高中物理鲁科版第一章功和功率2功和能 2023版第1章第2节功和能

第2节功和能学习目标知识脉络1.知道机械功的原理，懂得使用任何机械都不能省功．(重点)2．理解功和能的含义，能举例说明功是能量转化的量度．(重点、难点)3．知道机械做功的本质是能量转化的过程．4．会用能量观点分析问题和解决问题.机械功的原理eq\o([先填空])1．三个基本概念输入功动力对机械所做的功W动，就是总功W总输出功机械克服有用阻力所做的功，即W有用损失功机械克服额外阻力所做的额外功，即W额外2.功的原理使用任何机械时，动力对机械所做的功总是等于机械克服阻力所做的功．3．公式表达W动＝W阻＝W有用＋W额外或W输入＝W输出＋W损失．4．机械原理使用任何机械都不能省功．做一定量的功，要省力就要增大做功时的位移，而要减小做功时的位移就要多用力．eq\o([再判断])1．使用先进机械能省功，使用一般机械不能省功．(×)2．功的原理是机械普遍适用的基本原理．(√)3．使用某些机械时可以省力．(√)eq\o([后思考])如图1­2­1所示，机械的使用为人类提供了很大的方便．人类能否发明既省力，又省功的机械？图1­2­1【提示】根据功的原理，不能．eq\o([合作探讨])如图1­2­2所示，通过一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，将一重物匀速提高2m，已知重物的质量为100kg，动滑轮自身的质量为1kg，绳的质量和摩擦均不计，(g取10m/s2)．图1­2­2探讨1：人拉绳子的力是多少？【提示】动滑轮和重物的重力由三根绳子承担，F＝eq\f(1,3)(G1＋G2)≈N.探讨2：人做的总功，有用功和额外功各是多少？【提示】W总＝F·s＝(G1＋G2)h＝2020JW有＝G1h＝2000JW额＝G2h＝20J.eq\o([核心点击])1．功的原理的表达式(1)不使用机械时：W输入＝W输出或W动＝W阻(2)使用机械时，W输入＝W输出＋W损失或W动＝W阻＝W有用＋W额外2．“不省功”的含义(1)若机械为理想机械，则使用机械做的功与直接用手所做的功相等．(2)若机械为实际机械，则本身都有重力且存在摩擦，这时使用机械做的功比直接用手做的功要多．3．对功的原理的理解：功的原理是机械的基本原理，是机械做功所遵循的基本规律．(1)“使用任何机械时，动力对机械所做的功等于机械克服阻力所做的功”，这一描述具有普遍性．(2)机械克服的阻力包括有用阻力和无用阻力，克服无用阻力做的额外功对完成工作没有任何意义，事实上使用机械都是费功的，因此，机械效率总小于1.1．盘山公路总是筑得盘旋曲折，因为( )【导学号：45732023】A．盘山公路盘旋曲折会延长爬坡的距离，根据斜面的原理，斜面越长越省功B．盘山公路盘旋曲折显得雄伟壮观C．盘山公路盘旋曲折会延长爬坡长度，斜面的原理告诉我们，高度一定，斜面越长越省力D．盘山公路盘旋曲折是为了减小坡度，增加车辆的稳度【解析】盘山公路应用了斜面的机械原理，车辆爬坡过程中克服的阻力是重力沿斜面向下的分力和摩擦阻力，在斜面上运动时的阻力小于物体的重力，斜面能够省力，高度一定的情况下，斜面越长越省力．但斜面不省功，选项C正确，其他选项均错误．【答案】C功的原理的三种表述1．使用机械时，人们所做的功都等于不用机械而直接用手所做的功．(适用于各种理想机械)2．使用任何机械时，动力对机械所做的功等于机械克服所有阻力所做的功．(适用于各种实际机械)3．使用任何机械都不省功．做功和能的转化eq\o([先填空])1．能的概念一个物体能够对别的物体做功，我们就说这个物体具有能．能有各种不同的形式，如动能、内能、风能、势能等．2．功能关系做功的过程就是能量转化的过程，做了多少功，就有多少能量发生转化．即功是能量转化的量度．3．机械做功的本质做功的机械是传递能量、实现能量转化的装置．机械做功只能将能量从一个物体转移到另一个物体或者将一种形式的能量转化为另一种形式的能量．eq\o([再判断])1．功就是能，功可以转化为能．(×)2．做功越多，物体的能就越多．(×)3．能量转化过程中做功越多，能量转化越多．(√)eq\o([后思考])1．2023年举行的F1汽车大奖赛上，某赛车如图1­2­3所示，试分析在赛车加速阶段和匀速运动阶段能量转化的情况．图1­2­3【提示】赛车加速阶段，化学能转化为动能和内能，在赛车匀速运动阶段，化学能转化为内能。eq\o([合作探讨])探讨：如图1­2­4所示是撑杆跳高运动的几个阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆．你能定性地说明在这几个阶段中能量的转化情况吗？图1­2­4【提示】助跑阶段身体的化学能转化为人和杆的动能，起跳阶段身体的化学能转化为人的重力势能、动能和杆的弹性势能，越杆后人的重力势能转化为动能．eq\o([核心点击])1．功与能之间的关系2．功和能的区别(1)一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能量．能量是表示物体具有做功的本领的大小的物理量．能是状态量．(2)功描述了力的作用效果在空间上的累积，反映了物体受力并运动的效果．功是过程量．两者有着本质的区别，功和能不能相互代替．(3)功和能并不等同，功只是反映了能量转化的多少，但不能认为物体对外做的功等于物体具有的能量．2．(多选)关于功和能，下列说法中正确的是( )A．如果一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量B．做功的过程总伴随着能量的改变，做了多少功，能量就改变多少C．功就是能，能就是功D．功是能量转化的量度【解析】能量是反映物体对外做功本领的物理量，一个物体如果能够对外做功，这个物体就具有能量，选项A正确；功是能量转化的量度和原因，能量改变了多少就必定伴随着力对物体做了多少功，选项B、D正确；功是能量转化过程中的过程量，是能量转化的方式和手段，能量是一状态量，功和能是两个不同的物理量，选项C错误．【答案】ABD3．运动员把原来静止的足球踢出去，使足球获得100J的动能．则在运动员踢球的过程中，运动员消耗的体能( )【导学号：45732023】A．等于100J B．大于100JC．小于100J D．无法确定【解析】原来静止的足球获得了100J的动能，根据功能关系可知，运动员对足球做了100J的功，有100J的体内化学能转化成了动能；运动员在踢球过程中，不仅对足球做了功，由于剧烈运动还有一部分自身能量转化为内能散失，因此，踢球过程中运动员消耗的体能大于100J，选项B正确，其他选项均错误．【答案】B4．流水从高处落下，对水轮机做了3×108J的功，这句话的正确理解为()A．流水在对水轮机做功前，具有3×108J的能量B．流水在对水轮机做功时，具有3×108J的能量C．流水在对水轮机做功后，具有3×108J的能量D．流水在对水轮机做功的过程中，能量减少了3×108J【解析】根据“功是能量转化的量度”可知，流水在对水轮机做功的过程中，有能量参与转化，流水对水轮机做了3×108