第十一章 机械功与机械能

1、第一部分教材梳理 第十一章机械功与机械能第十一章机械功与机械能 知识网络知识网络 机械功与机械能机械功与机械能 重点梳理与归纳重点梳理与归纳 考点考点1功功 1. 功的两个必要因素：作用在物体上的力、物体在力的方向物体上的力、物体在力的方向 上通过的距离上通过的距离. 2. 不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离有力无距离、有距离无力、力和距离 垂直垂直. . 3. 功的公式：W W= =FsFs. 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），不要与力和力臂的 乘积（牛米，不能写

2、成“焦”）单位搞混. 4. 功的单位：焦耳，1 J= 1 Nm1 J= 1 Nm. 把一个鸡蛋举高1 m ，做 的功大约是0.5 J . 5. 功的原理：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. 考点考点2功率功率 1. 定义：功率是表示物体做功快慢做功快慢的物理量，物体在单位时 间内做功的多少叫做功率. 2. 公式：P PW W/ /t t. 3. 单位： (1)国际主单位是瓦，符号是W, 1 W=1 J/sW, 1 W=1 J/s. 常用单位有千瓦（kW）、兆瓦（MW）、马力. (2)单位换算：1 kW=101 kW=103 3 W 1 MW=10

3、W 1 MW=106 6 W 1 W 1马力马力=735 W=735 W. (3)物理意义：某小轿车功率为60 kW，表示小轿车1 s内做功 60 000 J. 4.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. 考点考点3机械效率机械效率 1. 有用功、额外功、总功：对人们有用的功叫做有用功；并 非我们需要但又不得不做的功叫做额外功；有用功和额外功之 和叫做总功. 2. 机械效率： (1)定义：有用功跟总功的比值叫做机械效率. (2)公式：= =W W有用 有用/ /W W总总

4、 100%100%. (3)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% . (4)提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦. 3. 滑轮组机械效率的测量： (1)原理：= (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、弹簧刻度尺、弹簧 测力计测力计. (4)步骤：必须匀速匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证保证 测力计示数大小不变测力计示数大小不变. . (5)影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：动滑轮越重， 个数越多则额外功

5、相对就多； 提升重物越重，做的有用功 相对就多;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. 10. 常见几种简单机械的机械效率: 考点考点4机械能机械能 1. 能量：如果一个物体能够做功，我们就说它具有能量，但 具有能量的物体不一定正在做功. 2. 机械能：动能和势能统称机械能，或机械能包括动能和势 能，势能有重力势能和弹性势能. 3. 物体由于运动而具有的能叫动能，影响动能大小的因素是 物体的质量和物体运动的速度. 4. 物体由于被举高而具有的能叫重力势能，影响重力势能大 小的因素是物体的质量和被举起的高度，水平地面上的物体重 力势能为零. 5. 物体由于发生

6、弹性形变而具有的能叫弹性势能，影响弹性 势能大小的因素是弹性形变的大小. 6. 动能和势能的转化： (1)物体的动能与势能是可以互相转化的；有摩擦阻力时，在有摩擦阻力时，在 动能与势能的相互转化中，机械能减少动能与势能的相互转化中，机械能减少. . (2)如果除重力和弹力外没有其他外力做功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），则动能与势能转化过程中机械则动能与势能转化过程中机械 能不变能不变. . (3)动能与势能转化实例：单摆、滚摆、蹦床、过山车、人造 地球卫星等. 人造地球卫星绕地球沿椭圆轨道非匀速运行，当 卫星从近地点向远地点运行时(相当于上升运

7、动)动能减小(速 度减小)势能增大(距地球中心的高度增加)，这一过程卫星的 动能转化为势能，当卫星从远地点向近地点运行时(相当于下 落运动)动能增大(速度增大)势能减小(距地球中心的高度减小) 这一过程中卫星的势能转化为动能. 7. 机械能与其他形式能之间也可以相互转化. 如水力发电是 水的机械能转化为电能，电动机工作时，电能转化为机械能； 转化过程中遵守能量守恒. 中考真题再现与预测中考真题再现与预测 考点考点1功功 考题再现考题再现 1. (2015广东)如图1-12-1所示，已知物体A和动滑轮的总重 为200 N，当物体A匀速上升高度为1 m时，拉力所做的功为 _J.（绳子与滑轮的摩擦力

8、、空气阻力忽略不计） 200 2. (2014广州)人直接用F1的力匀速提升重物，所做的功是W1， 若人使用某机械匀速提升该重物到同一高度则人的拉力为F2， 所做的功是W2,则( ) A. F1一定大于F2 B. F1一定小于F2 C. W2一定大于W1 D. 只有F2大于F1，W2才大于W1 C 考题预测考题预测 3. 如图1-12-2所示，光滑斜面ABAC，沿斜面AB和AC分别 将同一重物从它们的底部拉到顶部，所需拉力分别为F1和F2 ， 所做的功分别为W1和W2. 则( ) A. F1F2，W1=W2B. F1F2，W1W2 C. F1F2，W1W2D. F1F2，W1=W2 A 4.

9、下列几种现象中，没有对物体做功的是( ) D 考点归纳考点归纳 1.做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是 在力的方向上移动的距离. 2.功的计算：利用公式W=Fs求解,关键是认真审题分别求 出F和s. 考点考点2 2功率功率 考题再现考题再现 1. (2015广东) 已知小汽车的总质量为1 500 kg，该车以 30 m/s的速度作水平匀速直线运动，行驶了180 s，汽车在 行驶过程中受到的阻力为车重的0.16倍（g=10 N/kg）求： 在此过程中汽车的牵引力和功率. 行驶距离行驶距离s s= =vtvt=30 m/s=30 m/s180 s=5 400 m,180 s=5 400

10、 m, 牵引力牵引力F F= =f f=0.16 mg=0.16=0.16 mg=0.161 500 kg1 500 kg10 N/kg=2 400 N,10 N/kg=2 400 N, 牵引力的功率牵引力的功率P P= =72 000 W.= =72 000 W. 2. (2014广州)如图1-12-3，用大小相等的拉力F，分别沿斜 面和水平面拉木箱，拉力方向和运动方向始终一致，运动时 间tabtcd，运动距离sab=scd，比较两种情况下拉力所做的功 和功率( ) A. ab段做功较多 B. ab段与cd段的功一样多 C. ab段功率较大 D. ab段与cd段的功率一样大 B 考题预测考题

11、预测 3. 小童同学用50 N的水平推力，使放在水平桌面上重200 N 的物体做匀速直线运动，若该物体在10 s内移动4 m，则在 此过程中，物体受到的摩擦力是_N，小童做功的功率 是_W. 4. 如图1-12-4所示Gm= 40 N，GM=100 N，光滑斜面的长度为 10 m，高度为6 m，M从斜面顶端以2 m/s的速度匀速下滑至 底端时(不计滑轮重，绳重，绳与滑轮间摩擦). 求： (1)m上升的高度. (2)动滑轮对m做的功. 50 20 (3)M的重力所中的功. (4)M的重力对M做功的功率. (1)(1)h h1 1= =5 m.= =5 m. (2)(2)W W1 1= =G Gm

12、 mh h1 1=40 N=40 N5 m=200 J.5 m=200 J. (3)(3)W W2 2= =G GM Mh h=100 N=100 N6 m=600 J.6 m=600 J. (4)(4)t t= = =5 s,= = =5 s, P P= = =120 W.= = =120 W. 考点归纳考点归纳 本考点的常考角度： 1. 功率的概念、做功快慢的比较. 2. 常见现象中功率的测量以及功率在日常生活中的应 用. 考点考点3机械效率机械效率 考题再现考题再现 1. (2013广东)如图1-12-5，用滑轮组将物块从位置A匀速拉 到位置B ,若此时绳自由端所用拉力为10 N ，物块

13、受到的摩 擦力为18 N，滑轮组的机械效率为_. 60% 2. (2012广东)如图1-12-6所示，小王站在高3 m、长6 m的 斜面上，将重200 N的木箱沿斜面匀速从底端拉上顶端，拉 力大小恒为120 N，所花时间是10 s. 求斜面的机械效率. 斜面的机械效率斜面的机械效率= = 100%= 100%= 100%=83.3%.100%=83.3%. 考题预测考题预测 3. 为模拟盘山公路，现将连接了重1 N小球的细线穿入一根 长1 m的细管，如图1-12-7，将细管从竖直放置的圆柱体底 部a点开始斜向上缠绕5圈后，恰好绕至顶部b点，相邻细管 间的高度均为12 m，在b点处通过细线用0.

14、8 N的拉力（与管 的轴线平行）将管口的小球从a点匀速拉至b点，则缠绕在圆 柱体上的细管（模拟的盘山公路）的机械效率为 ( ) A. 83.3% B. 80% C. 75% D. 60% C 4. 如图1-12-8所示，用滑轮组提升重物时，重800 N的物体 在10 s内匀速上升了1 m. 已知拉绳子的力F为500 N，则拉 力提升重物的功率和机械效率分别是多大？ 拉力提升重物的功率拉力提升重物的功率P= = =100 W,P= = =100 W, 机械效率机械效率= = 100%= 100%= 100%=80%.100%=80%. 考点归纳考点归纳 1. 对机械效率的理解：明确机械效率小于1

15、，在机械完 成的功里分有用功和额外功两部分. 为达到人们的目的做的 功叫有用功，为完成任务不可以避免的克服摩擦力等阻力所 做的功就是额外功. 因此，对于实际机械，W有用W总，则 1，对于实际的机械额外功只能尽量减小，但不可能为零. 2. 测量机械效率的方法和过程. 3. 要注意机械效率与功率的区别： (1)机械效率是指有用功占总功的百分比；功率是指单 位时间做功的多少，是描述做功快慢的物理量. (2)它们的单位也不同. (3)机械效率高的不一定功率大，做功快的不一定机械 效率高. 考点考点4机械能机械能 考题再现考题再现 1. (2015广东) 从桌面掉到地上的乒乓球会自动弹起，球在 上升过程

16、中_能转化为_能，（两空均填 “动”“重力势”或“弹性势”）由于球与空气有摩擦，上 升过程中球的机械能_（填“增大”“减小”或“不 变”）. 2. (2013广东)利用如图1-12-9所示装置探究“物体的动能 大小与哪些因素有关”. 将小球A、B分别拉到与竖直方向成 一定角度的位置，然后都由静止释放，当小球摆动到竖直 位置时，将与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块都会 在水平面上滑行一定距离后停止. 图1-12-9中的摆长L都相 同，12，球A、B 的质量分别为mA、mB (mAmB). 动动重力势重力势 减小减小 （1）如图1-12-9甲、乙所示，同时释放A、B，观察到它们 并排摆动且始终

17、相对静止，同时到达竖直位置这表明两小球 在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球的_无关. （2）如图1-12-9甲、乙所示，观察到B球能将木块C撞得更 远由此可得出结论：_ _. 质量质量 速度相同时，动能的大小与物体的速度相同时，动能的大小与物体的 质量有关，质量越大，动能越大质量有关，质量越大，动能越大 （3）图1-12-9乙中小球B到达竖直位置时的速度_ （填“大于”“小于”或“等于”）图丙中小球B到达竖直 位置时的速度. 如图乙、丙所示，图丙中木块C滑行得更远 些，由此可得出结论：_ _. 小于小于 质量相同时，动能的大小与物体的质量相同时，动能的大小与物体的 速度有关，速度越大，动能

18、越大速度有关，速度越大，动能越大 考题预测考题预测 3. 人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行，当它由近地点向远地 点运行时，卫星的动能_，势能_. (两空均填 “增大”“减小”或“不变”) 4. 如图1-12-10所示，足球以初速度v沿着凹凸不平的草地 从a运动到d，足球( ) A. 在b、d两点动能相等 B. 在a、d两点动能相等 C. 从b到c的过程机械能减少 D. 从c到d的过程重力势能减少 减小减小增大增大 C 5. 小鹭想探究弹性势能的大小与哪些因素有关. 她利用一 段弹簧、光滑轨道、物块A和B等器材进行实验.如图1-12-11 所示，用物块将弹簧压缩到一定程度后释放，物块沿轨道向 左滑行，最高可冲到光滑斜面虚框处. (1)实验时可通过观察同一滑块冲上_来判断弹