《功和机械能》复习.doc

第十五章 功和机械能复习2012年2月27日 2月29日【基础知识】请同学们对照课本，理顺知识，认真复习，理解记忆。一、功：1、力学里所说的功包括两个必要因素：一是 ；二是物体在 。 不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。巩固：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。（原因是足球靠 惯性 飞出）。2、力学里规定：功等于 。 公式： 3、功的单位： ，1J= 1Nm 。 把一个鸡蛋举高1m ，做的功大约是0.5 J 。4、功的原理：（1）内容： 。（2）说明：（请注意理想情况功的原理可以如何表述？） 功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。 功的原理告诉我们：使用机械要省力必须费 ，要省距离必须费 ，既省力又省距离的机械是没有的。 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。 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）（3）应用：斜面理想斜面：斜面光滑理想斜面遵从功的原理；理想斜面公式：FL=Gh 其中：F：沿斜面方向的推力；L：斜面长；G：物重；h：斜面高度。如果斜面与物体间的摩擦为f ，则：F L = f L + G h；这样F做功就大于直接对物体做功Gh 。【中招试题选】1、一个质量为50kg的人从一楼走上三楼，他克服重力做的功大约为_J。2、重100牛的物体由于惯性在光滑的水平面上匀速前进4米，外力做功为_焦，重力做功为_焦。3、用10牛的拉力使重80牛的物体在水平地面上做匀速直线运动,通过的路程为15米，则物体受到的摩擦力大小为_牛，拉力所做的功为_焦。4、举重运动员在比赛时，第一阶段把120kg的杠铃举过头顶，第二阶段使杠铃在空中稳定地停留3s，三名裁判都亮出了白灯，说明举重成功，关于举重运动员对杠铃做功的说法中，正确的是 （ ）A、在第一阶段内没有做功 B、在第二阶段内没有做功 C、在两个阶段内一直都在做功 D、在两个阶段内一直没有做功5、一个人用同样大小的水平方向的力拉着木箱，分别在光滑和粗糙两种水平地面上前进相同的距离，关于拉力所做的功，下列说法中正确的是 （ ） A、在粗糙地面上做功较多 B、在光滑地面上做功较多C、两次做功一样多 D、条件不够，无法比较两次做功的多少6、小明用100N的力将重50N的铅球掷出10m远，则在铅球抛出的过程中，人对铅球所作的功是： （ ）A.1000 J B.500 J C.0 J D.1500 J7、一个小孩将10N的蓝球举高1m，并水平跑动4m，则小孩做的功为（）A、10J B、15J C、14J D、无法确定8、在100牛拉力作用下，重200牛的物体在水平地面上前进2米时，拉力对物体做的功 （ ） A：一定等于200焦 B：一定等于400焦C：不一定等于200焦 D：以上说法均不对二、机械效率：、有用功：定义：对人们有用的功。计算公式：W有用 G h（提升重物） 或W有用=W总W额 或 W有用 = W总 2、额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功。计算公式：W额 = W总W有用 或 W额 = G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）或W额 = f L （斜面）3、总功： 定义：有用功加额外功或动力所做的功。计算公式：W总 = F S 或W总=W有用W额 或W总=W有用 在使用斜面时：W总 = f L + G h 或W总 = F L4、机械效率： 定义：有用功跟总功的比值。W有用W总 =G hF L=G hF S=G hF h=GF=G hF S=G hF 2 h=G2 F=G hF S=G hF n h=Gn F= 公式： 斜 面： 定滑轮： 动滑轮： 滑轮组： 由于 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。某滑轮机械效率为60%，表示有用功占总功的60% 。 提高机械效率的方法：减小机械自重、定时润滑减小机件间的摩擦。5、机械效率的测量： 原 理：_ 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 器 材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需 刻度尺、弹簧测力计。 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。结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：A 动滑轮的质量。（越重，个数越多，）则额外功相对就多，效率越低。B 提升重物质量。越重，做的有用功相对就多。效率越高。C 摩擦。若各种摩擦越大做的额外功就多，效率越低。绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。【中招试题选】1、用三种方法把砂子运上三楼，如右图所示，根据图中数据算出三种方法所做有用功的大小均为_；其中一种方法做的总功最多，等于_，其效率为_。2、下列叙述中能够提高机械效率的是： （ ）A、增加有用功； B、减小机械间的摩擦； C、减小总功； D、使用最省力的机械。3、一个滑轮组经过改进后提高了效率，将同一重物匀速升高同样的高度改进后与改进前相比较： （ ）A、做的总功减少了 B、做的有用功减少了C、做的额外功增多了 D、每股绳子的拉力增大了4、规格完全相同的滑轮，用相同的绳子绕制成图中所示的甲、乙两个滑轮组，分别提起重G1和G2的两个物体，比较它们的省力情况和机械效率高低时，下列说法中正确者为 （ ） A：甲较省力、乙的机械效率较高B：乙较省力、甲的机械效率较高C：甲较省力、甲、乙的效率相同D：甲较省力、它们的效率无法比较5、如右图所示是小亮同学测斜面机械效率的装置图，下表是小亮同学设计的记录表格。分析表中的实验数据，你能得到哪些结论？（要求写两条）斜面倾斜程度小车得量G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N斜面长s/m有用功W有/J总功W总/J机械效率较缓100.1311333较陡100.2412450最陡100.3513560(1)_；(2)_。三、功率：1、定义： 2、物理意义：表示 的物理量。3、定义公式：P=_， 推导公式：P = _ 4、单位：基本单位 ，常用单位 换算：1kW= W 某小轿车功率66kW，它表示： 5、机械效率和功率的区别：功率和机械效率是两个不同的概念。功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。【中招试题选】1、甲同学体重600牛，乙同学体重500牛，他们进行登楼比赛，甲跑上五楼用30秒，乙跑上五楼用24秒，则_同学做功较多，_同学的功率较大。2、为了测定某个同学登上三楼的功率，需要的器材为_、_、_，应测的物理量为_、_、_，用测出的物理量写出计算登楼功率的计算式_。3：拖拉机在耕地时要比在公路上运动时慢得多，这是因为拖拉机耕地时放慢速度是这了_。4、下列判断中正确的是 （ ）A：不可能有省力但不省功的机械 B：不可能有机械效率高但功率小的机械C：不可能有做功快但做功少的机械 D：不可能有既省力又省功的机械5、下列说法中正确的是（ ）A、机械效率越大的机械做功越快 B、功率越大的机械做功越多C、机械效率越大的机械，功率越大D、机械效率越大的机械有用功在总功中的比例越大6、下列说法中正确的是 （ ）A：机械效率越高的机械做功越快 B：做功越多的机械，机械效率越高C：功率越大的机械做功越多 D：做功越快的机械功率越大四、机械能(一)、动能和势能1、能量：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能理解：能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量。 一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已经做功”如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功。也不一定要做功。2、知识结构：机械能势能重力势能定义：物体由于被举高而具有的能量。决定其大小的因素：物体质量越大、举得越高，势能就越大弹性势能定义：发生弹性形变的物体具有的能量。决定其大小的因素：物体弹性形变越大、弹性势能就越大动能定义：物体由于运动而具有的能量 决定其大小的因素：物体速度越大、质量越大，动能就越大3、探究决定动能大小的因素： 猜想：动能大小与物体质量和速度有关； 实验研究：研究对象：小钢球 方法：控制变量、转换法 实验中如何判断动能大小：看木块被推动距离的远近 （转换法） 如何控制速度不变：使钢球从同一高度滚下，则到达斜面底端时速度大小相同； 如何改变钢球速度：使钢球从不同高度滚下；分析归纳：保持钢球质量不变时结论：运动物体质量相同时，速度越大动能越大；保持钢球速度不变时结论：运动物体速度相同时，质量越大动能越大； 得出结论：物体动能与质量和速度有关；速度越大动能越大，质量越大动能也越大。物体质量m/kg速度v/(m.s-1)动能E/J牛约600约0.5约75中学生约50约6约900练习：右表中给出了一头牛漫步行走和一名中学生百米赛跑时的一些数据：分析数据，可以看出对物体动能大小影响较大的是 速度你判断的依据：人的质量约为牛的1/12，而速度约为牛的12倍此时动能为牛的12倍说明速度对动能影响大动能转化转化势能弹性势能重力势能(二)、动能和势能的转化1、知识结构：2、动能和重力势能间的转化规律：质量一定的物体，如果加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能；质量一定的物体，如果减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能；3、动能与弹性势能间的转化规律：如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能；如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。4、动能与势能转化问题的分析：首先分析决定动能大小的因素，决定重力势能（或弹性势能）大小的因素看动能和重力势能（或弹性势能）如何变化。还要注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大如果除重力和弹力外没有其他外力做功（即：没有其他形式能量补充或没有能量损失），则动能势能转化过程中机械能不变。题中如果有“在光滑斜面上滑动”则“光滑”表示没有能量损失机械能守恒；“斜面上匀速下滑”表示有能量损失机械能不守恒。【中招试题选】1：抛到空中的排球具有_能和_能，统称为_能。2：正在天空中飞行的飞机具有_能。3：物体在匀速下落的过程中，它的_能逐渐减小。4：洒水车沿街道匀速行驶，将水洒向路面，在此过程中它的动能将_，这是因为_。5：李白曾用“飞流直下三百尺，疑是银河落九天”的诗句描述庐山瀑布的壮观。从物理学的角度来看，飞流直下的瀑布蕴藏着巨大的_。6：当小孩从滑梯上匀速滑下的过程中，孩子的机械能将_。7：弹簧门推开后会自动关闭，从能量的角度来解释是因为_ _ 。8：拉弓射箭时，弓拉得越弯，箭就射得越远，这是因为_。9：骑自行车下坡时脚不蹬脚踏板速度也会越来越快，这是因为_。10：骑自行车上坡前要加紧蹬几下增大车速，其目的是为了_，上至半坡时往往又走“S”形路这是为了_。11、下列说法中正确的是 （ ）A、物体运动的速度越大，它受到的动力越大，惯性也越大B、骑自行车的人上坡前加紧蹬几下，这是为了增大惯性C、一个小孩从滑梯上加速滑下，他的动能增加，势能减小D、若运动的物体不受任何力的作用，它的速度将慢慢变小，最终停下来。12、滚摆运动过程中，每次上升的高度逐渐降低，对此以下说法中错误的是 （ ）A：滚摆运动到最高处时，动能为零；B：滚摆下落过程中重力势能转变为动能；C：滚摆运动进程中克服阻力做功，机械能不断减小；D：滚摆运动过程中它的重力势能不变。13、一架匀速上升的直升飞机，它的 （ ）A、动能增加，重力势能不变； B、动能不变，重力势能增加C、动能和重力势能都增加； D、动能不变，机械能也不变。14、下列自然灾害中，主要有机械能造成的破坏的是 （ ）A、大火烧毁房屋；B、干旱使庄稼枯死； C、洪水冲垮堤坝；D、汽油燃烧爆炸。15、物体处在二力平衡的条件下，下面说法中错误的是 （ ）A：运动状态保持不变 B：机械能可能增大C：机械能一定不变 D：动能必定不变16、如图l6所示，是“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置。(1)实验中通过观察 的大小，来判断小球动能的大小。(2)实验中为了研究动能大小与质量的关系需要控制小球撞击时的速度不变，具体的控制方法是 。(3)质量和速度谁对动能的影响较大呢?小文所在的物理兴趣小组借助速度传感器和其他仪器得出了两组数据如表一和表二所示。表一(钢球撞击时的速度为v=8cms) 表二(钢球质量为m：100g)序号l钢球撞击速度 vcm.s-1木块滑行距离s/cm1 8 102 16 403 24 90 序号钢球质量m/g，木块滑行距离scm1 100 102 200 203 300 30分析这两组数据可以得出： 对物体的动能影响较大依据是 。【拓展练习】1、如图，用F=200牛的拉力拉着物体A以3米/秒的速度在水平地面上匀速运动，则物体B运动的速度为_米/秒，若物体B与水平面间的摩擦力大小为90牛，则水平地面对物体A作用的摩擦力大小为_牛，拉力F的功率为_瓦。2、如右图所示，建筑工人用250N的拉力沿竖直方向匀速拉起400N的重物，重物上升4m所用时间为25s，此过程中拉力的功率为_w，滑轮的机械效率是_。（动滑轮的图）3、为了省力，工人师傅常用斜面把物体搬运到汽车上。设斜面长为s，高为h，把重为G的物体沿斜面匀速推到车上所用力的大小为F，则搬运物体所做的有用功为 ，该斜面的机械效率为 100%（用题中代表各物理量的字母表示）。4、在中招体育测试中，李强的跳绳成绩是lmin跳180次。他的质量为50kg，每次跳起的高度约为6cm，他跳绳时克服重力做功的平均功率约为 W。(g取10Nkg)5、迎世博晚会上，彩色气球伴随欢庆的乐曲匀速上升，在此过程中，气球的（ ）A动能转化为势能，机械能不变 B动能转化为势能，机械能增大C动能不变，势能增大，机械能增大 D动能不变，势能不变，机械能不变6、如图7所示，用F=50N的水平拉力，通过一个动滑轮，使重为200N的物体A水平向右匀速移动了3m，在这个过程中 （ ）A拉力F做了150J的功B拉力F做了300J的功C重力做了600J的功D重力做了1200J的功7、“中原福塔”河南广播电视塔(图6)是世界上第一高钢塔。周日小李乘电梯登塔观光，下列有关说法中正确的是（ ）A广播电视塔足利用电磁波来传递信号的 B宽大的塔基底座是为了减小塔对地面的压力 C小李乘电梯匀速上升时，其动能转化为势能 D小李乘电梯匀速上升时他的重力与他对电梯的压力是平衡力 8、随着人民生活水平的提高，电动自行车已进入千家万户。小明家新买的某种型号电动自行车的主要技术参数如表中所示。整车质量40kg电机额定功率240w额定工作电压48V最大车速20kmh（1）电动自行车在构造上利用了很多物理知识，请你仿照例句，另外写出一条不同的构造与原理。示例：车座做成宽大的马鞍状，是通过增大受力而积来减小压强。答： 。（2）该车以额定功率行驶时，通过电机的电流为多大？（3）电动自行车行驶时所受的阻力为人车总重的0.04倍，电机能把80的电能转化为克服阻力做功。质量为60kg的小明骑着这辆电动车，在平直公路上以额定功率匀速电动行驶10min，通过的路程是多少?(g取10Nkg)10、在新农村建设中，为将批建材运到10 m高的施工处，工人利用如图17所示的滑轮组提升建材。装置中动滑轮重100N，工人每次匀速提升一箱重400N的建材，不计绳重和摩擦。试问：(1)每次提升