机械与人-功-复习讲义

机械与人〔下〕一：知识点梳理一、功：〔W〕1、力学里所说的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。2、不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。3、功的大小：力学里规定功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。公式：W=FS应用功的公式要注意：①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；②公式中S一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。③功的单位“焦”〔牛·米=焦〕，不要和力和力臂的乘积〔牛·米，不能写成“焦”〕单位搞混4、功的单位：焦耳，1J=1N·m。举例：把一个鸡蛋举高1m，做的功大约是0.5J。二、功的原理：1、内容：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：使用任何机械都不省功。2、说明：①功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。②功的原理告诉我们：使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。③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省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。④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〕理想机械：使用机械时，人们所做的功〔FS〕=直接用手对重物所做的功〔Gh〕三：功率：〔P〕1、定义：单位时间内物体做功的多少叫做功率。2、物理意义：表示物体做功快慢的物理量。PPWt=3、公式：P=Fv4、单位：主单位：瓦特〔简称瓦〕符号：W常用单位：千瓦符号：kW单位关系：1KW=1000W四、机械效率：１、有用功：使用机械时，对人们有用的功叫做有用功。公式：W有用＝Gh〔提升重物〕=W总－W额=ηW总水平拉动物体时：W有用＝fS(f为物体水平移动时受到的摩擦力)斜面：W有用=Gh〔h为斜面的高〕2、额外功：使用机械时，并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功。公式：W额=W总－W有用=G动h〔忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组〕斜面：W额=fL〔f为物体在斜面上受到的摩擦力，L为斜面的长〕3、总功：动力对机械所做的功疾走做总功，它等于有用功加上额外功。公式：W总=W有用＋W额=FS=W有用／η斜面：W总=fL+Gh=FL4、机械效率：有用功跟总功的比值叫做机械效率。ηη=η=η===η===η===斜面：定滑轮：动滑轮：滑轮组：〔2〕有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。通常用百分数表示。〔3〕提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。5、机械效率的测量：ηη总.2m/s==(2)应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S(3)器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。(4)步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。(5)结论：影响滑轮组机械效率上下的主要因素：①动滑轮越重，个数越多那么额外功相对就多。②提升重物越重，做的有用功相对就多。③摩擦，假设各种摩擦越大做的额外功就多。(说明：绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。)五：机械能：能量：如果一个物体能够对别的物体做功，我们就说这个物体具有能量。物体做功的过程就是能的转化过程。能的单位：焦耳〔简称焦〕符号：J机械能：动能和势能统称做机械能。〔1〕动能：物体由于运动具有的能叫做动能。影响动能大小的因素：物体的动能与物体的质量和速度有关，物体的质量越大，速度越大，物体具有的动能就越大。〔2〕势能：势能分为重力势能和弹性势能。A：重力势能：物体由于被举高而具有的能叫做重力势能。影响因素：物体被举得越高，质量越大，具有的重力势能就越大。B：弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。影响因素：物体的弹性形变越大，具有的弹性势能就越大。3、能的转化：动能和势能之间可以相互转化。二：重点、难点突破功：全国足球联赛正在剧烈地进行中，场上一名队员用600N的力，一脚把重约4N的足球踢了40m远，那么足球在空中飞行前进40m的过程中，这名队员对足球做的功为〔〕A0B80JC12000JD12080J解析：根据做功的两个必要因素可知，人在用脚踢球的一瞬间对足球做功，当足球离开人的脚向前飞行的过程中，人不再对足球施加力的作用，因而足球在空中飞行40m的过程中，人不对足球做功。答案：A小练习：1、举重运发动把120kg的杠铃在2s内举高2m，在空中又停留5s，他在这5s内的功率是()A．235.2WB．0C．1179WD．196W．2、用水平力F拉着重为100N的物体，在水平地面上向左匀速移动了5m，物体所受地面的摩擦力大小为20N，那么〔〕A.重力做的功是500JB.拉力大小为100NC.拉力大小为120ND.拉力做的功为100J答案:1、B2、D2、功率：例2、以下说法正确的选项是()A．做功越多，功率一定越大B．做功时间越短，功率一定越大C．功率是单位时间内完成的功D．机械效率越大，功率一定越大解析：功率是反映物体做功快慢的物理量，物体做的功多，功率不一定就大，还要看做这些功所用的时间多少，同理做功时间短功率也不一定就大，应选项A和B都是错误的；功率和机械效率是两个不同的物理量，两者之间没有什么关系，因而选项D也是错误的。答案：C小练习：1、一台机器的功率是750W，它表示的意思是()A．这台机器做功750J；B．这台机器在1min内做功750J；C．这台机器在1s内做功750W；D．这台机器在1s内做功750J．2、某同学用50Ｎ沿斜面的力将一质量为20kg的物体，从斜面底端匀速拉到斜面顶端,如果斜面长5m，高1m，拉力作用的时间为5s，那么该同学所做的功为_________J,功率为_____W．3、为了增强免疫力抵御H1N1甲型流感，星期天小明和爸爸一起去登山．小明用了20min登上山顶，爸爸用了25min登上山顶，爸爸的体重是小明的1.5倍，那么小明与爸爸登山时所做功的功率之比是〔〕A．5∶6B．6∶5C．15∶8D．2∶3答案：1、D2、250503、A3、机械效率：图4例3、某同学用自制的滑轮组来提起450N的重物，如图4，绳子自由端拉力F=200N，重物以0.2m/s的速度匀速上升，不考虑绳重和摩擦，那么拉力做功功率和该滑轮组的机械效率分别等于〔〕图4A.120W、80%B.100W、75%C.120W、75%D.100W、80%解析：由于该滑轮组有三股绳子吊着物体，所以绳子末端拉过的距离是物体上升高度的三倍，绳子末端的移动速度也是物体商行生速度的三倍，即V绳=3V物=0.6m/s拉力做功的功率为：F=W/t=FS/t=F×S/t=Fv=200N×0.6m/s=120wη总.2m/sη总.2m/s==答案：C小练习：1、以下关于机械效率说法正确的选项是〔〕A．机械做功越快，机械效率就越高B．省力越多的机械，机械功率越大C．单位时间做功越多的机械，效率越高D．额外功在总功中占比例越小的机械效率越高F甲GF乙G甲乙2、如图〔不计绳重与摩擦，且动滑轮重G动小于物重G〕，用它们分别将重相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度，所用的拉力分别为F甲、F乙，它们的机械效率分别为F甲GF乙G甲乙A．F甲＞F乙B．F甲＜F乙C．η甲＜η乙D．η甲=η乙答案：1、D2、A机械能：例4、如下图，小松妈妈去百货大楼购物，自动扶梯把她从一楼匀速送到二楼的过程中，她的〔〕A、动能增大，势能增大，机械能增大B、动能增大，势能增大，机械能不变C、动能不变，势能增大，机械能不变D、动能不变，势能增大，机械能增大解析：要判断物体的动能大小变化情况，必须看其质量和速度是否发生变化，小松妈妈在此过程中，质量不变，运动速度也保持不变，因而动能不变；物体的重力势能大小跟物体质量和高度有关，由于小松妈妈的高度增加了，所以她的重力势能增大；总的接新娘等于动能加势能，所以机械能也睁增大。答案：D小练习：1、将一支有弹力后盖的圆珠笔按在桌面上，松手后会发现圆珠笔将竖直向上跳起，在圆珠笔从松手到上升至最高点的过程中，有关能量的转化的分析，正确的选项是〔〕A动能——重力势能——弹性势能B弹性势能——重力势能——动能C弹性势能——动能——重力势能D重力势能——动能——弹性势能2、运发动射箭时用力将弓拉开，在放开箭的瞬间，弓的能转化为箭的能，箭在空中向上飞行的过程中，箭的能增大。答案：1、G2、弹性势能动能重力势能三：综合训练一：填空题：1、木块在大小为2N的水平拉力作用下，10s内在水平面上沿拉力方向前进1m，拉力做功为________J，功率为_______w；假设木块重5N，在此过程中重力对木块做功为________J。2、某同学用20牛的水平推力把重100牛的箱子沿水平地面移动10m，他对箱子所做的功是_______J，如果他推箱子所用的时间是4s，这段时间他的功率是________W．3、如图(甲)所示，小华同学用水平力F拉着木箱在水平方向上运动了距离L，那么小华对木箱所做的功为W1=_______.小昕同学沿如图(乙)所示的斜面用同样大小的力F拉着同一木箱在力的方向上运动了距离L，小昕对木箱所做的功为W2.那么W2W1(填“>”、“<”或“=”).F图124．在水平桌面上放一个200N的重物，现用如图12所示装置将物体匀速拉动，物体与桌面的摩擦力是48N，假设滑轮组的机械效率为80%，那么水平拉力F为______N。绳子自由端移动速度为0.F图12。5、如下图，某同学用一滑轮组〔绳动滑轮的重力及摩擦均不计〕，在2min内把重为G＝300Ｎ的物体举高2m，那么，这一过程中他做的功是____J，他做功的功率是_________W．6、用180Ｎ的水平力拉车在1min内使重是300Ｎ的物体沿水平方向匀速前进20m，重力做的功是_____J，拉力做的功是_____J，拉力的功率是_______W．7、运发动射箭时用力将弓拉开，在放开箭的瞬间，弓的能转化为箭的能，箭在空中向上飞行的过程中，箭的能增大。8、2009年11月9日为纪念推倒德国柏林墙20周年，德国人民在原址举行“1000块多米诺骨牌”活动(按一定距离拌列的骨牌，碰倒第一块骨牌后，其它所有骨牌会依次倒下)，其中的物理原理是:骨牌倒下时，转化为，这局部能量就转移给下一张骨牌，下一张骨牌倒下时具有的能量更大，骨牌被推倒的速度越来越快。(选填“动能”、“重力势能”)10、如下图，斜面长4m，高1m，机械效率75%，物体A重900Ｎ，用拉力F将物体以0.1m／s的速度沿斜面匀速推到顶端，那么(1)拉力的大小是___Ｎ；(2)拉力的功率是______W；(3)拉力做的功是___________J．二：选择题：1、如下图的四种情景中，人对物体做功的是：〔〕2、以下关于功率和机械效率的说法中，正确的选项是〔〕

(A)功率大的机械，做功一定多(B)做功多的机械，效率一定高

(C)做功快的机械，功率一定大(D)效率高的机械，功率一定大F3、如下图，用水平力F拉着重为100N的物体，在水平地面上向左匀速移动了5m，物体所受地面的摩擦力大小为20N，那么〔〕FA.重力做的功是500JB.拉力大小为100NC.拉力大小为120ND.拉力做的功为100J4、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。假设自行车所受路面的阻力约为人和车总重力的0.05倍，那么通过该段公路时，小敏同学蹬车的功率约为〔〕A．150WB．300WC．1500WD．3000W5、雅典奥运会上，我国选手唐功红最后一次挺举，成功举起了182.5公斤的哑铃，夺得金牌，如果她完成一次挺举需要2.5s，那么她在此过程中的功率大约是〔〕A.150wB.1500wC.15000wD.150000w6．以下关于机械效率说法正确的选项是〔〕A．机械做功越快，机械效率就越高B．省力越多的机械，机械功率越大C．单位时间做功越多的机械，效率越高D．额外功在总功中占比例越小的机械效率越高图47、某同学用自制的滑轮组来提起450N的重物，如图4，绳子自由端拉力F=200N，重物以0.2m/s的速度匀速上升，不考虑绳重和摩擦，那么拉力做功功率和该滑轮组的机械效率分别等于〔〕图4A.120W、80%B.100W、75%C.120W、75%D.100W、80%8、功率相等的甲、乙两辆汽车，在相等时间内甲、乙两车通过的距离之比是2：1，那么()A．甲、动两汽车牵引力之比为1：2；B．甲、乙两汽车做功之比为1：2；C．甲、乙两汽车速度之比为1：2；