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文档简介
1、1 j=1 nmt第十一章功和机械能第 1 节 功1、功的初步概念:如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了一段距离,就说这个力做了功。2、做功的两个必要因素:一是作用在物体上的力 ,二是物体在这个力的方向上移动的距离 。3、没做功的三种情形:1)有力而没有距离(劳而无功)2) 靠惯性运动没有力3) 力和距离垂直4、功的计算:功等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积(功力力的方向上的距离)。 功的计算公式:w=fsf力n;s距离m;w功焦耳用 f 表示力,单位是牛(n),用 s 表示距离,单位是米(m),功的符号是 w,单位是牛 米,它有一个专门 的名称叫焦耳,焦耳的符号是 j,注
2、意:在竖直提升物体克服重力做功或重力做功时,计算公式可以写成 w=gh;在克服摩擦做功时,计算公式可以写成 w=fs。5、功的原理:使用机械时,人们所做的功,都不会少于不用机械时(而直接用手)所做的功,也就是说使用任何 机械都不省功。当不考虑摩擦、机械自身重等因素时,人们利用机械所做的功(fs)等于直接用手所做的功(gh), 这是一种理想情况,也是最简单的情况。【例 1】 重量为 60n 的物体,放在水平地面上,用 10n 水平方向的拉力,将物体沿水平面拉动 5m,则拉力做 的功( )a3000j; b300j; c . 50j; d物体没有升高,拉力不做功思路分析:对物体做功的多少,决定于作
3、用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离。计算做功的大小,要从这两方 面两个因素是同时发生的考虑。本题中重量的大小与做功的多少没有直接的关系。因此w =fs=10n5m=50j。答:c1、功率的定义:第 2 节 功率功与做功所用时间之比 ,在数值上等于单位时间内所做的功 。功率的物理意义: w2、计算公式:p=表示物体做功的快慢 。其中 w 代表功,单位是焦(j);t 代表时间,单位是秒(s);p 代表功率,单位是焦耳每秒,专用单位是瓦 特,简称瓦,符号是 w。推导公式:p= fv公式中 p 表示功率,f 表示作用在物体上的力,表示物体在力 f 的方向上运动的速度。使用该公式解题时, 功率
4、p 的单位:瓦(w),力 f 的单位:牛(n),速度的单位:米/秒(m/s)。3、功率的单位是瓦特(简称瓦,符号 w)、千瓦(kw)。1w=1j/s、1kw=103w。【例 2】一辆汽车在水平的公路上匀速行驶时,受到的阻力是 5000n,汽车的速度是 10m/s,这辆汽车的功率应 为多大?思路分析汽车所受阻力不变,又做匀速直线运动,所以汽车的牵引力 f 是不变的,且与阻力大小相等。f f第 3 节 动能和势能一、能的概念如果一个物体能够对外做功,我们就说它具有能量,简称能。能量和功的单位都是焦耳。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
5、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。一个物体能够做的功越多,表示这个物体的能量越大。具有能量的物体不一定正在做功,做功的物体一定具 有能量。二、动能1、 定义:物体由于运动而具有的能叫做动能。2、 影响动能大小的因素是:物体的 质量和物体 运动的速度。质量相同的物体,运动的速度越大,它的动能越大;运动速度相同的物体,质量越大,它的动能越大。3、一切运动的物体都具有动能,静止的物体动能为零,匀速运动且质量一定的物体(不论匀速上升、匀速下降,匀速前进、匀速后退,只要是匀速)动能不变。物体是否具有动能的标志是:是否在运动。二
6、、势能1、 势能包括重力势能和弹性势能。2、 重力势能:(1) 定义:物体由于高度所决定的能,叫做重力势能。(2) 影响重力势能大小的因素是:物体的质量和被举的高度。质量相同的物体,被举得越高,重力势能越大; 被举得高度相同的物体,质量越大,重力势能越大。(3) 一般认为,水平地面上的物体重力势能为零。位置升高且质量一定的物体(不论匀速升高,还是加速升高, 或减速升高,只要是升高)重力势能在增大,位置降低且质量一定的物体(不论匀速降低,还是加速降低,或 减速降低,只要是降低)重力势能在减小,高度不变且质量一定的物体重力势能不变。3、弹性势能:(1)定义:物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势
7、能。(2) 影响弹性势能大小的因素是:弹性形变的大小(对同一个弹性物体而言)。(3) 对同一弹簧或同一橡皮筋来讲(在一定弹性范围内)形变越大,弹性势能越大。物体是否具有弹性势能的标志:是否发生弹性形变。4、下面物体各具有什么形式的机械能?高速升空的火箭具有 动能和机械能 。被拉弯的钢尺具有 弹性势能 。被拦河坝拦住的上游水具有 重力 势能。空中下落的皮球具有 动能和重力势能 。山坡上静止的石头具有 重力势能 。匀速上升的物体具有 动 能和重力势能。【例 3】 重 100n 的物体在 20n 水平方向拉力的作用下,沿水平地面前进了 10m 后撤消拉力,物体又滑动了 5m,则拉力做的功是 j ;重
8、力做的功是 j。思路分析:根据题意可画出物体受力和运动情况的示意图,如图所示,从图中可见,物体运动的方向跟拉力方向一致,但跟重力方向垂直,所以拉力做了功,重力对物体没有做功,计算拉力做功大小,一要弄清力的大小,是 20n;二要明确物体沿力的方向通过了 10m,拉力撤销后,物体又向前滑动 5m,这时拉力没有做功。所以拉力所做的功为:w =fs=20n10m=200j。答:200;0第 4 节 机械能及其转化1、机械能:动能与势能统称为机械能。即:机械能=动能+势能,单位是:j动能是物体运动时具有的能量,势能是存储着的能量。动能和势能可以互相转化。注意:如果只有动能和势能相互转化,机械能的总和不变
9、,也就是说机械能是守恒。2、动能和重力势能间的转化规律:1 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;2 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:1 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;2 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。实例:a、人造地球卫星绕地球转动,机械能守恒;近地点动能最大,重力势能最小;远地点重力势能最大,动能最小。 近地点向远地点运动,动能转化为重力势能。b、皮球下落过程是重力势能 能转化为 动能 能;
10、与地碰撞发生形变时 动能 能转化 弹性势能 变消失是 弹性势能 能转化为 动能 能;上升过程是 动能 能转化为 重力势能 能。能;形c、弹枪把物射出时 弹性势能 为重力势能再转化为动能。能转化为 动能能;子弹斜向上射出后又落向地面能的转化为 动能转化d、拦河大坝提高水位是为了增大水的重力势能能,水流下来转化为水的 动能,冲动水能机,最后带动发电机发电转化为电能。4、自然界中可供人类利用的机械能源有水能和风能。大型水电站通过修筑拦河坝来提高水位,从而增大水的重 力势能,以便在发电时把更多的机械能转化为电能。【例 4】将物体 m 放在光滑的斜面的顶端,如图所示,然后从静止开始滑下,则( )a物体在斜面顶端 a 点时,机械能最大,下滑时机械能减小;b 物体在斜面顶端 a 点时,势能最大;c 物体沿着斜面下滑过程中,物体的机械能保持不变;d 物体沿着斜面下滑过程中,物体的势能减少,等于动能的增加思路分析物体从光滑的斜面上沿斜面下滑,物体不受摩擦阻力作用,物体的势能在减小,动能在增加,物体的势能减少 多注意:动能和动能变化;势能和势能变化少,它的动能就增加多少,机械能的总量保持不变。也就是在斜面上任何一点物体的机械能总量都是一样的。 答:b,c,d【例 5】某人用绳子将一物体从水面下 2m 深处的地方,匀速提到水面下 0.5m 处
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