第11章机械功与机械能

机械功与机械能一、功1.物理学中把①__________和物体在力的方向上移动②_________的乘积叫做机械功,简称功。2.功的计算公式：①__________，式中F表示作用在物体上的力，s表示物体在力的方向上通过的距离，W表示力对物体做的功。功的国际单位是②______，用符号③______表示，1J=④______N·m。力距离W=Fs焦耳J1二、功率1.在物理学中，把一段时间内做的①______与做功所用的这段②______的比叫做功率。通过功率比较就可知道物体做功的③______了。2.计算功率的公式是：①______，功率的国际单位是②______，用符号③______表示，1W＝1J/s。功时间快慢瓦特W三、机械效率1.我们把①________和②________的比值叫做机械效率。机械效率通常用百分率表示，它的计算公式为③_________________。2.对于机械效率，由于额外功的存在，总有W有①_____W总，因此机械效率总②________1（均选填“大于”、“小于”或“等于”）。有用功总功小于小于四、能量能的概念：如果一个物体能够对别的物体①_______，我们就说这个物体具有能量，简称能。在国际单位制中，能量的单位是②________。做功焦耳五、机械能1.物体由于①______具有的能叫做动能。物体的动能与物体的②________和③________有关。④________越大，⑤________越大，物体具有的动能就越大。2.重力势能：物体由于①_________所具有的能叫做重力势能，物体被举得越②_______，③_______越大，重力势能越大。运动质量速度质量速度高度位置高质量3.弹性势能：物体由于①________而具有的能叫做弹性势能。物体的②________越大，具有的弹性势能就越大。4.机械能：①________和②________统称为机械能。动能和势能转化过程中，若不考虑其他能量损耗，则总机械能不变。弹性形变弹性形变动能势能考点1功和功率例1下列几种现象中，没有对物体做功的是()D在下图的四种情境中，人对物体做功的是()

A．提着水桶在水平地面上匀速前进

B．扛着米袋慢慢爬上楼梯

C．用力推汽车，汽车不动

D．举着杠铃原地不动

B1.晓亮同学从地面走上10m高的四楼教室，估计他克服重力做的功为()

A.500WB.500JC.5000WD.5000J

★.一个人先后用同样大小的力F将不同质量的物体分别在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移动相同的距离(如图所示)，该力在这三个过程中所做的功分别为W1、W2、W3，关于它们之间的大小关系，下列说法正确的是()A．W1＜W2＜W3C．W1＝W2＝W3

B．W1＜W2＝W3D．W1＝W2＜W3C

★2.举重是我国的优势体育项目．一位身高180cm的运动员和一位身高160cm的运动员，在挺举项目中用相同时间把同样重的杠铃举起，如果他们对杠铃所做的功分别为W1

和W2，功率分别为P1

和P2，则下列关系式正确的是()B．W1>W2，P1>P2D．W1<W2，P1<P2A．W1＝W2，P1＝P2C．W1>W2，P1＝P2B考点2机械效率例2在探究“影响滑轮组机械效率的因素”时，小明同学用如图所示甲、乙两个不同的滑轮组来验证的猜想是：滑轮组的机械效率可能与()A.被提升物体的重力有关B.动滑轮的重力有关C.物体被提升的高度有关D.承重绳子的段数有关3.（槐荫一模）小明用两个相同的滑轮组成不同的滑轮组（如图所示），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滑轮组的机械效率

【例1】用如图

15－2－1所示的滑轮组在20s内将重600N的物体从地面竖直提高4m，所用拉力是250N．在这个过程中，求：

(1)有用功是多少？

(2)拉力的功率是多少？(3)滑轮组的机械效率是多少？图15－2－1＝＝200W.×100%＝60%.

解：(1)有用功

W有用＝Gh＝600N×4m＝2400J. (2)拉力做功

W总＝Fs＝250N×4m×4＝4000J拉力功率

P＝W总

4000J

t20s(3)滑轮组的机械效率η＝W有用

W总×100%＝2400J4000J

思维点拨：对重物做的功为有用功，拉力做的功为总功，拉力的功率即为总功的功率，不能把功率和机械效率混淆．

实验次数斜面的倾斜程度物块重力G/N斜面高 度h/m拉力F/N斜面长 度s/m机械效率η1较缓50.22.4141.7%2较陡50.53.2178.1%3最陡50.74.3181.4%斜面的机械效率

【例2】(2012年鸡西)如图

15－2－2，某实验小组的同学们在“探究斜面的机械效率”的实验中，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，收集了下表中的实验数据．图15－2－2(1)分析表中的数据可得出：斜面越缓越__________(填“省”或“费”)力．

(2)该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上棉布，使斜面变粗糙，保持斜面高和长分别是0.5m和1m，用弹簧测力计拉动同一物块沿斜面向上做匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数为4.5N，他们测得这种情况下斜面的机械效率为________．(3)把第4次实验数据与表中数据综合分析可得出：斜面的机械效率与________________和__________________有关．省55.6%斜面的倾斜程度斜面的粗糙程度4.现要利用斜面将木箱拉上汽车，下列做法中可以提高斜面机械效率的是()A.以较快的速度拉木箱B.以较慢的速度拉木箱C.减小斜面的倾斜程度D.增大斜面的倾斜程度

3.如图

所示，用弹簧测力计沿粗糙斜面匀速向上拉动木块．由图中数据可知，弹簧测力计示数为________N，斜面的机械效率为________；若将图中的斜面变陡，则该斜面的机械效率将________(填“变大”、“变小”或“不变”)．

683.3%变大考点3机械能及其转化例3(2013山东济南)体积相等的实心铜球和实心木球在水平地面上以相同的速度做匀速直线运动。铜球的动能为Ek铜，木球的动能为Ek木，已知铜的密度大于木头的密度，则()A.Ek铜>Ek木

B.Ek铜=Ek木C.Ek铜<Ek木

D.无法判断A4.建高楼时首先要打好地基。在同一土质中的处于相同高度的相同地桩，经打击后某一瞬时三个地桩所处的位置如图所示。由此可知，打桩时，三个重锤中_____锤的做功本领最大。如果A、B两锤的质量相同，则刚开始下落时，______锤所处的高度较大。

5．为探究重力势能的大小与什么因素有关，小明利用带有四个铁钉的小方桌、沙箱及质量不同的重物设计并进行了如图所示的实验．(1)实验中通过观察_____________来判断物体重力势能的大小．(2)要探究重力势能的大小与高度的关系应选择______和______进行分析比较．(3)乙和丙探究的问题是_____________________________.________方桌陷入沙中的深浅甲乙高度相同时，重力势能与质量的关系

机械能及其转化

★一中学生骑自行车下坡时，不蹬脚踏板恰好匀速向下运动．在此过程中，他的动能、势能和机械能的变化情况是()

A．动能不变，势能减小，机械能减小

B．动能增大，势能减小，机械能不变

C．动能减小，势能减小，机械能减小

D．动能不变，势能减小，机械能不变

A“嫦娥一号”返回舱在距离地面一定高度时，需要打开)降落伞减速，以便安全着陆．在返回舱减速下降的过程中( A．动能不变，势能减小，机械能不变

B．动能不变，势能减小，机械能减小

C．动能减小，势能减小，机械能减小

D．动能增大，势能减小，机械能不变

C速度、功和功率的有关计算

【例1】一列质量为1×103

t的火车，以180km/h的速度在平直轨道上匀速行驶1min，整列火车受到的阻力是9×103

N. (1)火车的牵引力多大？

(2)这段时间内，重力做了多少功？

(3)这段时间内，机车牵引力做了多少功？

(4)这段时间内，牵引力的功率多大？

思维点拨：使用计算公式时，要注意统一单位．计算某一个力做功的多少时，首先要判断物体是否在该力的方向上移动了距离，做了功才可以代入W＝Fs计算出结果．解：(1)火车在平直轨道上匀速行驶，有F牵＝f＝9×103

N.(2)火车没有在重力的方向上移动距离，重力没有做功，即WG＝0.(3)v＝180km/h＝50m/s，t＝1min＝60ss＝vt＝3×103

mW牵＝F牵

s＝9×10