第十一章 功和机械能一、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）有力，也有距离，但力的方向和距离垂直：“劳而无功”之二，如手提水桶在水平面上走动。（3）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、功的计算：物体上的力与力的方向上通过距离的乘积。 公式 W=FS=Pt 各物理量单位W：J（焦耳）F：N（牛顿） S：m（米） P：W（瓦特） t：s（秒） 4、国际单位：将Nm称为焦耳简称焦，符号(J) 1J=1 Nm 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；公式中的S 一定是在力的方向上通过的距离，且与力相应。功的单位“焦”（1牛米 = 1焦）。6、常见的功： 克服重力做功：W=Gh ； 克服阻力（摩擦力）做功：W=fs二、功的原理：使用任何机械都不省功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合用。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，是由于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。对于抱负机械（忽略摩擦和机械自身的重力）：人做的功（FS）= 直接用手对重物所做的功（Gh）3、应用：斜面 抱负斜面：斜面光滑（不计摩擦） 抱负斜面遵从功的原理抱负斜面公式：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：斜面粗糙（考虑摩擦）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 。考点一：功的两个必要因素1.如图15-1所示的四种情景中，人对物体的作用力均用F表达，人对所作用的物体做功的是( )2. 在下列哪一种情况下力对物体是做了功的（ ）A. 用力推讲台，讲台没有动 B. 沿斜坡方向把物体拉上去 C. 人提水桶沿水平地面行走 D. 天花板上的电线吊着电灯3如图15-2所示，李晶同学将放在课桌边的文具盒水平推至课桌中央，她针对此过程提出了如下的猜想.你认为合理的是（ ）图15-2A. 文具盒所受重力对它做了功B. 文具盒所受支持力对它做了功C. 文具盒所受的推力F对它做了功D. 在此过程中没有力对文具盒做功4. 四种情景中，其中力对物体没有做功的是 ( )A火箭腾空而起的推力 B叉车举起重物的举力C人推石头未动时的推力 D马拉木头前进的拉力5在举重比赛时，一运动员在第一阶段把150kg的杠铃不久举过头顶，第二阶段使杠铃在空中停留3s。下列关于运动员对杠铃做功的说法，对的的是 ( )A他在第一阶段内没做功 B他在第二阶段内没做功C他在两个阶段内都没做功 D他在两个阶段内都做了功考点二：功的简朴计算1. 在平直公路上用50 N的水平力拉着重为500 N的车前进10 m，则拉力做的功为 ，重力做的功为 2.（10天津）小明用20N的水平推力，使重60N的木箱在水平面上匀速移动了5m，此过程木箱受到的阻力为 N，木箱重力做的功为 J。3. 甲、乙两人受到的重力之比G甲:G乙=4:3,甲从一楼到二楼，乙从一楼到三楼，则甲、乙两人克服重力所做的功之比为W甲:W乙=_.若他们两人做功之比为W甲:W乙=1:3,则乙上楼的高度是甲上楼高度的_倍.(4如图15-10甲所示，水平地面上的一物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物体速度v与时间t的关系如图15-10乙所示. 则第2 s末时，物体处在_状态，第6 s末到第9 s末，推力F做功是_J.图15-105. 重力为200N的物体，受到30N的水平拉力，在冰平面上匀速前进20m，则重力做功为_ J，拉力做功_J.6. 小明在水平面上用50 N的水平推力，加速推着一辆重120 N的小车，前进了10 m，小明的推力做功是_J水平面对小车的支持力做功是_J7. 一个足球运动员用100N的力踢一个重为5N的足球，球离脚后在水平草地上向前滚动了30m在球滚动的过程中，运动员对足球做的功为（ ）A3000J B500J C150J D0J考点三：功的估测1.把一本物理书从地上捡起放到课桌上，做的功大约是（ ）A. 0.2J B 2J C 20J D 200J考点四：功的原理图15-51.斜面是一种简朴机械，生活中经常用到它，工人师傅小王和小李分别用如图15-5所示的甲、乙两种方法，将同样的物体搬上车，下列说法对的的是（ ） A甲方法不可以省力，但能省功 B甲方法可以省力，也能省功 C乙方法可以省力，但不能省功 D乙方法可以省力，也能省功2. 用一块长5 m的木块，搭在离地面1 m高的卡车车厢上，用它把重1000 N的货品匀速拉到车上，若不计摩擦，人需要用 _N的拉力，需做_J的功.二、功率1、公式：2、单位：J/s，即瓦特，简称瓦，符号W ，常用单位 kW . 马力 换算：1kW=103W 1MW=106 W 1马力=735W3、物理意义：表达做功快慢的物理量（与机械效率无关）。某小轿车功率66kW，它表达：小轿车s 内做功66000J4、机械中的功率5、功率和机械效率是两个不同的概念。他们之间没有可比性。（1）功率表达做功的快慢，即单位时间内完毕的功；（2）机械效率表达机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。考点一：功率的估测1登楼梯比赛时，某同学从一楼匀速登上五楼，共用了12 s，该同学登楼时克服重力做功的功率最接近于（ ）A. 5 W B. 50 W C. 500 W D. 5000 W考点二：功率的理解1.关于功率以下说法对的的是（ ）A 做的功越多，功率越大 B 做的功越快，功率越大C 功率是单位时间内完毕的功 D 做功时间越短，功率越大考点三：功率的判断1.两名举重运动员，甲比乙高，假如他们举起相同质量的杠铃所用的时间相等，则（ ）A. 甲运动员做功较多，功率较小 B. 甲运动员做功较多，功率较大C. 甲运动员做功较多，他们的功率相等D. 甲、乙运动员做功相等，功率相等2.举重是我国的优势体育项目。一位身高180cm的运动员和一位身高160cm的运动员，在挺举项目中用相同时间把同样重的杠钤举起，假如他们对杠钤所做的功分别为W1和W2，功率分别为P1和P2，则下列关系式对的的是（ ）AW1=W2 P 1=P2 BW1 W2 P1P2CW1 W2 P 1=P2 DW1 W2 P1P23.甲同学体重600N，乙同学体重500N，他们进行登楼比赛，甲跑上五楼用30s，乙跑上五楼用24s，则_同学做功较多，_同学功率较大。考点四：功率的测量1.如图所示，粗略测量小明同学引体向上运动的功率时，下列物理量不需要测量的是（ ）A.小明的质量 B.单杠的高度C.每次身体上升的高度 D.做引体向上的时间考点五：功率的计算1. 一架我国自行研制的歼-8战斗机的质量为1.5103 kg，发动机用8104 N的推力使飞机在10 s内前进5000 m，则飞机受到的重力为_N，这段时间内飞机的平均速度为_m/s，推力的功率为_W. 2用定滑轮匀速提高重为180N的物体，所用拉力为200N，物体升高2m，所用时间为5s。此过程中，有用功为 J，拉力做功的功率为 W，定滑轮的机械效率为 。3.如图5所示，工人运用动滑轮在10 s内将重为100 N的重物（涉及桶）沿竖直方向匀速向上提高了Sm。若该动滑轮重10 N，忽略绳与滑轮之间的摩擦，不计空气阻力，则下列说法对的的是A提高过程中，绳的拉力F做了500 J的功B提高过程中，绳的拉力F做了550 J的功C提高过程中，绳的拉力F做功的功率是50 WD该滑轮装置的机械效率是100%4.甲、乙两辆汽车，功率之比为21，在相同时间内沿水平路面通过的距离之比为12则它们所做的功之比为（ ）A21 B11 C14 D415. 如图所示，小车同时受到甲水平推力100N和乙水平拉力80N的作用，在50s内向前运动了70m.小车受到这两个力的合力是 N，甲对车做功的功率是 W。 5. 小敏同学和她所骑自行车总重约600N，上学路上她骑车在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的005倍，则通过该段公路时，小敏同学蹬车的功率约是多少？6. 小刚沿着斜坡进行晨跑。已知小刚体重为500N，他用50s的时间跑完长为200m、高为10m的斜坡。这过程中，求：(1)小刚的平均速度为多少?(2)小刚克服重力做的功为多少? (3)小刚克服重力做功的功率为多少?四、机械能四、机械能能量：一个物体可以做功，我们就说这个物体具有能 能量表达物体做功本领大小的物理量；能量可以用可以做功的多少来衡量。 一个物体“可以做功”，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。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 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