《功和机械能》复习课.docx
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《功和机械能》复习课
《功和机械能》复习提纲
一、功
1.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。
2.不做功的三种情况:
有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。
巩固:
☆某同学踢足球,球离脚后飞出10m远,足球飞出10m的过程中人不做功。
(原因是足球靠惯性飞出)。
3.力学里规定:
功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。
公式:
W=FS。
4.功的单位:
焦耳,1J=1N·m。
把一个鸡蛋举高1m,做的功大约是0.5J。
5.应用功的公式注意:
①分清哪个力对物体做功,计算时F就是这个力;②公式中S一定是在力的方向上通过的距离,强调对应。
③功的单位“焦”(牛·米=焦),不要和力和力臂的乘积(牛·米,不能写成“焦”)单位搞混。
二、功的原理
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;即:
使用任何机械都不省功。
2.说明:
(请注意理想情况功的原理可以如何表述?
)
①功的原理是一个普遍的结论,对于任何机械都适用。
②功的原理告诉我们:
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我们做题遇到的多是理想机械(忽略摩擦和机械本身的重力)理想机械:
使用机械时,人们所做的功(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;
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。
如果斜面与物体间的摩擦为f,则:
FL=fL+Gh;这样F做功就大于直接对物体做功Gh。
三、机械效率
1.有用功:
定义:
对人们有用的功。
公式:
W有用=Gh(提升重物)=W总-W额=ηW总
斜面:
W有用=Gh
2.额外功:
定义:
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)
斜面:
W额=fL
3.总功:
定义:
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
斜面:
W总=fL+Gh=FL
4.机械效率:
①定义:
有用功跟总功的比值。
②公式:
W有用=Gh(提升重物)=W总-W额=ηW总
斜面:
定滑轮:
动滑轮:
滑轮组:
③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。
某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。
④提高机械效率的方法:
减小机械自重、减小机件间的摩擦。
5.机械效率的测量:
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、细线外还需刻度尺、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、动滑轮越重,个数越多则额外功相对就多。
B、提升重物越重,做的有用功相对就多。
C、摩擦,若各种摩擦越大做的额外功就多。
绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。
四、功率
1.定义:
单位时间里完成的功。
2.物理意义:
表示做功快慢的物理量。
3.公式:
4.单位:
主单位W;常用单位kWmW马力。
换算:
1kW=103W 1mW=106W 1马力=735W。
某小轿车功率66kW,它表示:
小轿车1s内做功66000J。
5.机械效率和功率的区别:
功率和机械效率是两个不同的概念。
功率表示做功的快慢,即单位时间内完成的功;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。
五、机械能
(一)动能和势能
1.能量:
一个物体能够做功,我们就说这个物体具有能。
理解:
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。
2.知识结构:
略
3.探究决定动能大小的因素:
①猜想:
动能大小与物体质量和速度有关。
实验研究:
研究对象:
小钢球 方法:
控制变量。
·如何判断动能大小:
看小钢球能推动木块做功的多少。
·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:
使钢球从不同高度滚下。
③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;
④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。
练习:
☆上表中给出了一头牛漫步行走和一名中学生百米赛跑时的一些数据:
分析数据,可以看出对物体动能大小影响较大的是速度。
你判断的依据:
人的质量约为牛的1/12,而速度约为牛的12倍,此时动能为牛的12倍,说明速度对动能影响大。
4.机械能:
动能和势能统称为机械能。
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。
(二)动能和势能的转化
1.知识结构:
略
2.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。
3.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。
4.动能与势能转化问题的分析:
⑴首先分析决定动能大小的因素,决定重力势能(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。
⑵还要注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大──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。
⑶题中如果有“在光滑斜面上滑动”则“光滑”表示没有能量损失──机械能守恒;“斜面上匀速下滑”表示有能量损失──机械能不守恒。
(三)水能和风能的利用
1.知识结构:
略
2.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。
练习:
☆水电站修筑拦河大坝的目的是什么?
大坝为什么要设计成上窄下宽?
答:
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。