第十五章《功和机械能》复习提纲及练习

1、第十五章功和机械能复习提纲 一、功 1、做功的两个必要因素:(1作用在物体上的力;(2物体在力的方向上通过的距离。2、不做功的三种情况:(1有力无距离:“劳而无功”之一,如搬石头未搬动;(2有距离无力:(“不劳无功”,如物体在光滑平面上自由滑动,足球踢一脚后运动;(3有力,也有距离,但力和距离垂直:“劳而无功”之二,如手提水桶在水平面上走动。3 公式各量单位W P :W (瓦特 t : s (秒4、国际单位:将N m 称为焦耳,简称焦,符号J 1J=1 N ·m 把一个鸡蛋举高1m ,做的功大约是0.5 J 。5、公式应用注意:分清哪个力对物体做功,计算时F 就是这个力;公式中S 一

2、定是在力的方向上通过的距离,与力对应。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。 常见的功W=fs 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。 2、说明:功的原理对于任何机械都适用。 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。 对于理想机械(忽略摩擦和机械本身的重力:人做的功(FS = 直接用手对重物所做的功(Gh 3、应用:斜面 理想斜

3、面:斜面光滑(不计摩擦 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 :斜面高度实际斜面:若斜面与物体间的摩擦为f ,则:FL=fL+Gh ;这样F 做功FL 就大于直接对物体做功Gh 。三、机械效率1、有用功:对人们有用的功。公式:W 有用=Gh (提升重物=W 总-W 额=W 总2动h (忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组34、机械效率:有用功跟总功的比值。(1公式:(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。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60% 。(3提高机械效率的方法:减小机械自重、减小机件间的摩擦。

4、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、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。 D 、绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。 四、简单机械的机械效率 (1斜面 W 有用=G ·h W 额外=f ·S W 总=F ·S=G 

5、3;h +fS W 有用W 总 = W 有用 W 总 = GhFS=(2杠杆 W 有用=G 物·h W 额外 W 总=F ·S(3定滑轮(a W 有用=Gh W 额外:摩擦及绳重 W 总=F ·S=F ·h(4定滑轮(b W 有用=f ·S 物 W 额外:滑轮转动摩擦W 总=F ·S F =F ·S 物(5动滑轮(a 及竖直方向滑轮组 W 有用=G 物·h W 额外 W 总=F ·S=F ·nh=(G 物+G 动·h (n 为连接动滑轮绳子段数 (6动滑轮(b 及水平方向滑轮组W 有用

6、=fS 物 W 额外:绳重及滑轮转动摩擦W 总=F ·S F =F ·nS 物 (n 为连接动滑轮绳子段数注:a 、所有机械自身摩擦均是额外功的组成部分,故对机械进行润滑一般都可以提高机械效率.b 、所有的有用功均等于不使用机械时所做的功c 、对于所有机械均有五、功率:单位时间内做的功P(单位:W 1、公式:2、单位:瓦特,简称瓦,符号W ,常用单位 kW ,MW , 马力 换算:1kW=103W 1MW=106 W 1马力=735W3、物理意义:表示做功快慢的物理量(与机械效率无关。 某小轿车功率66kW ,它表示:小轿车1s 内做功66000J4、机械中的功率5、机械效

7、率和功率的区别功率和机械效率是两个不同的概念。(1功率表示做功的快慢,即单位时间内完成的功;(2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。 六、机械能不计绳重和摩擦时能量:一个物体能够做功,我们就说这个物体具有能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。1、机械能:动能和势能统称为机械能。 (1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。(2探究决定动能大小的因素a 、猜

8、想:动能大小与物体质量和速度有关;b 、实验研究研究对象:小钢球 方法:控制变量法c 、如何判断动能大小?看小钢球能推动木快做功的多少;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?使钢球从不同同高度滚下; d 、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。 2、动能和势能的转化 (1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

9、;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;(2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。3、动能与势能转化问题的分析 首先分析决定动能大小、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质量,速度,高度,弹性形变机械能守恒: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。 a 、人造地球卫星的运动,近地点动能(速度最大,势能最小;远地点势能最大,动

10、能(速度最小,近地点向远地点运动时,动能转化为势能,远地点向近地点运动,势能转化为动能,整个过程机械能守恒。b 、滚摆上升下落过程中,如果不计空气阻力,机械能守恒。上升动能转化为重力势能,下降重力势能转化为动能,最低点速度最大,动能最大,最高点重力势能最大,动能最小,下降过程反之。考虑空气阻力,滚摆每次上升高度减小,机械能转化为内能。 C 、题目中如果有“在光滑斜面上滑动”,“光滑”表示不计摩擦,没有能量损失,此时机械能守恒。4、水能和风能的利用水电站的工作原理: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。 水电站修筑拦河大坝的目

11、的是什么?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。大坝为什么要设计成上窄下宽?由水压p =gh ,随水深的增加而加大。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(高度,重力势能就越大 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,动能就越大动能 转化 转化 势能 弹性势能 重力势能 机械能的天然资源 风能 水能 拦河筑坝海水潮汐

12、 直接做功 发电练习 一、填空 1、物理学中,我们说做功的两个必要因素是:_(2 。 2、下列情况中,人对物体是否做功?并说明理由。 (1某同学踢足球,球离脚后飞出10m 远 ; (2将重物从地面上提起放到肩上_ _; 3将重物提在手中沿水平方向移动50米的距离 _; (4扛着重物登上三楼_ _; 5举重运动员举起杠铃后,站着坚持3秒钟不动 _ (6推出去的铅球在空中向前飞行时 _。 3、功率是表示做功_的物理量;某机器的功率是800瓦,其物理意义是_,这样的一台机器每小时可完成_的功。 4、功的原理告诉我们:使用任何机械都不能省_。 5、重50N 的的物体在水平支持面上做匀速直线运动,所受的

13、阻力是20牛,则它受到的水平拉力是_N , 若物体在水平方向上移动30m ,则拉力对物体做了_J 的功,克服阻力做了_J 的功,重力对 物体做了_J 的功。 6、甲、乙两人的体重之比是8:9,他们进行爬楼比赛,从一楼爬上三楼所用的时间之比是4:5,则两人克服自身重力所做的功之比是_;两人的功率之比是_。 7、某人提着一个重80牛的物体在水平路面上匀速运动了300米,此过程中人对物体做功_ ,功率是_瓦,后他又提着此物体爬了高10米的楼,用时1分钟,则爬楼时人对物体做了_ _焦的功,功率为_瓦。 8、某起重机的机械效率是70%,它表示_ 9、从深为10m 的井中直接将一桶水提出井口,已知桶重20

14、N ,桶中水重80N .若此人的目的是为了提水,则额外功 ,有用功 ,总功 ,机械效率为 ;若此人的目的是为了捞桶,则机械效率为 。 10、某人用机械做了8000J 的功,其中额外功是有用功的1/3,那么该机械做的有用功是 J ,机械效率是 。 11、工人用一根杠杆提升一桶油,他用250N 向下的拉力拉过1.2m ,油桶上升30cm , 若杠杆的机械效率为90%,则油桶重为 N 。 12、用一个定滑轮把重200 N 的货物提升6 m 高,所用的拉力是250 N ,这个定滑轮的机械效率是 。 13、用一个动滑轮把重为200 N 的货物匀速提高4 m ,所用的拉力是125 N ,则有用功是 J ,

15、这个动滑轮的机械效率是 。 14、某人用一动滑轮将400牛的重物提起5米,若人做的额外功是500焦,则这个动滑轮的机械效率是_,人的拉力是_。 15、如图所示,某同学用一个动滑轮匀速提起一袋重为180N 的面粉,所用的拉力为100N ,则动滑轮的机械效率为 ,如果用此动滑轮匀速提起一袋质量为25kg 的大米机械效率为90%。当拉绳子的速度为 m/s 时,拉力的功率为54W 。(绳重与摩擦不计 16、用滑轮组把重为600 N 的物体举高4 m ,若滑轮组的机械效率是80%,那么做的有用功是 J ,总功是 ,额外功是 。 17、用一个滑轮组在6s 内把84N 的重物匀速提升4m 时,在绳的自由端所

16、加拉力大小为40N ,自由端通过的距离为12m .则此过程中,有用功为 J ,拉力做功的总功率为 W ,滑轮组的机械效率为 . 18、用如图所示的滑轮组提升重物,已知物重为120N ,加在绳子端的拉力F =50N 。若被提升物体匀速上升速度v =0.1m/s ,则拉力F 做功的功率P =_W ,滑轮组的机械效率=_。 19、工人常利用斜面把重物搬运到汽车上.汽车车厢高度h=1.5m ,斜面长度s=3m ,现用力F 沿斜面把重箩筐G=1800N 的重物匀速拉到车上.若不计摩擦,拉力F 为 N ;若实际拉力F=1200N ,则该斜面的机械效率是 %. 20、如图所示的滑轮为_滑轮(选填“定”或“动

17、”。若用20牛的拉力使物体在2秒钟内匀速直线运动了5米,则拉力做功的功率为_瓦。 21、如图,重为500N 的物体与地面间的摩擦力是150N ,为使物体匀速移动,必须在绳端加以60N 的水平拉力,则滑轮组的机械效率约为_.若物体移动速度为0.2m/s ,则1min 内拉力做的功是_J . 22、如图所示,在50N 的水平拉力F 作用下, 重800N的物体沿水平地面做匀速直线运动, 物体与地面间滑动摩擦力为120N。则滑轮组的机械效率为 ;若物体的速度为0.2m/s,则1min 内拉力做的功为 J . 23、下列物体中:A .挂在屋顶上的电灯;B .被拉开的弹簧门;C .空中飞行的小鸟;D .在

18、冰场上滑行的运动员;E .从斜坡上滚下的石头;F .在平直公路上行驶的汽车;只具有动能的是 、只具有势能的是 、既具有动能,又具有势能的是 . 24、如图所示:物体A 在拉力F 的作用下,沿斜面匀速上升时,A 物体的动能_,势能_,机械能_。 25、人造地球卫星在从近地点向远地点运行的过程中,速度会逐渐减慢,此过程中_能转化为_能;而在从远地点向近地点运行时,速度会逐渐加快,则此过程中_能转化为_能,由此我们可以判断人造地球卫星在_处动能最大,速度最快。 26、滚摆在下降时速度_,动能_,重力势能_,上升时速度_,动能 _,重力势能_。 滚摆每次上升的高度都比前次稍低,表明滚摆的机械能总量在不

19、断_。若不计空气的摩擦阻力,滚摆的机械能_。(本题选填“变大”、“变小”或“不变”27、跳伞运动员在跳伞时要经历两个过程:第一个过程即伞未张开,他下落的速度会越来越快,此时它所具有的动能 _,势能_;第二个过程:即伞张开后,他会匀速下落,则此过程中动能_,势能_,机械能总量_。(填“变大”、“变小”或“不变”28、建水电站时要让水轮机产生出较大的功率,在流量一定的条件下,需要水流有较大的流速,而河流流速一般都不很大,因此就要在河中选择合适的地方修水坝.这是利用了_能转化为_的道理.29、“会挽雕弓如满月,西北望,射天狼。”弯弓射箭的过程中, 能转化为 能。30、“飞流直下三千尺,疑是银河落九天

20、”,飞腾而下的瀑布具有巨大的 能。 31、如图所示,小明在玩蹦蹦杆,在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中,小明的重力势能变 、弹簧的弹性势能变 。二、选择1、一个人用同样大小的水平拉力拉着小车,分别在光滑和粗糙的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 2、某同学用100牛的力把质量为4千克的铅球推到5米远处,他推铅球做的功是( A.500焦 B.196焦 C.696焦 D.缺少条件,无法计算 3、如图所示:A 、B 、C 三个物体的质量关系是m

21、A >m B >m c ,它们在同样大的力F 作用下,都沿力的方向移动相同的距离S ,则力F 对三个物体所做的功 ( A.一样多 B.对A 做的功最多 C.对B 做的功最多 D.对C 做的功最多 4、某机器的功率是1000瓦,这句话的物理意义是: ( A.表示这台机器能做1000瓦的功 B.表示这台机器能做1000焦的功 C.表示这台机器秒能做1000瓦的功 D.表示这台机器每秒能做1000焦的功 5、在学习了功率的知识后,三位同学想比较爬杆时谁的功率大.以下是他们讨论后得出的三套方案,其中可 行的是( 用相同的时间爬杆,测量出各自的体重和爬上杆的高度,即可比较功率大小 都爬到杆顶

22、,测量出各自的体重和爬杆用的时间,即可比较功率大小 爬杆后,测量出各自的体重、爬杆用的时间和爬上杆的高度,算出功率进行比较 A .只有 B . C . D .6、下面说法中正确的是 ( A .从P=W/t 可知,功率跟功成正比,所以只要做功多,功率就大 B .功率跟时间成反比,所以只要时间短,功率就大 C .功率大的机器比功率小的机器做功多 D .甲每小时做的功比乙每小时做的功多,甲的功率比乙的功率大7、个滑轮组经改进后提高了机械效率,用它把同一物体匀速提升同样的高度,改进后与改进前相比较 ( A .做的有用功减少了 B .总功不变,有用功增加了 C .总功不变,额外功减少了 D .有用功不变

23、,总功减少了8、用500 N 的力拉着滑轮组绳子的自由端移动8 m 时,可将滑轮组悬挂的重为1500 N 的物体匀速提高2 m ,则额外功占总功的百分比是 ( A .25% B .75% C .15% D .85% 9、若要把50 N 的重物举高2 m ,则( A .使用省力杠杆时动力做功必定小于100 J B .使用定滑轮时动力大小必定等于50 N C .使用滑轮组时动力做功必定等于100 JD不论使用哪种机械。动力做功至少 100 J 10、用如图所示的滑轮组把重 100N 的物体匀速提升 0.5m，所用的拉力是 80N，下 列说法正确的是 （ ） A总功是 50J，有用功是 80J B有

24、用功是 50J，额外功是 20J C总功是 100J，有用功是 80J D总功是 80J，机械效率是 62.5% ） 11、要提高某机械的机械效率，应该 （ A减小外力所移动的距离 B减小额外功占总功的百分比 C减小总功 D减小外力 12、下列说法中，正确的是 ( B.在相同的时间内做的功越多， A.在相同的时间内做的功越多，机械效率越高 功率就越大 C.功率大的机器， 机械效率一定高 D.功率大的机器， 做的功一定多 13、如图所示，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

25、功为（ ） A50J B25J C100J D200J 14、如图是使用汽车打捞水下重物示意图，在重物从水底拉到井口的过程中，汽车 以恒定速度向右运 动，忽略水的阻力和滑轮的摩擦，四位同学画出了汽车功率（P）随时间（t）变化的 图象，其中正确的是 （ ） C.能够做功的物体具有能量， 但不一定就做功 D.能量多的物体所做的功一定就多 17、下列各过程中属于动能转化为势能的是 ( A.拉开弓把箭射出去 B.小铁块在空中下落 C.在水平地面上滚动的足球 D.停蹬脚踏板后的自行车正在冲上斜坡 18、小刚收集了一些与机械能有关的实例如图所示，其中机械能增大的是（ ） 19、图所示情景是一种叫做蹦极的游

26、戏，游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上， 另一端固定在高处，然后 从高处跳下，图中 a 点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，c 点是游戏者所到达的最 低点对于游戏者离开跳 台至最低点的这一过程，下列说法中正确的是（ ） A游戏者的动能一直在增加 B游戏者减少的重力势能全部转化为动能 C游戏者到达 a 点前，绳子具有弹性势能 D游戏者到 c 点时，他的动能为零 20、小球从高处下落，由于受到空气阻力而作匀速直线运动，在运动过程中，小球 （ ） A、动能增加，势能减小，机械能不变 B、动能不变，势能减小，机械能减小 C、动能和势能都减小，机械能减小 D、动能和势能都增加，机械能增加 三、实验 1、

27、在“测定滑轮组机械效率”的实验中，某同学竖直拉动弹簧秤，使钩码_ 上升，弹簧秤的示数如图所示，该同学所测得的数据如下表。 请你： 把表格补填完整； 钩码重 G（N） 钩码上升的高 度 h(m 0.15 拉 力 F（N） 弹簧秤移动的 距离 S（m） 0.45 机械效率 （） 15、同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时提出了下列假设： （1）滑轮组 机械效率高低可能与动滑轮重有关 （2）滑轮组机械效率高低可能与 被物重有关（3）滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关（4）滑 轮组机械效率高低可能与与承重绳子段数有关。然后一位同 学设计了如图所示的两个滑轮组，进行对比实验来验证提出的假

28、设，则该 实验验证的假设是（ ） A.（1） B.（2） C.（3） D.（4） 16、下列关于能量的说法中正确的是 ( A.做功的物体具有能量，不做功的物体没有能量 B.做功多的物体能量就多，做功 少的物体能量就少 9 在图中画出实验中的滑轮组的绕线。 2、小雪和小红在“测滑轮组机械效率”的实验中，一起组装好 如图所示的实验装置，他们分别记下了钩码和弹簧测力计的 位置 （1）小红 向上拉动弹簧测力计，使钩码升高，并由 弹簧测力计读出拉力为 0.5N，同时小雪用用刻度尺测出钩码 提升的高度为 0.1m，以上测量准确无误，其他被测物理量和 计算的数据如表： 6 （2）小雪和小红测得滑轮组的机械效

29、率为 100%，他们意识到出现了错误，请你帮 助找出 错误的原因 （3）该滑轮组的机械效率实际为 （4）若提升的钩码重增加到 6N，则该滑轮组的机械效率将_ （填 变化情况） （5） 有同学想进一步探究滑轮组的机械效率是否与滑轮组中细绳的 绕法有关根据探究目的，他们先通过实验测算出如图（甲）所示 的滑轮组的机械效率，请你在图（乙）中画出下一步实验所需的组 装图 四、计算 1、质量为 500 克的小车，在 2 牛顿的水平拉力作用下，由静止开始 沿水平地板前进 3 米，此时拉车的细绳断裂，小车前进 2 米后停止， 那么小车运动过程中拉力做功多少？重力做功为多少？ 来时走 320 国道，得到了右表所示的数据 （1）分析数据后，下明觉得这与他事先 钩码重 （N） 弹簧测力计提升的高度（m） 有用功（J） 2 0.4 0.2 总功（J） 0.2 机械效率 100% 的猜想相吻合你认为小明的猜测应该是 （2）请你算出汽车在高速公路上行驶 108km 消耗的汽油质量 （ 汽油0.8kg/L） （3）若汽车在高速公路上行驶时发动机的功率为 60 kW，那么汽车行驶 108km，发 动机做的功为多少 2、跳绳是一项很好的体育健身活动，经测试重 500 N 的某同学 1 min 跳绳 120 次， 每次离地约 0.06 m （每次离地高度和时间都相同） （1）该同学跳一次做功多少焦耳? （