初三功和机械能.doc

功和机械能复习提纲一、功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。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）。3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。4功的单位：焦耳，1J=1Nm。把一个鸡蛋举高1m，做的功大约是05J。5应用功的公式注意：分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；公式中S一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。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。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：（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距离，要省距离必须费力，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：FL=fL+Gh；这样F做功就大于直接对物体做功Gh。例 下列情况中，力对物体做了功的是（ ）A、起重机吊着工件静止在空中B、小刚用300N的力提一桶水在平直路上行走100mC、木块在水平光滑的冰面上匀速直线运动D、小明用力推行李车使车在水平路面上前进练习：1、小强用1000N的水平推力将重3000N的小车沿水平路面移动了500m，小强的推力做功_J，重力做了_J的功。2、一名装卸工人将质量为100kg的油桶,沿长5m、高1m的斜面推上货车,不计桶与斜面间的摩擦,这名工人所用的推力为 N,推力做功 J。3、用动力臂是阻力臂2倍的轻质杠杆将重400N的货物抬高20cm，手向下压杠杆的力为200N，手下降的高度为 cm，人对杠杆做了 的功，若不使用杠杆，直接用手做功为 J，比较可得出结论： 。4、马拉着质量为2000kg的车在平直的公路上前进了200m，做了2105J的功，则马对车的拉力为 。5、船在水面上匀速前进，受到重力、浮力、牵引力和阻力的作用，其中对船做功的是 。A、重力B、浮力C、牵引力D、阻力6、使用自重可以忽略的动滑轮提起重100N的重物，人对绳子做功200J，则绳子自由端移动的距离为（ ）A、1m B、2mC、3m D、4m三、机械效率1有用功：定义：对人们有用的功。公式：W有用Gh（提升重物）=W总W额=W总斜面：W有用=Gh2额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功。公式：W额=W总W有用斜面：W额=fL3总功：定义：有用功加额外功或动力所做的功公式：W总=W有用W额=FS= W有用斜面：W总= fL+Gh=FL4机械效率：定义：有用功跟总功的比值。公式： 斜 面： 定滑轮：动滑轮：滑轮组：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、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、动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。B、提升重物越重，做的有用功相对就多。C、摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。例1：一个工人用图14-2所示的滑轮组提升2000N的货物，所用拉力为800N，绳子自由端10S内拉下了10m，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）A、总功是8000J，效率为40%B、有用功是2000J，效率为40%C、有用功是8000J，效率为62.5%D、总功是8000J，效率为62.5% 剖析如何判断有用功，额外功、总功是解机械效率有关问题的关键。凡是用机械来升高物体的，使物体升高所做的功为有用功；且有W有=Gh。凡是动力所做的功就是总功；且有W总=FS由图分析可知，该滑轮组有4段绳子承担总重，所以S=4h，h=s/4=10m/4=2.5mW有=Gh=2000N2.5m=5000JW总=FS=800N10m=8000J图14-2=W有/W总=5000J/8000J100%=62.5% 例2：沿着长10m，高2m的斜面，将重2000N的物体匀速推上去，若不计斜面的摩擦力，拉力应多大？若考虑斜面的摩擦力，所用拉力是500N，有用功是多少？总功是多少？斜面的机械效率是多少？解答：400N4000J5000J80%剖析若不考虑斜面摩擦力时，可以利用W人=W机，求出拉力F，根据FL=Gh得：F=Gh/L=2000N2m/10m=400N若考虑斜面摩擦，目的是将物体提高，有用功应是W有=Gh，总功应是W总=FL，则：W有=Gh=2000N2m=4000JW总=FL=500N10m=5000J=W有/W总=4000J/5000J100%=80%练习：1、沿着5m长的斜面把重200N的物体推到2m高处，推力是120N，则总功是 ，有用功是 ，额外功是 ，该斜面的机械效率是 。2、小华用动滑轮在10s内将重400N的货物匀速提高2m，所用拉力为250N，则在该过程中小华所做总功为 ，有用功为 ，机械效率为 ，小华做功的功率为 ，若不计绳重及摩擦，该动滑轮的重力为。3、一个工人用图14-3所示滑轮组提起2000N的货物，滑轮组的效率为80%，当绳子自由端被拉下4m时，这个工人做功 J，所用拉力为 N。4、测量动滑轮机械效率的实验中，需要测量的物理量是 、 、 、 ，然后根据公式 计算出机械效率。5、用定滑轮、动滑轮、滑轮组分别提升同样重的物体，（若不计绳重及摩擦），其中机械效率最大的是（ ）A、定滑轮B、动滑轮C、滑轮组D、一样大6、关于机械效率，下列说法正确的是（ ）A、越省力的机械，其机械效率越高B、机械效率越高的机械，做功越多C、做有用功越多的机械，其机械效率越高图14-3D、做同样的功，额外功越少，机械效率越高四、功率1定义：单位时间里完成的功。2物理意义：表示做功快慢的物理量。3公式：4单位：主单位W；常用单位kW mW 马力。换算：1kW=103W 1mW=106 W 1马力=735W。某小轿车功率66kW，它表示：小轿车1s内做功66000J。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。例1 如图14-5所示，在水平拉力F的作用下，使物体m沿水平地面匀速直线运动，若滑轮与绳子质量及摩擦不计，已知物体m与地面间的摩擦力为100N，物体的运动速度为1m/s，那么拉力大小F和拉力的功率P的大小，下列说法正确的是（ ）A、拉力F大小为200NB、拉力F大小为50NC、拉力功率P大小为100WD、拉力功率P大小为50W 例2 某人用600N的水平推力，在半分钟内，将重400N的物体沿水平路面向前移动15m，重力对物体做功_J，人的水平推力对物体做的功为_J，推力对物体做功的功率为 W。练习：1、举重运动员在2s内把1800N的杠铃举高2m，他对杠铃做了_J的功，做功的功率为_W。2、在学校跳绳比赛中，王红同学1min跳了120次，每次跳起的高度为5cm，已知她的质量为40kg，那么王红跳绳一次所做的功为_J，其平均功率为_W。3、甲、乙两台机器，甲的功率比乙的功率大，则（ ）A、甲比乙做功多B、甲比乙做功快C、甲比乙做功少D、甲、乙做相同的功时甲用时间较多4、如图146是甲、乙两物体做功与所需时间的关系图象，由图可知，甲物体的功率P甲与乙物体的功率P乙的大小关系是（ ）A、P甲P乙B、P甲=P乙C、P甲P乙D、无法确定5、关于机器的功率，下列说法中正确的是（ ）A、机器的功率越小,做功越慢B、机器的功率越大，做功越多C、机器的功率越小，机械效率越少图14-6D、机器的功率越大，做的有用功越多6、“五一”假期，小林和爸爸一起去登山，小林用了15分钟，到达山顶，爸爸用了20分钟到达山顶，爸爸的体重是60kg，小林的体重是40kg，则小林与爸爸的登山功率之比为多少？五、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：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。如何判断动能大小：看小钢球能推动木块做功的多少。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。4机械能：动能和势能统称为机械能。理解：有动能的物体具有机械能；有势能的物体具有机械能；同时具有动能和势能的物体具有机械能。（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。（三）水能和风能的利用 1知识结构：2水电站的工作原理：利用高处的水落下时把重力势能转化为动能，水的一部分动能转移到水轮机，利用水轮机带动发电机把机械能转化为电能。例题：1、水电站修筑拦河大坝的目的是什么？大坝为什么要设计成上窄下宽？答：水电站修筑拦河大坝是为了提高水位，增大水的重力势能，水下落时能转化为更多的动能，通过发电机就能转化为更多的电能。练习：1、中国跳水队被人们称为“梦之队”，跳水运动员跳水时的情景，运动员在离开跳板到落入水的过程中（ ）A、运动员的动能一直增大，机械能不变B、运动员的重力势能一直减小，机械能不变C、运动员的动能先减小，后增大，机械能不变D、运动员的重力势能先减小后增大，机械能增大2、骑自行车上坡前，往往要加紧蹬几下，加大速度，增加自行车上坡时的 ，上坡时，这些 转化为 ，车就容易上到高处。3、“会挽雕弓如满月，西北望，射天狼”的诗句表达了诗人苏轼企望为国御敌立功的壮志，拉弯的弓箭射出去，这一过程中能量的转化情况是 转化为 。4、2003年3月20日，美英联军调用大量空降部队对伊拉克实施军事打击。在空降兵离开机舱，尚未打开降落伞的一段时间里，他们在空中加速下降。若不计空气阻力，那么在这段时间里，空降兵的重力势能 ，动能 ，机械能。5、下列过程中，属于动能转化为势能的是（ ）A、雪撬从山坡上滑下B、推开的弹簧门自动关闭C、人造地球卫星从近地点向远地点运动D、雪滴从空中落下单 元 检 测一、填空题1、如图14-17所示：用滑轮组拉着一只木块P沿水平面以0.5m/s的速度匀速向右运动，此时弹簧测力计的读数为4N，若每只滑轮重1N，绳与滑轮间的摩擦不计，则该滑轮组的机械效率为 ，在2s内拉力F做的功为 J。图14-172、如图14-18所示的动滑轮把重为100N的物体匀速提升1m。若不计轮重和摩擦，拉力F为 N；若不计摩擦，轮重为50N，则拉力F为 N，滑轮的机械效率为。图14-183、如图14-19所示，某同学在做俯卧撑运动，可将他视为一个杠杆。他的重心在A点，重力为500N，那么他将身体撑起，双手对地面的压力至少 N。若将他在1min内做了30个俯卧撑，每次肩部上升的距离均为0.4m，则他的功率至少为 W。图14-194、小婷跳绳时所穿鞋的总质量为0.4kg,她1min跳绳180次,假定每次双脚抬离地面的最大高度均为5cm，则每上升一次,她对鞋所做的功为 J。跳跃时若上升所用的时间占每次跳跃时间的3/10，则每上升一次，她对鞋做功的平均功率为 W（g=10N/kg）5、正常人的心脏推动血液流动的功率约为1.5W，那么在一天时间内心脏做功 J，如果心脏每分钟跳动60次，那么每跳动一次做功 J。6、甲、乙两位同学分别把同样重的木头从一楼搬到三楼，甲用的时间比乙用的时间长，两个人对木头做功的大小关系是W甲 W乙（选填“”）、“”、“”，对木头做功快的是 同学。7、我们可以用两种方法来判断物体做功的快慢。图表示用挖掘机挖土与人力挖力做功的快慢不同，它所用的判断方法是：做功时间相同，比较做功多少，另一种的判断方法是：_相同，比较。二、选择题1、物体受平衡力作用时，下列说法正确的是（ ）A、物体的机械能可能增大B、物体的动能可能增大C、物体的势能一定不变D、物体机械能一定不变2、在一次体育课上，甲、乙两同学进行爬竿比赛。甲从某一位置匀速爬到竿顶用时9s，乙从同一位置匀速爬到竿顶用时10s，若甲、乙两人体重之比是6：5，则他们爬竿的功率之比为P甲：P乙是（ ）A、4：3B、3：4C、27：25D、25：273、司机开车上坡前，往往加大油门，以提高汽车的速度，这是为了（ ）A、增大动能B、增大势能C、增大惯性D、减少阻力4、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。若自行车所受路面的阻力约为人和车总重力的0.05倍，则通过该段公路时，小敏同学蹬车的功率约为（ ）A、150WB、300WC、1500WD、3000W7、关于机器的功率，下列说法中正确的是（ ）A、机器的功率越小,做功越慢B、机器的功率越大，做功越多C、机器的功率越小，机械效率越少D、机器的功率越大，做的有用功越多8、如图14-21所示，在水平拉力F作用下，使重40N的物体A匀速移动5m，物体A受到地面的摩擦力为5N，不计滑轮、绳子的重力及滑轮与绳子间的摩擦，拉力F做的功为（ ）A、50J B、25JC、100J D、200J图14-219、一物体沿斜面匀速下滑，物体的（ ）A、动能增加，势能减小B、动能不变，势能减小C、动能和势能都减小D、机械能的总量保持不变三、实验题1、某