13功和机械能

第13讲功和机械能第13讲┃功和机械能考点42功和功率┃考点自主梳理与热身反馈┃1．功(1)做功的两个必要因素：①作用在物体上的______；②物体在这个力的方向上移动的________。(2)不做功的三种情况：①有力无距离(如推而未动、提而未起)；②有距离无力(如物体由于惯性通过一段距离)；③力与距离垂直。(3)公式：________。(4)单位：______，简称______，符号是______。(5)功的原理：使用任何机械都__________。力距离W＝Fs焦耳焦J不省功第13讲┃功和机械能2．功率(1)物理意义：功率是表示物体做功________的物理量，功率大表示机械做功________。(2)定义：功与做功所用时间之比，用符号______表示。(3)定义式：________，引申公式：P＝Fv。说明：当汽车发动机的功率一定时，由公式F＝Pv可知，牵引力与速度成反比，所以汽车爬坡时，司机换挡减速，以获得更大的牵引力。P快慢快P＝Wt第13讲┃功和机械能(4)单位：主单位是________，符号是______。1kW＝______W。(5)爬楼功率的测量①用体重计测出________，记作m；②用卷尺测出楼层的________，记作h；③用秒表测出爬楼所用的________，记作t。表达式：____________。瓦特103W时间质量高度P＝mght第13讲┃功和机械能考点43机械效率及测量1．理解“机械效率”(1)有用功、额外功和总功：为了达到目的而必须做的功叫有用功；我们不需要但又不得不做的功叫额外功；有用功和额外功的总和叫总功。(2)机械效率：有用功跟总功的________。(3)公式：__________。(4)说明：①__________不可避免，所以机械效率总是__________；②机械效率通常用百分数表示，它________单位；③机械效率具有“可变性”：同一机械的效率随提升物重的增加而增大。(5)提高机械效率的方法：减小机械自重、减小摩擦、增加物重等。比值额外功η＝W有W总小于1没有第13讲┃功和机械能名称测滑轮组的机械效率测斜面的机械效率原理η＝______________测量工具__________、________所测量绳子移动的距离s、物体上升的高度h、拉力F、物体重力G斜面长L、斜面高h、拉力F、物体重力G注意事项必须使弹簧测力计沿____________匀速提升重物，以保证测力计示数大小不变必须使弹簧测力计沿斜面________拉动物体，以保证测力计示数大小不变2．机械效率的测量弹簧测力计刻度尺竖直方向匀速W有W总第13讲┃功和机械能额外功的产生在不考虑绳重和摩擦的情况下，产生额外功的原因是动滑轮的重，即W额外＝G动h克服摩擦所做的功，即W额外＝fL得出结论①提升相同重物，滑轮组中动滑轮个数越多，越省力，机械效率________。②同一滑轮组，提升的重物越重，机械效率________提升同一物体时，斜面的机械效率与斜面的粗糙程度和倾斜角度有关，斜面越陡、越光滑，机械效率________越低越高越高第13讲┃功和机械能3.不同条件下滑轮组机械效率的表达式(1)用滑轮组竖直拉起重物时，η＝W有W总＝GhFs＝GhFnh＝GnF；η＝W有W总＝Gh（G＋G动滑轮）h＝GG＋G动滑轮(不计摩擦，计动滑轮重)。(2)用滑轮组水平拉动重物时，η＝W有W总＝fLFs＝fLFnL＝fnF。第13讲┃功和机械能考点44机械能及其转化机械能分类定义影响因素动能物体由于______而具有的能①________；②________势能重力势能物体由于______所决定的能①________；②________弹性势能物体由于发生____________而具有的能材料及形变程度1．认识“能”(1)物体能够____________，表明这个物体具有能量。(2)能量的单位是________。2．机械能的分类及各自的影响因素对外做功焦耳运动质量速度高度质量高度弹性形变第13讲┃功和机械能3.机械能守恒定律如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总和保持________。不变第13讲┃功和机械能1．【2013·福州】如图13－1所示的情景中，关于力对杯子做功的描述正确的是()图13－1D第13讲┃功和机械能2．【2013·泰州】下列属于能量单位的是()A．瓦特B．焦耳C．伏特D．安培3．【2013·重庆】小明利用如图13－2所示的装置探究滑轮组的特点，他将重为3N的物体匀速提高了0.5m，已知绳子自由端的拉力F为2N，则绳端移动的距离s及提起重物时滑轮组的机械效率是()BC第13讲┃功和机械能图13－2A．s＝1.5m，η＝50%B．s＝1.5m，η＝80%C．s＝1m，η＝75%D．s＝1m，η＝37.5%第13讲┃功和机械能4．如图13－3所示，苹果树上结有甲、乙、丙三个质量相等的苹果，哪一个苹果的重力势能最大()图13－3A．甲B．乙C．丙D．一样大C第13讲┃功和机械能5．【2013·泰州】如图13－4所示，滚摆上升的过程中()图13－4A．动能增大B．重力势能减小C．重力势能转化为动能D．动能转化为重力势能D第13讲┃功和机械能6．如图13－5所示，把小球放在相同的斜面上自由滚下，撞击静止在水平面上的木块。能说明物体的动能与物体的速度有关的是()图13－5A．甲、丙B．乙、丙C．甲、乙D．甲、乙、丙C第13讲┃功和机械能7．某工人在水平地面上，用100N的水平推力以0.5m/s的速度匀速推动重500N的物体，使它沿水平方向移动10m，该过程中工人所做的功是________J，水平推力的功率是________W。100050第13讲┃功和机械能┃考向互动探究与方法归纳┃例1【2013·德州】某实验小组分别用如图13－6所示的甲、乙两个滑轮组(每个滑轮重相同)匀速提起相同的重物。不计绳重及摩擦，下列说法正确的是()图13－6A．图甲省力，机械效率图甲大B．图甲省力，机械效率一样大C．图乙省力，机械效率一样大D．图乙省力，机械效率图乙大C[解析]C图甲中重物和动滑轮总重由两段绳子承担，则F甲＝12(G＋G动)；图乙中重物和动滑轮总重由三段绳子承担，则F乙＝13(G＋G动)，所以图乙省力；每个滑轮重相同，不计绳重及摩擦，根据η＝W有W总＝W有W有＋W额＝GhGh＋G动h＝GG＋G动知，两个滑轮组机械效率相同，故选C。第13讲┃功和机械能第13讲┃功和机械能用滑轮组提起同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关；用同一滑轮组提起不同重物时，被提起的物体越重，机械效率越高。例2【2013·北京】(多选)下列有关机械能的说法中正确的是()A．只要有力对物体做功，物体的机械能就改变B．在平衡力作用下，运动的木块的动能保持不变C．推出的铅球在下落过程中增加的动能是由重力势能转化来的D．如果物体通过的路程与所用时间的比值不变，则物体的机械能不变BC第13讲┃功和机械能[解析]BC如果只有重力或弹力对物体做功，物体的机械能不变，故A错误；在平衡力作用下，运动的物体一定做匀速直线运动，故物体的动能不变，故B正确；推出的铅球在下落过程中动能增加，重力势能减少，增加的动能是由重力势能转化来的，故C正确；当物体在竖直方向上匀速上升或匀速下降时，虽然物体通过的路程与所用时间的比值不变，但是机械能却是变化的，故D错误。机械能守恒是有条件的：只有重力或弹力做功，没有外力做功。在判断某个物体的动能和势能的变化时，要抓住“加速、匀速、减速”来判断物体动能的变化；抓住“上升、下降”来分析物体重力势能的变化。第13讲┃功和机械能例3【2013·聊城】(多选)如图13－7所示，在水平拉力F的作用下，物体A沿水平面以速度v向右匀速运动了距离s，若物重为G，水平面对物体的摩擦力为f。下列说法正确的是()图13－7A．有用功的功率为fvB．拉力做功的功率为3FvC．装置的机械效率为G3FD．额外功为(3F－f)sABD第13讲┃功和机械能[解析]ABD根据题意知，W有＝fs，该滑轮组有三段绳子承担力，所以W总＝3Fs，则有用功的功率P有＝W有t＝fst＝fv；总功的功率P总＝W总t＝3Fst＝3Fv；装置的机械效率η＝W有W总＝fs3Fs＝f3F；W额＝W总－W有＝3Fs－fs＝(3F－f)s，故ABD正确。第13讲┃功和机械能第13讲┃功和机械能第13讲┃功和机械能┃考题自主训练与名师预测┃一、选择题1．【2013·南京】一个重为2N的皮球从10m高处下落3m的过程中，重力对它所做的功为()A．20JB．6JC．14JD．26J2．【2013·自贡】将一定滑轮改为动滑轮使用，则它的机械效率在不计绳重和摩擦时()A．一定提高B．一定降低C．一定不变D．无法判断BB第13讲┃功和机械能3．【2013·河南】一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它将同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比()A．有用功减少，总功减少B．有用功增加，总功增加C．有用功不变，总功不变D．有用功不变，总功减少D第13讲┃功和机械能4．【2013·邵阳】如图13－8所示，小丽和爷爷进行爬楼比赛。他们同时从一楼出发，爬到五楼，结果小丽先到达。已知小丽的体重比爷爷的体重小。下列说法正确的是()图13－8A．爬到五楼时，小丽做的功比爷爷做的功多B．爬到五楼时，爷爷做的功比小丽做的功多C．小丽做功的功率一定比爷爷做功的功率大D．爷爷做功的功率一定比小丽做功的功率大B第13讲┃功和机械能5．如图13－9所示，不计摩擦，把重G＝16N的物体匀速提起，所用的拉力F＝10N，则关于该动滑轮的说法中错误的是()A．动滑轮重4NB．使用该动滑轮要费距离C．该动滑轮的机械效率为80%D．提升物体的速度越快，机械效率越高图13－9D第13讲┃功和机械能6．【2013·杭州】在甲、乙两图中，图甲地面粗糙、图乙地面光滑。质量分别为m、2m的两个物体在大小为F的恒力作用下，在力的方向上前进了相同的距离，则下列结论正确的是()图13－10A．图甲中F做的功小于图乙中F做的功B．图甲中F做的功等于图乙中F做的功C．图甲中F做的功大于图乙中F做的功D．条件不足，无法确定甲、乙图中F做的功谁大B第13讲┃功和机械能7．【2013·南通】用手沿竖直方向匀速拉一个动滑轮，使挂在下面重为G的物体缓缓上升，动滑轮的重力不可忽略，现改变物体的重力G，则动滑轮的机械效率与物体重力G的关系可能符合下列图中的()图13－11B第13讲┃功和机械能8．小明到“地王大厦”喜看南宁新变化。当他乘坐直达电梯从一层匀速上升至顶层的过程中，他的()A．动能减小，重力势能增大B．动能不变，重力势能减小C．动能不变，重力势能增大D．动能减小，重力势能减小C第13讲┃功和机械能二、填空题9．【2013·郴州】一颗子弹在枪膛中所受平均推力约为500N，枪管长1.2m，子弹从被击发到离开枪口用时0.1s，则推力做功为________J，做功的功率为________W。图13－126006000第13讲┃功和机械能10．【2013·沈阳】如图13－12所示，分别用定滑轮、动滑轮把重力相同的甲、乙两物体在相同时间内匀速提升相同的高度(不计机械自重和摩擦)，则所用拉力F甲________F乙(选填“”“”或“＝”)，拉力做功的功率P甲________P乙(选填“”“”或“＝”)。＞＝第13讲┃功和机械能11．【2013·安徽】我国设计的“中华月球车”今年将登陆月球，图13－13为该车的模型。物体在月球表面附近受到的重力仅为在地球表面附近所受重力的16，月球车的质量为120kg，它在月球表面受到的重力为________N。若它在月球表面上方竖直下落4m，则重力对它做的功为________J。(g取10N/kg)图13－13200800第13讲┃功和机械能12．【2013·株洲】工人用力F水平推重为200N的物体，在4s内水平推力F与物体沿力的方向移动的距离s之间的关系如图13－14所示。在这个过程中，水平推力做的功为________J，推力