿AB、AC、AD三个斜面匀速拉到顶端A时，(不计摩擦)则(

)A．沿着AB用的拉力最小，做功最多B．沿着AC用的拉力最小，做功最多C．沿着AD用的拉力最小，做功也最小D．沿着三个斜面用的拉力不相等，做功一样多第15章多功和机械能┃实战演习成高手物理·新课标（RJ）实战演习成高手物理·新课标（RJ）[解析]D沿着光滑斜面拉动物体时，人们所做的额外功为0，则有用功等于总功，所以拉力所做的功相同，斜面是省力机械，且当斜面光滑且高度相等时，斜面越长越省力。┃实战演习成高手物理·新课标（RJ）4．小明用两个相同的滑轮组成不同的滑轮组(如图Z15－5所示)，分别将同一物体匀速提高到相同高度，滑轮组的机械效率分别为η1、η2。下列关系正确的是(忽略绳重及摩擦)(

)A．F1>F2，η1＝η2B．F1>F2，η1>η2C．F1<F2，η1＝η2D．F1<F2，η1>η2[答案]A

实战演习成高手物理·新课标（RJ）

实战演习成高手物理·新课标（RJ）5．学校新近买了30套总质量为300kg的物理实验器材，每套一箱。现在，某实验员需要把这批实验器材搬运到14m高的物理实验室。(1)该实验员需要做多少功？(不考虑他克服自身重力所做的功，取g＝10N/kg)(2)假设他身体可以提供的功率P如图Z15－6那样取决于所搬运物体的质量m。若要尽可能快地把这批器材搬上去，那么他每次搬运的箱子数应为______个。(3)不考虑搬起箱子、放下箱子和下楼的时间，求他搬运这批实验器材的最短时间。战演习成高手物理·新课标（RJ）习成高手物理·新课标（RJ）物理·新课标（RJ）[解析]功的计算是初中物理的重要计算之一，但是都不会很难，而是比较简单，比较基础，如本题就是要计算出将质量为300kg的物体举高14m所做的功，有力也有距离，且这个距离就是物体在力的方向上通过的距离，符合做功的两个必要条件。第(2)问中可以看出人的功率与所搬运的物体之间有一定的关系，并不是正比或者反比，而是当质量为30kg时，功率最大，而30套器材的总质量为300kg则一套的质量为10kg，所以每次搬3个功率最大。计算第(3)问时，可以用总功与最大功率之比求得时间。

试卷讲评针对练┃试卷讲评针对练┃物理·新课标（RJ）第十五章过关测试第3题针对训练1．[2011·江津中考]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Z15－7所示的两种搬运方式，关于F1和F2做功及相关情况，以下判断正确的是(

)A．两种方式所做的总功一定相等B．两种方式功率一定相等C．两种方式机械效率一定相等D．两种方式所做的有用功一定相等物理·新课标（RJ）[答案]D物理·新课标（RJ）第十五章过关测试第6题针对训练2．学校新购了一箱物理器材，小云同学将它从一楼搬到三楼，小彬同学想测定小云搬运器材过程中对箱子做功的功率。【实验器材】________、________、________；【实验步骤】小彬同学设计的测量步骤如下，其中多余的是(

)A．测出箱子的质量mB．测出楼梯的总长度L第15章多功和机械能┃试卷讲评针对练物理·新课标（RJ）C．测出一楼到三楼的竖直高度hD．测出小云上楼所用的时间tE．算出小云搬运箱子的功率P【实验设计】请你在虚线框内帮小彬设计一个记录实验数据的表格。卷讲评针对练物理·新课标（RJ）[答案]【实验器材】秒表卷尺磅秤【实验步骤】

B【实验设计】箱子的质量m/kg一楼到三楼的竖直高度h/m所用的时间t/s功率P/W

试卷讲评针对练物理·新课标（RJ）[解析]本题考查对功率的测量，要测量功率，首先明确功率由哪些因素决定，从而确定实验中要测量的物理量。讲评针对练物理·新课标（RJ）3．小明用两个相同的滑轮组成不同的滑轮组(如图Z15－8所示)，分别将同一物体匀速提升到相同高度，滑轮组的机械效率分别为η1、η2。下列关系正确的是(忽略绳重及摩擦)(

)A．F1>F2，η1＝η2B．F1>F2，η1>η2C．F1<F2，η1＝η2D．F1<F2，η1>η2[答案]A

试卷讲评针对练物理·新课标（RJ）4．如图Z15－9所示，物体A以0.5m/s的速度在水平面上做匀速直线运动，此时弹簧测力计的读数为2N，物体A受到的摩擦力为______N,2s内拉力F所做的功为______J，拉力F做功的功率为______W。[答案]4

4

2┃试卷讲评针对练物理·新课标（RJ）5．[2011·烟台中考]小明利用装有细沙的盒子、小桌、砝码、木块等器材，探究“重力势能的大小与哪些因素有关”，其过程如图Z15－10所示。(1)小明通过观察什么来判断重力势能的大小？(2)分析比较甲、乙两图中的实验现象，得出的结论是什么？(3)图乙和图丙探究的问题是什么？物理·新课标（RJ）物理·新课标（RJ）[答案](1)观察小桌陷入沙中的深度。(2)质量相同，物体高度越高，重力势能越大。(3)重力势能的大小与物体的质量的关系。物理·新课标（RJ）6．在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某同学用如图Z15－11所示的同一滑轮组分别做了三次实验，实验数据记录如表所示：卷讲评针对练物理·新课标（RJ）试卷讲评针对练物理·新课标（RJ）实验次数钩码重/N钩码上升的距离/cm弹簧测力计的读数/N弹簧测力计上升的距离/cm机械效率1280.82483.3%2451.515361090.9%

试卷讲评针对练物理·新课标（RJ）(1)在表中的空格处填上适当的数据。(机械效率用百分数表示，保留一位小数)(2)在实验操作中应竖直向上________拉动弹簧测力计。(3)从实验数据分析得出：使用同一滑轮组，________可以提高滑轮组的机械效率。(4)滑轮组的机械效率可能还与其他因素有关，请你作出恰当的猜想：滑轮组的机械效率与________因素有关(写出一种影响因素即可)。卷讲评针对练物理·新课标（RJ）[答案](1)88.9%

2.2

30

(2)匀速(3)增加物重 (4)动滑轮重、绳与滑轮的摩擦等试卷讲评针对练物理·新课标（RJ）7．电动自行车轻便、实用、无污染，很受人们喜爱。若某人骑电动自行车在一段平直的公路上匀速行驶了150m，用时30s，电动自行车的牵引力为20N。在此过程中，求：(1)电动自行车速度的大小。(2)牵引力所做的功。(3)牵引力做功的功率。[答案](1)5m/s

(2)3000J

(3)100W试卷讲评针对练物理·新课标（RJ）试卷讲评针对练物理·新课标（RJ）8．如图Z15－12所示，斜面长s＝10m，高h＝4m。用沿斜面方向的推力F，将一个重为100N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B，运动过程中物体克服摩擦做了100J的功。求：(1)运动过程中克服物体的重力做的功。(2)斜面的机械效率。(3)推力F的大小。[答案](1)400J

(2)80%

(3)50N物理·新课标（RJ）物理·新课标（RJ）物理·新课标（RJ）1．如图Z15－13所示，将木块放在粗糙程度相同的水平桌面上，小华沿直线水平匀速拉动木块，在木块运动过程中(

)A．木块对桌面的压力大于木块受到的重力B．