教科版《简单机械功和能部分》复习.docx

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教科版《简单机械功和能部分》复习

简单机械·功和能

单元复习要点

一、能量：

（一）能的概念：

1、概念：

如果一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能量（或说这个物体具有能）。

2、判断物体有无能量和能量多少的方法、标准：

判断一个物体有无能量的依据是看物体能否做功，而不是实际做功没有。

确定一个物体能量的多少，依据是看物体所能做功的多少，而不是实际做了多少功。

3、物理量通用符号：

通用符号为“E”。

4、单位：

能量的国际主单位为“焦耳”，符号为“J”。

到了高中，我们还将学到另一种国际单位：

“尔格”。

（二）能量的种类：

能量的种类和形式很多。

最常见的有“内能”、“机械能”、“光能”、“电磁能”（包括电能和磁场能）、“核能”、“化学能”……等。

实际上任何物体都具有能量。

一个物体即使没有其他能，它也同样具有内能。

各种形式的都可以从一个物体转移到另一个物体，或者从一种形式转化为另一种形式。

前者叫做“能的转移”，后者叫做“能的转化”。

必须明确两点：

1、目前，人类利用的各种形式的能量，归根结底都是来自“太阳能”。

2、人们的所有工作和劳动，从实质上讲都是在做能的转移或转化工作。

（三）物体能量改变及改变形式：

物体的能量改变有两种类型：

一是能量的转移，二是能量的转化。

物体的能量改变通常是通过“做功”来实现的。

而在物理学中，就把物体能量改变的过程叫做“做功”，而把能量转移或转化过程中物体能量改变的多少叫做“功”。

二、功和功率：

（一）功：

1、功和做功：

（1）物理学里功和做功的含义：

物理学中，把能量转移或转化过程中物体能量改变的多少叫做“功”。

即：

“功”是物体在能量转移或转化过程中能量改变多少的量度。

功的物理量符号是“W”。

物理学中，把物体的能量转移或转化过程叫做“做功”。

物理学中，计算物体做功多少的基本方法：

通过物体做功过程中能量改变的多少

来量度。

即：

W=△E=E1－E2（或:

E2－E1）

（2）力学里功（机械功——后面所指的功均为机械功）和做功的含义：

力学里所说的功包括两个必要因素：

一是作用在物体上的力；二是物体在力的方

向上通过的距离。

力学里规定：

功等于作用在物体上的力和物体在力的方向通过的距离的乘积。

即：

功=力×距离

（3）做功过程的实质：

能量的转移或转化过程。

（4）力学里，判断做功与否的方法和依据：

10、根据力学里的功的两个必要因素，要判断物体是否做功的基本方法是：

首先看物体是否受到力的作用（或说是否由力作用在物体上）；

再者看物体是否移动了一段距离，同时特别注意看物体移动的距离是否是在

力的方向上。

20、不做功的三种情况：

A、有力无距离（劳而无功）：

如：

用力推停地面上的车，用了哩但没有推动；

用力提着物体静止不动；

物体在水平地面上运动，受到了重力作用，但没有在重力方向上移

动距离，重力没有做功；

………

B、有距离无力（不劳无功）：

如：

物体由于惯性的运动；

C、力和距离垂直或不一致（劳而无功）：

如：

用力提着物体在水平地面行走；

用力提着物体沿坡路向下行走；

用力推地面上的小车，小车却向推力的相反方向运动；（实际上物

理学中把这种情况称为“做负功”）

2、力学里功的概念：

（1）定义：

功等于作用在物体上的力和物体在力的方向通过的距离的乘积。

即：

功=力×距离

力学里的功又称为“机械功”。

（2）、公式：

W=FS

公式中各量的意义：

F——作用在物体上的力；S——物体在力的方向上通过的距离；

W——力F对物体所做的功；

公式中各量的单位：

F：

牛（N）,S:

米（m）,W:

牛·米（焦耳）

使用公式时必须特别注意的是：

一是找准做功的力，二是找准物体在力的方向

上通过的距离。

***若与方向不完全一致而是成一锐角，则通用公式为：

W=FScosθ

（此公式要到高中方正式学习和使用，这里只做了解而不要求掌握）

（3）、单位：

机械功的国际主单位是“焦耳”，单位符号为“J”。

1焦耳=1牛·米，即：

1J=1N·m

注意：

功的单位“焦”不要与力和力臂的乘积（“牛·米”）单位搞混。

在

杠杆类计算中，力和力臂的乘积不能写成“焦”。

（4）、功的两个必要因素：

一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。

在分析、判断物体做功与否和确定功的大小时，都必须全面考虑这两个因素。

（二）功率：

1、物理意义：

功率是表示物体做功快慢的物理量，符号为“P”。

2、定义：

单位时间里完成的功（或1秒钟内完成的功）叫做功率。

3、公式：

（1）公式：

=Fv

其中：

“P=W/t”为基本公式，即定义式，对各种类型的功都适用。

“P=FV”为导出公式（由定义式结合速度公式导出，只适用

于机械功）。

（2）变形公式：

W=Pt，可以在知道功率和做功时间而求功时使用，

对各种类型的功和功率均适合。

（3）公式的基本物理意义：

功率等于物体在单位时间里完成的功；

4、单位：

功率的国际主单位是“瓦特”，简称“瓦”，符号为“w”。

辅助单位有“千瓦”、“兆瓦”及“毫瓦”等，其中“毫瓦”常用于电子技术，“千瓦”常用于工程技术。

主单位与辅助单位间的换算关系：

1兆瓦（Mw）=103千瓦（kw）=106瓦（w）=109毫瓦（mw）

1w的规定：

1w=1J/s

（历史上，曾用“马力”（符号“Hp”）作为功率的单位，现已废弃不用，但在一些资料书籍中还可以见到。

1Hp≈0.735kw）

功率值的意义：

物体每秒钟里所做的功。

比如“某抽水机的功率是5kw”,其意思是“这

台抽水机每秒钟做功5000J”。

5、设备的额定功率与实际功率：

额定功率：

设备正常工作时的功率（P额）。

一些设备的铭牌上常标有设备的额定功率值。

实际功率：

设备工作时实际消耗（或提供）的功率（P实）。

注意：

只有当设备在额定条件下工作时它消耗或提供的功率才等于额定功率。

比如“220V100w”的电灯，只有当它正常发光时功率才是100w。

6、设备功率的选择：

与工作机械配套的动力设备的额定功率必须一致：

若动力设备的额定功率大于工作机械的额定功率，则工作机械超负荷运行，容易损坏；而若动力设备的额定功率小于工作机械的额定功率，则工作机械不能正常工作，且浪费设备。

（三）功与功率的区别和联系：

1、功等于力与距离的乘积，它包括作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离这两个必要因素。

而功率是指做功的快慢，它由功的大小和做功时间长短两个因素共同决定。

2、不能说“功率大的做功就一定多”，也不能说“做功多的功率就一定大”；同样也不能说“做功时间越短功率就越大”。

（四）有关功和功率的计算：

1、功的计算：

A、根据功的公式W=Fs进行计算。

B、根据功率的定义式的变形公式W=Pt进行计算。

2、功率的计算：

A、根据定义式（基本公式）P=W/t进行计算。

这是计算功率的基本方法，无论何种类型的功，其功率皆可用此法计算，如后面的电功率：

P=W/t=UIt/t=UI。

B、根据导出公式P=Fv进行计算，此法仅限于机械功功率的计算。

但此法实用性极强，在使用时应注意统一速度的单位为“m/s”。

例1、下列关于功和功率的说法中，正确的是：

（D）

A、做功越多。

功率越大；B、功率越大，做功越多；

C、做功时间越短，功率越大；D、做相等的功，功率越大做功时间越短。

例2、一辆功率为60kw的小轿车在平直的高速公路上以90km/h的速度匀速行驶了3min。

问：

（1）轿车在行驶过程中受到的阻力是多大？

（2）这段时间内，轿车做了多少功？

【答案：

240N；1.08×107J】

例3、某人用400N的力沿长5m的斜木板将质量为150kg的物体匀速推到高1m的平台顶端上。

问：

（1）、此人做了多少功？

（2）、重力做了多少功？

（3）、若此人用时20s，则他发挥的功率是多大？

【答案：

（1）2000J；

（2）0（物体没有在重力方向上通过距离，重力没有做功；（3）100w。

】

三、功的原理：

（一）内容：

功的原理的内容通常有三种说法：

设人们使用机械时实际所做的功为W人，机械克服阻力所做的功为W机，不用机械而直接用手达到相同目的所做的功为W直，则：

1、人们使用机械所做的功，等于机械克服阻力所做的功。

即：

W人=W机。

2、人们使用机械所做的功，都不小于不用机械而直接用手达到相同目的所做的功。

即：

W人≥W直。

此即课本说法“使用任何机械都不能省功”。

3、在不考虑额外阻力的情况下，人们使用机械所做的功，等于不用机械而直接用手达到相同目的所做的功。

即：

W人=W直。

此类机械称为“理想机械”，而事实证明：

理想机械在实际中是不存在的，它只存在于理想状态中和假设条件下。

所以，功的原理的简单而普遍的说法是“使用任何机械都不能省功”。

（二）意义：

功的原理是所有机械都遵守的共同原理，是机械的基本原理。

它符合自然界的三大定律之一的“能量守恒定律”。

任何违背这一规律的机械都是不能设计和制造成功的，如“永动机”。

在分析机械的工作原理和使用机械时，一定要遵循这一规律。

（三）应用：

1、在分析机械做功问题时，必须考虑克服机械本身阻力（如机械自重、摩擦、内耗等）所做的功和机械克服额外阻力所做的功，除非题目有“不考虑……”这一前提外。

2、

（1）设计、选用机械时，必须遵循这一规律。

比如要想设计一省力的机械，就必须要想法增大动力移动的距离（因为不能省功，功是一定的，所以根据F=W/s可以知道：

当W一定时，必须增大s方能使F减小。

）。

（2）必须明确：

根据能量守恒定律及功的原理，“永动机”是永远都不能成功的。

因此，不要试图设计、研究此类机械而使人力、物力和财力造成无谓的浪费。

（3）在不计额外阻力的情况下，可以用三——

（一）——3的等量关系解答有关问题。

例：

沿一长5m高1m的斜面将一重500N的物体从斜面底端匀速推到顶端。

（1）若斜面十分光滑，沿斜面的推力应多大？

需做多少功？

（2）若不用斜面而直接将物体提上去，需要用多大的力，要做多少功？

（3）分析斜面能够省力的原因。

（4）若时使用该斜面时实际所用的力是120N，那么斜面的摩擦力是多大？

整个过程中克服摩擦所做的功是多少？

【答案】

（1）100N；500J。

（2）500N；500J。

（3）因为使用斜面时，增大了动力移动的距离。

而当功一定时，距离越大，所需的力越小，因此使用斜面可以省力。

由此也进一步可以知道：

当斜面高度和物体的重一定时，斜面越长越省力。

（4）20N；100J。

四、简单机械：

（一）、机械的概念：

机械（英文名称：

machinery）是指机器与机构的总称。

机械就是能帮人们降低工作难度或省力的工具装置，像筷子、扫帚以及镊子一类的物品都可以被称为机械，他们是简单机械。

而复杂机械就是由两种或两种以上的简单机械构成。

通常把这些比较复杂的机械叫做机器。

从结构和运动的观点来看，机构和机器并无区别，泛称为机械。

机械是一种人为的实物构件的组合，各部分之间具有确定的相对运动，它能够将能量、力从一个地方传