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第十一章：机械功与机械能2、功的原理：使用任何机械都不省功。省了距离的一定费了力，费力的一定省了距离。但力和距离的乘积（功）不变。（不考虑摩擦和机械重）一、功在物理学中，把力和在力的方向上移动的距离的乘积叫功。（2）做功的两个必要因素：功=力X距离W=F·SW--功-焦（J）F---力---牛（N）S---距离--米（m）单位：焦耳（J）1J=1N·m①作用在物体上的力；②物体在力的方向上移动的距离。（4）公式：1、（1）定义：A有力无距离；B有距离而无力（靠惯性）C既有力又有距离，但运动方向始终与力的方向垂直。（3）不做功的三种情况：例1、小明用100N的力将50N的铅球掷出10m远，则在铅球抛出的过程中，人对铅球所作的功是：（）A、1000JB、500JC、0JD、1500JC铅球在空中不受推力，是由于惯性！（4）单位：瓦（W）另外还有：千（KW）1W=1J/s注意：做的功多不一定功率大，所用的时间短也不一定功率大；只有相等的时间内做的功越多，功率才大。在力F作用下做匀速直线运动时，有：P=W/t=Fs/t=Fv二、功率（1）定义：单位时间内所做的功。用P表示。1、功率（2）物理意义：反映物体做功快慢的物理量。（3）公式：功率=功/时间，即P=W/tP—功率—瓦特（W）W—功—焦耳（J）t—时间—秒（s）1、动能（1）动能：物体由于而具有的能。三、动能和势能运动（3）比较动能的大小：质量相同，速度大的动能大；速度相同时，质量大的动能大。做匀速运动的物体，动能可能不变。（2）动能大小的决定因素：由和共同决定。一切运动的物体都具有动能。静止的物体（速度为0）动能为0。速度质量物体的运动速度越大，质量越大，动能越大。①重力势能：2、势能②弹性势能：物体由于而具有的能物体由于发生而具有的能物体质量越大，举高的高度越高，重力势能越大同一物体，弹性形变越大，具有的势能越大。被举高弹性形变四、机械能及其转化1、机械能：如图：A点：重力势能最大，动能为零。B点：动能最大，重力势能最小。A→B：重力势能转化为动能。B→C：动能转化为重力势能。ABC2、动能和势能的相互转化：一个物体可以既有动能又有势能。动能和势能之和,即：E机=E动+E势例11.如图所示，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，下列说法中正确的是（）A、重力势能减小，动能不变，有重力势能转变为动能B、重力势能减小，动能增加，有重力势能转变为动能C、重力势能减小，动能不变，没有重力势能转变为动能D、重力势能减小，动能增加，没有重力势能转变为动能B例12、一架匀速上升的直升飞机，它的（）A、动能增加，重力势能不变B、动能不变，重力势能增加C、动能和重力势能都增加D、动能不变，机械能也不变B3、机械能守恒定律如果只有动能和势能的转化，机械能的总和保持不变。（不考虑摩擦阻力做额外功）概念：物体由于运动而具有的能物体由于弹性形变而具有的能量机械能动能影响动能大小的因素速度质量探究动能的大小与什么因素有关控制变量法动能的大小比较重力势能定义：物体由于被举高而具有的能量影响重力势能大小的因素高度弹性势能影响弹性势能大小的因素：势能质量弹性形变的程度一个物体的机械能等于它的动能和势能之和。动能和势能的转化动能和重力势能的相互转化动能和弹性势能的相互转化方式规律：在动能和势能的相互转化过程中，必定有动能和势能各自的变化，而且是此增彼减。即减小的能必定转化为增大那个能。机械能守恒：如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和不变，或者说机械能守恒。机械能•功的概念:1：作用在物体上的力•做功的两个必要因素：2物体在这个力的方向上移动的距离F≠0,s=0不做功三种的情况F=0,s≠o•功的计算公式：W=FSF≠0,s≠0,但F⊥s•功的单位是：焦耳简称焦符号是J1Ｊ＝１Ｎ·m•功的原理：使用任何机械都不能省功．•有用功:提升重物时：W有=Gh•额外功：对机械本身、对辅助物品、克服摩擦所做的功•总功:W总=W有+W额。或W总=FS机械效率：测量：意义功率概念：单位时间内物体所做的功公式：P=W/t或P=Fv单位总有WW=h公式：国际单位：瓦特，符号W常用单位：千瓦（kW）功五、机械效率1、有用功和总功为达目的而做的，对人们有用的那一部分功，叫有用功（W有用）。（1）有用功和总功的比值叫机械效率，用η表示。2、机械效率并非我们需要但又不得不做的那一部分功叫额外功（W额外）。有用功和额外功的总和叫总功（W总）。W总=W有用+W额外（2）公式：机械效率=有用功/总功即：η=W有用/W总3、如何确定有用功和总功：W总=Fs（F为施加的外力，s为在力的方向上移动的距离）W有用=Gh（机械沿竖直方向上提升重物。G为重物重，h为重物上升的高度。）W有用=fs（机械沿水平方向拉物体。f为物体沿水平方向移动时受到的摩擦力，s为物体水平移动的距离。）任何实际机械的机械效率η‹1且η是一个没有单位的量。（竖直方向）η=w有用/w总=Gh/Fs=G/nF(不计摩擦和绳重）η=G/G+G动（水平方向）η=fs物/Fs绳=f/nF滑轮组的机械效率：斜面的机械效率：η=w有用/w总=Gh/FLη=Gh/(Gh+fL)例3.两个完全相同的滑轮，其重力均为20N.分别用图甲、乙两种方式，将重400N的物体以相同的速度匀速提升了l0m，不计摩擦和绳重，则下列判断正确的是（）A．F1和F2做的功相等B．F1做的功大于F2做的功C.F1做功的功率小于F2做功的功率D．甲的机械效率小于乙的机械效率乙甲F2F1A例4、一台起重机将重6000N的建筑材料提升到10m高的楼房上，做的额外功是40000J，总功是多少？机械效率是多少？解：有用功：W有用=Gh=6000N×10m=60000J总功：W总=W有+W额=60000J+40000J=105J机械效率：η=W有用/W总=60000J/105J=60﹪例5.如图，把重为10N的物体推上高为0.5m的斜面，斜面的长为1m所用的推力为12N,沿斜面向上,求推力所做的功和斜面的机械效率?解：推力做的功：W总=FL=12N×1m=12J有用功：W有=Gh=10N×0.5m=5J机械效率：η=W有/W总=5J/12J=41.67﹪LhF.G例6、下列叙述中能够提高机械效率的是（）A、增加有用功B、减小机械间的摩擦C、减小总功D、使用最省力的机械B例7、用100N的力推着小车在水平面上作匀速直线运动，5s内小车前进了10m，则在这段时间内：⑴物体运动的速度是多大？⑵推力做的功是多少？⑶推力的功率是多大？解：速度：v=s/t=10m/5s=2m/s推力做的功：W=Fs=100N×10m=1000J推力的功率：P=W/t=1000J/5s=200WF解：W有=Gh=800N×2m=1600J解：W总=Fs=250N×4×2m=2000Jη=W有/W总=1600J/2000J=80﹪解：P=W/t=Fs/t=Fv=250N×4×0.5m/s=500W例8.一个工人用图所示的滑轮组将800N的重物以0.5m/s的速度匀速提高了2m，人对绳的拉力为250N，求：（1）有用功是多少？（2）滑轮组的机械效率是多少？（3）拉力的功率是多大？G1、下列物体具有哪种机械能能。A．拉长的弹簧具有＿＿＿＿＿。B．水库中的水(被大坝提高)具有＿＿＿＿＿。C、桌子上的茶杯具有＿＿＿＿。D．正在爬坡的汽车具有＿＿＿＿。E．在空中飞行的小鸟具有＿＿＿＿。弹性势能重力势能重力势能动能和势能动能和势能2、滚摆下降过程中,重力势能＿＿,转速＿＿,动能＿＿。当滚摆上升过程中,转速＿＿,动能＿＿,重力势能＿＿。减小增大变大变小变小增大3、如图是人造地球卫星的轨道示意囹，人造地球卫星在大气层外环绕地球运行的过程中，它在近地点的动能＿＿＿＿（选填：大于、小于、等于）它在远地点的动能；它从近地点向远地点运行的过程中，机械能的变化情况是_________（选填：变大、变小、不变）。4、皮球从手中下落后，掉到地上又弹起来，试分析这个过程中的能量转化。下落时,重力势能转化为动能,掉到地上时,动能转化为弹性势能,反弹时,弹性势能转化为动能，上升时，动能转化为重力势能。5.如图所示，物体重为100N，若不计任何摩擦及绳重，则不考虑动滑轮重时，匀速拉动滑轮向上运动0.5m时，拉力F的大小为________N，拉力做的功为________J，机械效率为_______.若考虑动滑轮重且动滑轮重8N时，则匀速拉动滑轮向上运动0.5m时，拉力F大小为______N，拉力做的功为________J，机械效率为_______.F5050100%545493%6.在学校跳绳比赛中，小丽同学1min跳了120次，每次跳起的高度为5cm，已知她的质量是40kg，那么小丽跳绳时的平均功率____W，跳一次做的功是________J.(g=10N/kg)7.自行车下坡时，不蹬脚踏板速度也会越来越大，在此过程中，自行车的动能逐渐，自行车的重力势能逐渐．（选填“增大”“减小”或“不变”）4020增大减小8、两名运动员，甲比乙高，如果他们举起相同质量的杠铃所用时间相等，如图所示，则（）A、甲做功较多，功率较大B、甲做功较多，功率较小C、甲做功较多，甲、乙功率相等D、甲、乙做功相等，乙的功率较大A9.船在水面上匀速行驶，受到重力、浮力、牵引力和阻力的作用，其中（）A.重力对船做功B.浮力对船做功C.牵引力对船做功D.没有力对船做功C10..如图所示，将同一物体分别沿s1、s2、s3三个等高斜面匀速拉到顶部，且F1F2F3，则拉力所做的有用功()A.W1=W2=W3B.W1W2W3C.W1W2W3D.无法确定321FsssA11.关于功率的说法中正确的是()A.功率越大，表示做功越快B.功率越大，表示做功越多C.物体做功用的时间越长，功率越大D.物体做功用的时间越短，功率越大A12.关于机械效率的问题，下列说法中正确的是()A.做功越多，机械效率一定越高B.单位时间内做功越多，机械效率一定越高C.省力越多的机械，机械效率一定越高D.额外功在总功中所占比例越小，机械效率一定越高D13.甲、乙两斜面（不计摩擦）高度均为h，但甲比乙长，现把质量相等的两个物体从斜面底端匀速推到斜面顶端，则推力F1与F2的关系为()A.F1＞F2B.F1＜F2C.F1=F2D.无法确定B14、关于功率,下列叙述正确的是()A.做功用的时间越少,功率越大。B.功率越大,做的功越多。C.在相同的时间里,做功越多,功率越大。D.做功的时间越多,功率越大。15.如图所示，在相同时间里，用力F甲、F乙把等重的物体提升相同的高度，乙的动滑轮比甲重，比较它们的机械效率η甲、η乙和两力做功的功率P甲、P乙，则η甲和η乙关系（）A.η甲η乙,P甲P乙B.η甲η乙,P甲P乙C.η甲η乙,P甲P乙D.η甲η乙,P甲P乙GFGFB16.如图3所示，轨道ABC光滑，弹簧固定在水平轨道末端，小球从A处由静止滚下，撞击弹簧后又将沿水平轨道返回，接着滚上斜面。在这整个过程中，机械能转化的情况是（）A.重力势能→动能→重力势能B.动能→弹性势能→动能C.动能→势能→动能→势能→动能D.重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能图3D17.运动员跳高时从离开地面到上升到最大高度的过程中（）A．动能转化为重力势能B．重力势能转化为动能C．弹性势能转化为机械能D．重力势能减小，动能增大A18.小红在学习中收集了一些与机械能有关的实例，如图1所示，其中机械能增大的是（）A19、一只乒乓球由高处静止下落撞击地板后又上升，整个过程中，乒乓球机械能转化情况是（）A．势能→动能→势能。B．动能→势能→势能。C．动能→势能→动能→势能→动能。D．势能→动能→势能→动能→势能。D20、物体沿斜面匀速滑下时，它的（）A．动能增加，重力势能减少，机械能不变B．动能不变，重力势能不变，机械能不变C．动能不变，重力势能减少，机械能减少D．动能增加，重力势能减少，能械能减少C21.中国跳水队被人们称为“梦之队”．图2是跳水运动