功和机械能复习.docx

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功和机械能复习

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N·m称为焦耳简称焦，符号（J）1J=1N·m

把一个鸡蛋举高1m，做的功大约是0.5J。

5、公式应用注意：

①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；

②公式中的S一定是在力的方向上通过的距离，且与力对应。

③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：

①功的原理对于任何机械都适用。

②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。

③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。

④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

①理想斜面：

斜面光滑（不计摩擦）②理想斜面遵从功的原理

③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

④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。

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=ηW总

2、额外功：

并非我们需要但又不得不做的功

公式：

W额=W总－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）

3、总功：

有用功加额外功或动力所做的功

公式：

W总=W有用＋W额=FS=W有用／η

4、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。

例如：

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。

5、机械效率的测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、还需刻度尺、弹簧测力计。

④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。

⑤结论—影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：

A、动滑轮重力大小和个数多少：

提升同一物体用的动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多而有用功不变，机械效率就越低。

B、物体的重力大小：

用同一滑能组所提升得重物越重，做的有用功相对就多而额外功不变，机械效率就越高。

C、摩擦：

若各种摩擦越大做的额外功就多，机械效率相对就低。

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①W有用=G·h

②W额外=f·S

③W总=F·S=G·h＋fS

（2）杠杆①W有用=G物·h

②W额外

③W总=F·S

（3）定滑轮竖直方向提升重物（a）

①W有用=Gh

②W额外：

摩擦及绳重

③W总=F·S=F·h

（4）定滑轮水平方向拉动物体（b）

①W有用=f·S物

②W额外：

滑轮转动摩擦

③W总=F·SF=F·S物

（5）动滑轮（a）及竖直方向滑轮组

①W有用=G物·h

②W额外

③W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

①W有用=fS物

②W额外：

绳重及滑轮转动摩擦

③W总=F·SF=F·nS物（n为连接动滑轮绳子段数）

注：

a、所有机械克服自身摩擦做功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=103W1MW=106W1马力=735W

3、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66000J

4、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。

六、机械能

能量：

一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能

①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。

②一个物体“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

①有动能的物体具有机械能；

②有势能的物体具有机械能；

③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；

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：

①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；

②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：

①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；

②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

①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

②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。

③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。

④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。

⑤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

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。

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。

7、大坝为什么要设计成上窄下宽？

由水压p＝ρgh在其他条件不变的情况下，液体的压强随深度的增加而增加，因此相比于大坝上部而言，下部就会受到更大的压力，因此下部比上部要宽。

机械功与机械能复习题

一、选择题

1、去年夏季以来，我省大多数地区都出现程度不同的“电荒”，局部地区经常拉闸限电，一些重要单位及医院、影剧院、学校等都购买柴油发电机以备急用，从能量转化角度看，“柴油发电机”把（C）

A．热能转化为电能B．电能转化为机械能

C．化学能转化为电能D．机械能转化为光能

2、为了使快速降落的“神舟”七号返回舱安全着陆，返回舱在距离地面几米处，向下迅速喷出高温高压气体。

从开始喷气到安全着陆，返回舱的（C）

A、动能增大，重力势能减少，机械能不变B、动能不变，重力势能减少，机械能减少

C、动能减小，重力势能减少，机械能减少D、动能减小，重力势能增加，机械能不变

3、小明同学用40N的水平推力沿水平地面推重为200N的小车，匀速前进了5m,所用时间为20s，在这个过程中（B）

A．重力做功1000J．B．推力做功200J．

c．小车所受合力为160N．D．小明做功功率为50W．

4下图所示的链球、铅球、铁饼和标枪都是奥运会田径项目，当把这些物体斜向上抛出后，不计空气阻力，则这些物体从被抛出到落地的过程中（C）

A．物体的动能一直增大，重力势能一直减小

B．物体的动能一直减小，重力势能一直增大

C．物体的动能先减小后增大，重力势能先增大后减小

D．物体的动能先增大后减小，重力势能先减小后增大

5.一个人先后用同样大小的力沿水平方向拉木箱，使木箱分别在光滑和粗糙两种不同的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（C）

A.在粗糙地面上做功较多B.在光滑的地面上做功较多

C.两次做功一样多D.条件不够，无法比较两次做功的多少

6.如图所示，甲、乙两人将两包水泥从一楼抬上三楼。

甲在前，乙在后，水泥挂在木棒的位置离甲较远，离乙较近（木棒的质量不计），甲、乙两人对水泥所做的功分别为

，则（C）

A.

B.

C.

D.条件不足，无法确定

7．如图，一根轻质木杆，A端细线下所挂50N的重物静止在水平地面上．当在B点施加竖直向下的力为30N作用时，木杆恰能在水平位置处于平衡状态，此时细线竖直．巳知OA=15cm，OB=5cm，用重物对水平地面的压力为（C）

A．80N．B60N．C40N．D20N

8．如图所示的轻质杠杆，AO小于BO．在A，B两靖悬挂重物G1和G2后杠杆平衡．若将G1和G2同时向支点O移动相同的距离，则（C）

A．杠杆仍保持平衡。

B．杠杆的A端向下倾斜。

C．杠杆的B端向下倾斜。

D．无法判断。

9．如图所示，是工人师傅往高处运送货物的两种方法．物重均为500N，滑轮重均为10N，不计摩擦和绳重，下列说法正确的是（D）

A．甲图中的拉力等于乙图中的拉力．

B．甲图中的拉力小于乙田中的拉力．

C．甲图中的机械效率小于乙图中的机械效率．

D．甲图中的机械效率大于乙图中的机械效率．

10．如图所示，在水平拉力F的作用下使物体m，沿水平地面作匀速直线运动，若滑轮与绳子质量及摩擦不计，巳知物体m与地面间的摩擦力为10N，物体m运动的速度为2m/s，那么关于拉力F的大小和拉力的功率P的大小，下列说法中正确的是（A）

A．拉力F的大小为20N。

B．拉力F的大小为10N。

C．拉力的功率P的大小为20W。

D．拉力的功率P的大小为10W。

11．如图所示的滑轮组，将重为10N的物体匀速提升0.1m，拉力F=6N，

在这一过程中，下列说法正确的是（C）

A．所做的有用功为1.2J，B．所做的额外功为0.5J

C．所做的总功为1.2J．D．此滑轮组的机械效率为50％．

12．工人用如图所示的滑轮组提升重物，在10s内将质量为100kg的物体匀速

提升2m．已知工人向上的拉力为480N，则下面说法中错误的是（D）

A．绳子自由端被拉下6m．

B．工人所做的有用功是1960J，总功是2880J．

C．工人做功的功率是288W．D．滑轮组的机械效率为51％．

13.右图所示是用于锻炼身体的体育器材——跑步机．人在跑步机上可以实现快走或跑步动作，达到锻炼身体的目的．下面关于人在跑步过程中的叙述，错误的是（C）

A、人在跑步机上快走或跑步时，跑步机受到人对它的一个向后的力

B、人对跑步机没有做功

C、人体消耗的能量一部分转化为跑步机的内能

D、脚底与跑步机间有摩擦作用

14．小文同学采用如图的两种不同的方式将同一货物搬运到同一辆汽车上，其中说法正确的（D）

A．甲种方法克服重力做功多

B．乙种方法更省力

C．两种方法机械效率相等

D．两种情况下，货物机械能都增加

15．一小孩从公园中的滑梯上加速滑下，对于其机械能的变化情况，下列说法中（B）

A．重力势能减小，动能不变，机械能减小．

B．重力势能减小，动能增加，机械能减小．

C．重力势能减小，动能增加，机械能增加．

D．重力势能减小，动能增加，机械能不变，

16．中国跳水队被人们称为“梦之队’，如图是跳水运动员跳水时的情景，运动员在离开跳板到落入水的过程中（不考虑空气阻力）（C）

A．运动员的动能一直增大，机械能不变．

B．运动员的重力势能一直减小，机械能减小．

C．运动员的动能先减小后增大，机械能不变．

D．运动员的重力势能先减小后增大，机械能增大．

17．如右图所示，物体在水平面上做匀速直线运动，拉力F=60N，该装置的机被效率为0.7,则物体受到的摩擦力大小是（）

A.60NB.126NC.180ND.257.1N

18．如图所示，杠杆上分别放着质量不相等的两个球，杠杆在水平位置平衡，如果两球以相同速度同时匀速向支点移动，则杠杆　（ 　）

 A．仍能平衡　　　　　　B．不能平衡，大球那端下沉

 C．不能平衡，小球那端下沉D．无法判断

二、选择题

1、一辆载重汽车，在平直的公路上以10米/秒的速度匀速行驶200米，汽车在行驶过程中牵引力为4.8×104牛，汽车所做的功为焦，汽车发动机的功率为瓦。

2．如何有效地提高能量利用率是人类所面临的一项重要任务。

下图是某轻轨车站的设计方案示意图，该图表明与站台前后连接的轨道都有一个小坡度．请你说明这种设计可以节能的理由。

_______________________________

3．我们可以用两种方法来判断物体做功的快慢，如图表示用挖掘机挖土与人力挖土做功的快慢不同，它所用的判断方法是：

做功时间相同，比较做功多少，另一种的判断方法是________相同，比较_____________。

4．如图所示，物体A重G=940N．动滑轮重G1=160N，

用力F将物体A以1m/s的速度匀速竖直提升，若不计

绳重和摩擦．拉力F的大小是_______N．此装置的机械

效率是_______。

拉力F在10s内所做的功是_________J。

6．做研究杠杆平衡条件实验时，他调节杠杆平衡后，在杠杆左边挂两个钩码，每个钩码重为0.5N。

用弹簧测力计斜向上拉杠杆，如图丙所示，杠杆处于平衡状态，此时弹簧测力计读数______2N。

（填“大于”、“等于”或“小于”）

7．在做“测滑轮组的机械效率”的实验中，小明和同学们测得图中甲、乙两个骨轮组的机械效率不同。

（1）实验后小明想，对于同一个滑轮组，它的机械效率是否不变呢?

经过思考后他认为，即使像下图中甲那样已绕好的滑轮组，机械效率也不是固定的，还应该与__________有关，并用实验证明了自己的猜想是正确的。

（2）小明将自己所做的上述实验告诉他的同学，大家探究的欲望更加强烈，大家认为，用滑轮组提升重物时，提升动滑轮所做的功是没有用的，所以，__________也应该是影响滑轮组机械效率高低的主要因素。

小明说，其实大家已测得的甲、乙两个滑轮组的机械效率不同，就证明了这一点。

杨老师提醒同学们说：

大家应该注意到，在探究影响滑轮组机械效率高低的因素时，我们没有考虑摩擦的因素。

8．密度均匀的尺子放在水平桌面上，尺子伸出桌面的部分OB是全尺长的1／3，当B端挂5N的重物户时，直尺的A端刚刚开始翘起，如图所示，则此直尺受到的重力是＿＿＿＿。

9．如图所示，在不计绳重和摩擦的情况下，用动滑轮把重40N的物体匀速提高2m，所用的拉力为25N，则拉力做功是____焦，动滑轮的机械效率是____，如果把重100N的物体匀速提升相同高度，周这个动滑轮的机械效率将_____（填‘变大’或’变小”“不变）

三、计算题

1、F1中国大奖赛在上海的国际赛车场是“上字型”的赛道，赛场可容纳15万车迷到场观看，“上字型”赛道中最下面一横是整条赛道上最长的大直道，长约1200米。

赛车在大直道上经过一次约需12秒，如果车王迈克·舒马赫使用的赛车牵引力为5776牛。

将赛车在大直道上的运动看作匀速直线运动。

求：

（1）赛车在这段时间中的速度。

（2）赛车在这段时间中牵引力所做的功为多少。

（3）赛车在大直道上平均功率为多少。

（4）我们在观看赛车时，我们经常会看到在转弯处赛车手猛踩刹车，车轮在地上磨得冒清烟，赛车仍然会冲出赛道的镜头，这是由于赛车具有的原因。

2．如图10所示，某人用机械效率为80%的滑轮组匀逮提升重120N的物体，在2s内，绳的自由端移动了6米：

（1）物体上升的高度和速度．

（2）人的拉力为多大?

（3）人所做的额外功是多大?

3．站在地面上的人用滑轮组把重960N的货物由地面匀逮提升到4m的高处，所用的时间是8s，人作用在绳子自由端的拉力为600N．（不计摩擦和绳重）

（1）依据题意在图中画出绳子的绕法。

（2）请根据巳知条件设疑并解答．（至少求出4个物理量）

4．某工地用如图所示的滑轮组匀速提升质量为500kg的物体，在重物上升0．8m的过

程中，拉力F的功率为2500W．此时滑轮组的机械效率为80%．求：

（1）滑轮组做的有用功。

（取g=10N／kg）

（2）重物上升的速度。

5汶川大地震后形成的次生灾害——堰塞湖威胁着灾区人民的生命安全．右图是米26直升飞机克服“蜀道之难，难于上青天”的壮举——吊运一台大型挖掘机到唐家山堰塞湖坝顶抢险作业，直升飞机沿竖直方向将质量为10000kg的挖掘机匀速吊起30m，g=10N/kg，求：

（1）挖掘机受到竖直向上的拉力；

（2）这个过程中拉力所做的功；

6.斜面也是一种简单机械。

如图5所示，已知斜面上木箱的质量m=40kg，人对木箱的拉力F=75N，

斜面长s=4m，斜面高h=O．5m。

求：

（1）人对木箱所做的有用功（g取10N／kg）；

（2）斜面的机械效率。

7.建筑工地上，施工人员用起重机吊臂上的滑轮组吊起建筑材料（如图）。

绕在滑轮组上的钢丝绳最大拉力为6×103N，

（1）若不计滑轮、吊钩、绳的自重及摩擦.一次最多能起吊多少牛顿的建筑

材料。

（2）实际使用该滑轮组最多只能吊起5.4×103N的建筑材料，且将建筑

材料1s内匀速吊起了lm,起重机的功率是多少，机械效率是多少。

（3）若吊起的建筑材料重力减小，机械效率将。

（“增大”、“减小”或“不变”）