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1、第十五章功和機械能主題知識點要求功和機械能 功的原理 能量的概念,知道做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程 機械能守恒定律認(rèn)識 做功的兩個必要因素 功的計算公式,并能進行有關(guān)計算 功率的物理意義、表達(dá)式,并能進行簡單的計算 有用功、額外功、總功和機械效率,并能進行簡單的計算 動能、勢能和機械能及其轉(zhuǎn)化理解 測量滑輪組、斜面的機械效率 測量生活中的功率操作 動能跟哪些因素有關(guān) 重力勢能跟哪些因素有關(guān)探究力力的方向FsJ省功Gh1W總W有有用總高低高單位時間WFv運動質(zhì)量速度舉高質(zhì)量高度彈性形變不變第1課時功、功率一、功1做功力距離力作用(1)概念:物體在_作用的方向上移動了_,就說這個力對物體做了
2、功(2)兩個必要因素:有_在物體上;物體在這個_力的方向上移動了距離(3)不做功的三種情況物體受力的作用,但沒有移動如用力搬石頭沒搬動物體沒受力的作用,是由于慣性移動了一段距離如足球飛出后,人對足球無作用力,對足球不做功物體受力作用,也移動了,但移動距離與力的方向垂直如提水時水平前進,人對水桶不做功2功的計算力距離(1)定義:_與在力的方向上移動的_的乘積叫做功,用 W 表示(2)定義式:WFs,s 表示在力 F 的方向上通過的距離(3)單位:焦耳,符號為“J”,1 J1 Nm.使用 WFs 計算功時,一定要考慮清楚哪一段距離 s 才是在這個力 F 的方向上移動的距離省力費距離3功的原理:使用
3、機械時,_必然_,_必然_,也就是說使用任何機械都_二、功率省距離費力不省功1定義:物體在單位時間內(nèi)做的功,用 P 表示3國際單位:瓦特,簡稱瓦,符號為 W.其他單位:千瓦,符號為 kW.單位換算:1 kW103 W,1 W1 J/s.4功率大小的比較(1)相同時間內(nèi),做功多的功率大;(2)做功相同時,用時多的功率小;考點1功【例1】(2011年廣安)在下圖的四種情境中,人對物體做功的是()A提著水桶在水平地面上勻速前進B扛著米袋慢慢爬上樓梯C用力推汽車,汽車沒動D舉著杠鈴原地不動思維點撥:判斷物體是否做功,關(guān)鍵是看物體在力的方向上有沒有移動距離我的答案:B(2010 年百色)如圖 1511
4、所示,用大小相等的拉力 F1、F2、F3 使同一物體分別沿著水平面、斜面和豎直方向移動相同的距離 s,拉力 F1、F2、F3 所做的功分別是 W1、W2、W3.下列判斷正確的是()圖 1511AW1W2W3CW1W2W3BW1W2W3DW1W2W3解析:由功的定義 WFs 知選項 D 對D考點2功率【例2】(2011年福州)2011 年4月12日,英國倫敦展出了新研發(fā)的“偵探獵犬”超音速汽車,如圖 1512 所示該車功率極大,最大車速能達(dá)到1 609 km/h,創(chuàng)造了短期內(nèi)無法超越的世界紀(jì)錄在一次測試中,“偵探獵犬”以 400 m/s 的速度勻速直線行駛了 2 000 m,受到水平方向的阻力為
5、 2105 N問:在測試過程中,圖1512(1)汽車受到水平方向的牽引力是多少?(2)汽車牽引力所做的功和功率分別是多少?(3)該車的外觀設(shè)計成流線型,這樣做的好處是什么?(2011 年沈陽)舉重是我國的優(yōu)勢體育項目一位身高 180cm 的運動員和一位身高 160 cm 的運動員,在挺舉項目中用相同時間把同樣重的杠鈴舉起,如果他們對杠鈴所做的功分別為W1 和 W2,功率分別為 P1 和 P2,則下列關(guān)系式正確的是()AW1W2,P1P2BW1 W2,P1P2CW1W2,P1P2DW1W2,P1P2B機械效率第2課時一、有用功、額外功、總功1有用功克服物體重力mgh(1)定義:對人們有用的功,一
6、般指_做的功(2)計算公式:W有用Gh_.2額外功(1)定義:一般指對動滑輪、繩子及克服摩擦力做的功(2)計算公式:W額外W總W有用2公式:3總功(1)定義:有用功和額外功_,一般等于拉力做的功之和(2)計算公式:W總FsFnh.二、機械效率1定義:有用功與總功的比值W有W總100%.3任何機械的機械效率都小于 1.三、滑輪組的機械效率2影響因素:動滑輪的重、物體的重、滑輪和繩子間的摩擦提升同一重物,動滑輪越多的滑輪組機械效率越低同一滑輪組,提升的重物越重機械效率越大(在繩子能承受的限度內(nèi))傾斜程度粗糙程度四、斜面的機械效率2影響因素:斜面的_、斜面的_3提升同一重物時,斜面坡度越大,越不省力
7、,機械效率越大考點1滑輪組的機械效率【例1】(2011年廣東)用如圖 1521所示的滑輪組在 20 s內(nèi)將重600 N 的物體從地面豎直提高4 m,所用拉力是250 N在這個過程中,求:圖1521(1)有用功是多少?(2)拉力的功率是多少?(3)滑輪組機械效率是多少?思維點撥:對重物做的功為有用功,拉力做的功為總功,拉力的功率即為總功的功率,不能把功率和機械效率混淆考點2斜面的機械效率【例2】(2011年柳州)在“探究斜面的機械效率”實驗中,小明猜想斜面的機械效率可能跟斜面的粗糙程度有關(guān),小聰猜想可能跟斜面的傾斜程度有關(guān)如圖1522是他們設(shè)計的實驗裝置,下表是其中一位同學(xué)在其他條件一定時的實驗
8、數(shù)據(jù)圖1522實驗序號斜面的傾斜程度物塊的重力 G/N斜面高度 h/m沿斜面的拉力 F/N斜面長s/m機械效率1較緩100.25.5136.4%2較陡100.47.0157.1%3最陡100.68.5170.6%(1) 分析表中數(shù)據(jù)可得該實驗是探究_( 選填“小明”或“小聰”)的猜想,結(jié)論是:在其他條件一定時,斜面越_,機械效率越高(2)另一位同學(xué)為探究自己的猜想,設(shè)計了如下步驟把一塊長木板的一端墊高,構(gòu)成一個斜面用彈簧測力計沿斜面把一木塊_拉上去,進行相關(guān)測量,計算出斜面的機械效率保持斜面的_不變,改變斜面的_,再進行相關(guān)測量,并計算出斜面的機械效率比較兩次_的大小,即可驗證猜想是否正確思維
9、點撥:設(shè)計實驗步驟時要體現(xiàn)控制變量的思想我的答案:(1)小聰陡(2)勻速傾斜程度粗糙程度機械效率教師參考備選題(2010 年宜賓)小明和興趣小組的同學(xué)們利用如圖 B38 所示的裝置探究斜面的機械效率,同學(xué)們對實驗)過程和裝置發(fā)表了下列不同的看法,其中不正確的有(圖B38A勻速拉動木塊時,拉力與摩擦力是一對平衡力B斜面的機械效率與木塊被拉動的距離是無關(guān)的C勻速拉動木塊的過程中,木塊的機械能是增大的D勻速拉動時,木塊是要克服摩擦力做額外功的解析:拉力大小等于摩擦力與木塊重力在斜面上的合力,A 錯答案:A機械能及其轉(zhuǎn)化第3課時一、動能和勢能1動能運動質(zhì)量相同速度越大(1)定義:物體由于_而具有的能大
10、速度相同(2)影響因素:速度和質(zhì)量質(zhì)量越大大速度:_時,物體運動_,動能越_質(zhì)量:_時,物體的_,動能越_2重力勢能被舉高越大越大(1)定義:物體由于_而具有的能量(2)影響因素:質(zhì)量和高度質(zhì)量:被舉的高度相同時,物體質(zhì)量_,重力勢能_高度:質(zhì)量相同時,物體被舉得_,重力勢能_3彈性勢能越高越大彈性形變(1)定義:物體由于發(fā)生_而具有的能量(2)影響因素:彈性形變程度物體的彈性形變越大,具有的彈性勢能越大二、機械能及其轉(zhuǎn)化1機械能動能和勢能統(tǒng)稱為機械能機械能動能勢能2機械能守恒不計摩擦保持不變_時,只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化,機械能的總和_3動能和勢能的轉(zhuǎn)化(1)動能和重力勢能相互轉(zhuǎn)化:如滾擺下
11、降時,滾擺的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能,上升時動能轉(zhuǎn)化為重力勢能(2)動能和彈性勢能相互轉(zhuǎn)化:如木球撞擊彈簧,動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能;彈簧將木球彈開,彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能考點1動能和勢能【例1】(2011年揚州)如圖 1531 是探究“物體動能的大小與哪些因素有關(guān)”的裝置讓同一小車從斜面上不同的高度由靜止開始運動,碰到同一位置的相同木塊上目的是探究小車動能的大小與_的關(guān)系;若小車推動木塊移動的距離越大,說明小車對木塊_越多,從而判斷小車的動能越_(選填“大”或“小”);若水平面絕對光滑,本實驗將_(選填“能”或“不能”)達(dá)到探究目的圖1531思維點撥:小車在斜面上的高度越大,到達(dá)水平面時的速度越大,本實驗利
12、用了“轉(zhuǎn)換法”來判斷動能的大小,如果水平面絕對光滑,木塊受到小車撞擊后,就會以恒定的速度永遠(yuǎn)運動下去,這樣就無法判斷小車的動能大小了我的答案:速度 做功大不能(2011 年鞍山)為探究重力勢能的大小與什么因素有關(guān),小明利用帶有四個鐵釘?shù)男》阶?、沙箱及質(zhì)量不同的重物設(shè)計并進行了如圖 1532 所示實驗圖1532(1)實驗中通過觀察_來判斷物體重力勢能的大小方桌陷入沙中的深淺甲乙(2)要探究重力勢能大小與高度的關(guān)系應(yīng)選擇_和_進行分析比較(3)乙和丙探究的問題是_高度相同時,重力勢能與質(zhì)量的關(guān)系考點2 機械能及其轉(zhuǎn)化【例2】(2011年昆明)一中學(xué)生騎自行車下坡時,不蹬腳踏板恰好勻速向下運動在此過
13、程中,他的動能、勢能和機械能的變化情況是()A動能不變,勢能減小,機械能減小B動能增大,勢能減小,機械能不變C動能減小,勢能減小,機械能減小D動能不變,勢能減小,機械能不變思維點撥:動能的大小跟物體的質(zhì)量和速度有關(guān),重力勢能的大小跟物體的質(zhì)量和高度有關(guān)由他恰好勻速向下運動,可知速度不變、高度減小,從而判斷出動能和勢能的大小變化再結(jié)合機械能動能勢能,可以判斷出機械能的大小變化我的答案:A“嫦娥一號”返回艙在距離地面一定高度時,需要打開降)落傘減速,以便安全著陸,在返回艙減速下降的過程中(A動能不變,勢能減小,機械能不變B動能不變,勢能減小,機械能減小CC動能減小,勢能減小,機械能減小D動能增大,
14、勢能減小,機械能不變1(2011年廣州)用圖 1533 甲、乙兩種方式勻速提升重為100 N 的物體,已知滑輪重20 N、繩重和摩擦力不計則()圖1533A手的拉力:F甲F乙;機械效率:甲乙B手的拉力:F甲F乙;機械效率:甲乙C手的拉力:F甲F乙;機械效率:甲乙D手的拉力:F甲F乙;機械效率:甲乙答案:D2(2010年廣東)某建筑工地要將同一個箱子從地面搬上二樓,如果分別采用如圖 1534 所示的兩種方式搬運,F(xiàn)1 和)DF2 做功的情況,以下判斷正確的是(A兩種方式機械效率一定相等B兩種方式功率一定相等C兩種方式所做的總功一定相等D兩種方式所做的有用功一定相等圖15343(2011 年河源)
15、下列過程中,物體的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能的是()DA跳傘運動員在空中勻速下落的過程B熱氣球上升的過程C汽車在水平路面上勻速行駛的過程D鉛球自由下落的過程4(2011 年廣東)在水平地面上,工人用 100 N 的水平推力推動重 150 N 的箱子,4 s 內(nèi)前進了 6 m,在這個過程中,木箱所受重力對木箱做功為_J,工人對木箱做功為_J,箱子運動的平均速度為_m/s.06001.55(2010 年梅州)如圖 1535 所示,物體 A 的質(zhì)量 m12 kg,在拉力 F 的作用下,物體 A 以 0.1 m/s 的速度在水平面上做勻速直線運動,彈簧測力計的示數(shù)為 12 N,忽略滑輪與繩子的摩擦力以及滑輪、彈簧測力計和繩子所受的重力,并且繩子足夠長求:(1)物體 A 與水平面間摩擦力 f 的大??;(2)拉力 F 的大??;圖1535(3)物體 A 運動 10 s 的過程中,拉力 F 所做的功6(2010 年湛江)湛江港一裝卸工人用如圖 1536 所示的滑輪組勻速提升質(zhì)量為 80 kg 的貨物,所用的拉力F為500 N,繩子自由端在 50 s 內(nèi)被勻速拉下 4 m(g 取 10 N/kg)求:圖1536(1)提升前貨物靜止在地面上,與地面的接觸面積為 0.04 m2,求貨物對地面的壓強(2)提升時繩子自由端的速度(3)拉力 F 的功率(4)此滑輪組的機械效率