.wd.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，且与力对应。功的单位“焦1牛米 = 1焦。6、常见的功： 抑制重力做功：W=Gh抑制阻力摩擦力做功：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Gh3、应用：斜面 理想斜面：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：斜面粗糙考虑摩擦假设斜面与物体间的摩擦为f ，那么：FL=fL+Gh；这样F做功FL就大于直接对物体做功Gh 。三、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。四、机械能能量：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。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，那么到达斜面底端时速度大小一样；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：运动物体质量一样时；速度越大动能越大；保持钢球速度不变时结论：运动物体速度一样时；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。动能转化转化势能弹性势能重力势能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，那么动能增大，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，那么动能减小，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，那么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，那么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，那么动能势能转化过程中机械能不变。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。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。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、水能和风能的利用机械能的天然资源风能水能拦河筑坝海水潮汐直接做功发电5、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，水的一局部动能转移到水轮机，利用水轮机带动发电机把机械能转化为电能。6、水电站修筑拦河大坝的目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。例题：如图1所示的生活用具，在使用中属于费力杠杆的是 D.食品夹A.钢丝钳B.扳手C.核桃钳图1如以下列图，用以下装置提升同一重物，假设每个滑轮重一样，不计摩擦，那么机械效率最高的装置是 F4DF3CF2BF1A图6如图6所示, 向漏斗吹气乒乓球被吸起。这个现象说明A. 空气的的流速减小，压强增大 B. 空气的的流速减小，压强减小C. 空气的的流速增大，压强增大图6D. 空气的的流速增大，压强减小图7abc如图7所示，装有水的容器静止在斜面上，其底部a、b、c三处受到水的压强分别为pa、pb、pc，那么以下判断正确的选项是 Apapbpc BpapbpccabCpapbpc Dpapbpc如图8所示，容器装有水，其底部a、b、c三处受到水的压强分别为pa、pb、pc，那么以下判断正确的选项是cA.papbpc B.papbpc C.papbpc D.papbpc图5图5所示的试管内装一定量的水，当试管竖直放置时，水对管底的压强为P1；当管倾斜放置时，水对管底的压强为P2，比较P1、P2的大小，那么：A. P1P2 D.条件缺乏，无法判别如图6所示的情景中，关于力对杯子做功的描述正确的选项是以下关于大气压的说法中正确的选项是 A大气压的数值总是不变的B在其他条件一样时，海拔高度越高，大气压的值越小C做托里拆利实验时，换用粗细不同的玻璃管做实验，测量结果不同D大气压的数值与天气无关以下关于能量转化的表达中，正确的选项是 A.电动机将机械能转化为电能 B.发电机将电能转化为机械能C.汽油机将机械能转化为内能 D.干电池将化学能转化为电能第7题图如以下列图，保持杠杆在水平位置平衡，在其他条件不变的情况下，以下操作能使弹簧测力计示数变大的是 A.减少钩码的个数 B.将钩码悬挂点的位置向右移 C.保持拉力方向不变，将弹簧测力计向右移 D.保持弹簧测力计悬挂点的位置不变，使其向右倾斜在水平地面上有一长方体木箱。小林用水平推力F把木箱向前推动，如图12甲所示。此过程中，推力F随时间t的变化情况如图12乙所示，木块前进的速度v的大小随时间t的变化情况如图12丙所示，那么从3s至5s内，推力对木块所做的功J，第2秒木块受到的合力为N。小宇用如以下列图的装置探究“动能的大小与什么因素有关的实验步骤如下：1将质量为m的小球从光滑斜面上的A处静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图甲所示。2将质量为m的小球从光滑斜面上的B处静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示。3将质量为2m的小球从光滑斜面上的B处静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图丙所示。根据上述三次实验，答复以下问题：实验中小球动能的大小是通过观察比较反映出来的，这里用到了物理学研究问题的一种方法选填“直接测量、“放大或“转化；为了探究动能的大小与物体运动速度的关系，应选用两个图来分析，并由此得出的实验结论是；分析乙、丙两图，得到的实验结论是；其中小球在光滑斜面上从B处滚到底端的过程中，小球的能转化为能。32如图25所示的泉州湾大桥于2015年5月12日正式通车，其跨海大桥长12.45km，最高限速100km/h，假设某小汽车以最高限速在此桥上匀速行驶时，受到的阻力为2000N，乘员的平均质量为60kg，小汽车的局部参数如右表，求：1小汽车以最高限速匀速通过此桥的时间。2小汽车满载时对水平地面的压强。3小汽车匀速通过此桥的过程中，牵引力所做的功。图26.如图26所示为我国首辆 “玉兔号月球车。登月前，在水平地面上进展了测试，月球车匀速直线行驶180 m用时60min，假设车的质量为140kg，受到地面的摩擦阻力为500N，网状轮子与地面接触的总面积为0.02m2。求：1月球车受到的重力；2月球车对水平地面的压强；3月球车在测试过程中的功率。1G = mg = 140 kg10 Nkg = 1400 N 2分2p= = = = 7104 Pa 2分3W = Fs = fs = 500N180m = 9104 J 1分P= = = 25 W 1分答：月球车受到的重力是1400N；月球车对水平地面的压强为7104 Pa；月球车在测试过程中的功率为25 W。