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物理·新课标（RJ）第15章多功和机械能┃思维感悟成体系┃思维感悟成体系┃物理·新课标（RJ）第15章多功和机械能┃回眸教材析知识┃回眸教材析知识┃物理·新课标（RJ）1．功的必要因素：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。力学里规定：功等于。功包括两个必要因素：一是作用在；二是物体在的方向上通过的距离。不做功的三种情况：，例如提重物却没有提起；有距离无力，如踢出去的足球在地面上滚动过程；力和距离垂直，例如物体在水平冰面上滑行，水平方向没有力做功，此时虽然有重力作用在物体上，但重力没有做功。力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积力物体上的力有力无距离物理·新课标（RJ）第15章多功和机械能┃回眸教材析知识2．功的原理：事实告诉我们，使用扳手拧螺丝要省力必须费，钓鱼时要省距离必须，既的机械是没有的。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、或者可以、也可以改变，给人类工作带来很多方便。距离费力省力又省距离使用任何机械都不省功省力省距离力的方向物理·新课标（RJ）第15章多功和机械能┃回眸教材析知识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)：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．机械效率①机械效率是指有用功跟总功的。不同机械的机械效率表达式：等于比值物理·新课标（RJ）第15章多功和机械能┃回眸教材析知识公式：η＝W有用W总斜面：η＝GhFs定滑轮：η＝GhFs＝GhFh＝GF动滑轮：η＝GhFs＝GhF2h＝G2F滑轮组：η＝GhFs＝GhFnh＝GnF②提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。物理·新课标（RJ）第15章多功和机械能┃回眸教材析知识4．功率功率是指机械在里完成的功，表示做功的物理量。例如，某小轿车功率66kW，它表示：小轿车1s内做功66000J，公式：P＝Wt，对于功率一定的机械，由公式P＝Wt＝Fv可知，当速度越小时，产生的拉力越大，例如，汽车载重上坡时，要挂低挡来获得较大的拉力。快慢单位时间物理·新课标（RJ）第15章多功和机械能┃回眸教材析知识5．机械能及其转化荡秋千时，人处于最高点时，由于人被举高而具有能，下降过程中，高度，重力势能减小，速度逐渐增大，动能，即人的重力势能向动能转化，到达最低点，人的速度最大，动能最大，高度最小，重力势能最小，继续向最高点上升过程中，能又转化为能，再次到达最高点时，动能减小到零，转化为的重力势能最大。转化过程中，若没有能量损失，机械能的总量不变，即两者之和不变，这就是机械能守恒。减小增大重力势动重力势物理·新课标（RJ）第15章多功和机械能┃回眸教材析知识动能不仅与速度有关，还与物体的质量有关，速度相同时，质量越大，动能越；同速行驶的火车动能大于汽车的动能。重力势能不仅与高度有关，还与物体的质量有关，高度相同时，质量越大，重力势能也越，高度相同的铁钉和铁锤，铁钉重力势能要铁锤的重力势能。大大小于典例1：做功的两个必要因素第15章多功和机械能┃典例精析把方向┃典例精析把方向┃物理·新课标（RJ）例1下列实例中，力对物体没有做功的是()A．起重机吊起重物B．马拉车，车未动C．跳水运动员从跳台跳下D．举重运动员，将杠铃举起物理·新课标（RJ）第15章多功和机械能┃典例精析把方向[解析]B判断做功一看是否有力作用在物体上，二看物体是否在力的方向上通过距离。A中，起重机对重物有力的作用，“吊起”是通过了距离。D同理。跳水运动员受到的重力向下且移动了距离，故重力做功，C对。B中车没有移动距离，故力没有做功。知识点拨力做功必须是有力作用在物体上，且物体在力的方向上通过一段距离，力与距离垂直时不做功，力与距离不同时发生不做功，有力没有距离不做功，有距离没有力时也不做功。物理·新课标（RJ）第15章多功和机械能┃典例精析把方向物理·新课标（RJ）第15章多功和机械能┃典例精析把方向典例2：功率的测量例2如图Z15－1所示，粗略测量小明同学引体向上运动的功率时，下列物理量不需要测量的是()A．小明的质量B．单杠的高度C．每次身体上升的高度D．做引体向上的时间[答案]B物理·新课标（RJ）第15章多功和机械能┃典例精析把方向[解析]测定功率的大小需要测量功的大小与时间的大小，而功的大小可以测出人的质量大小与引体时身体上升的高度，然后算出功率的大小，因此不需要测单杠的高度。知识点拨根据功率的计算公式P＝Wt，测量功率需要得到功和对应做功所需要的时间，本题小明同学做引体向上运动，克服重力做功，即W＝Gh，整理公式可得P＝Ght，所以测量的物理量是人的重力(可由人的质量计算得出)，人上升的高度以及做功消耗的时间。物理·新课标（RJ）第15章多功和机械能┃典例精析把方向物理·新课标（RJ）第15章多功和机械能┃典例精析把方向典例3：机械效率的探究例3用如图Z15－2所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。物理·新课标（RJ）第15章多功和机械能┃典例精析把方向(1)实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为__________N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为____________________________________%。请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：_________________________________________。(2)为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到下表所示的两组数据：物理·新课标（RJ）第15章多功和机械能┃典例精析把方向次数钩码悬挂点钩码总重G/N钩码移动距离h/m拉力F/N测力计移动距离s/m机械效率η/%1A1.50.100.70.3071.42B2.00.151.20.3083.3根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论？答：__________________；请简要说明两条理由：①________________________；②______________________________________。物理·新课标（RJ）第15章多功和机械能┃典例精析把方向[答案](1)0.566.7由于使用杠杆时需要克服杠杆自重(克服摩擦力)等做功(2)不能两次实验时钩码没有挂在同一位置仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的[解析]测力计的读数要注意量程和分度值，这里的分度值是0.1N；用公式η＝W有用W总计算机械效率；对于杠杆而言，额外功主要是克服杠杆自身的重力所做的功。提高效率可以选减小杠杆自重，增大物重等，但是要在支点和悬挂点不变的情况下使用。物理·新课标（RJ）第15章多功和机械能┃典例精析把方向知识点拨杠杆的机械效率与滑轮的机械效率不同的是，杠杆的支点、悬挂点的改变都会使额外功的大小改变，即克服杠杆自重所做功改变。物理·新课标（RJ）第15章多功和机械能┃典例精析把方向物理·新课标（RJ）第15章多功和机械能┃典例精析把方向典例4：机械能的探究例4在学习势能知识时，小明同学猜想物体的重力势能的大小可能与以下三个因素有关：①物体高度，②物体质量大小，③物体所处地理位置。为了证明自己的猜想，首先决定对因素①进行验证。他把橡皮泥平铺在水平面上，让1个小球从不同高度自由下落，记录结果如表所示：实验次数球离橡皮泥高度/米凹痕程度10.5很浅21.0比较浅32.0比较深44.0较深物理·新课标（RJ）第15章多功和机械能┃典例精析把方向(1)该同学依据________判断重力势能的大小；(2)本实验的结论是________；(3)若想对因素②进行验证，你认为实验中应控制的变量是________。[答案](1)橡皮泥凹痕深浅程度(2)同一物体高度越高重力势能越大(3)高度和实验地点(地理位置)方法点评间接法是物理学中重要的探究方法之一，就是将不容易直接得到的结论通过间接方式体现出来。本题通过间接的作用效果来显示重力势能的大小与哪些因素有关，探究的过程中要注意条件的变化，即小球从不同高度自由下落，也是控制变量法的应用体现。物理·新课标（RJ）第15章多功和机械能┃典例精析把方向第15章多功和机械能┃实战演习成高手┃实战演习成高手┃物理·新课标（RJ）1．将一个省力的机械和一个省距离的机械组装成一个组合机械，当利用这个组合机械做功时()A．一定不能省功B．一定可以省力C．一定可以省距离D．一定能省功第15章多功和机械能┃实战演习成高手物理·新课标（RJ）[解析]A解决此类问题关键是把握住功的原理——“使用任何机械都不省功”。本题将一个省力的机械和一个省距离的机械组装成一个组合机械，貌似将两种机械的优点都利用了，可以省功，给人以误导，其实省力的机械必定要费距离，省距离的机械肯定费力，但是这个组合有可能省力，也有可能省距离，但不是“一定”，总之是不会省功的。第15章多功和机械能┃实战演习成高手物理·新课标（RJ）2．两名举重运动员，甲比乙高，如果他们举起相同质量的杠铃所用的时间相等，如图Z15－3所示，则()A．甲运动员做功较多，功率较小B．甲运动员做功较多，功率较大C．甲运动员做功较多，他们的功率相等D．甲、乙运动员做功相等，功率相等第15章多功和机械能┃实战演习成高手物理·新课标（RJ）第15章多功和机械能┃实战演习成高手物理·新课标（RJ）[解析]B在杠铃重力相同的情况下，举得越高，做的功越多。做功时间相同，做功多的功率大。第15章多功和机械能┃实战演习成高手物理·新课标（RJ）3．如图Z15－4所示，AB＝3AE，AC＝2AE，AD＝1.5AE，若把物体从斜面底部沿AB、AC、AD三个斜面匀速拉到顶端A时，(不计摩擦)则()A．沿着AB用的拉力最小，做功最多B．沿着AC用的拉力最小，做功最多C．沿着AD用的拉力最小，做功也最小D．沿着三个斜面用的拉力不相等，做功一样多第15章多功和机械能┃实战演习成高手物理·新课标（RJ）第15章多功和机械能┃实战演习成高手物理·新课标（RJ）[解析]D沿着光滑斜面拉动物体时，人们所做的额外功为0，则有用功等于总功，所以拉力所做的功相同，斜面是省力机械，且当斜面光滑且高度相等时，斜面越长越省力。第15章多功和机械能┃实战演习成高手物理·新课标（RJ）4．小明用两个相同的滑轮组成不同的滑轮组(如图Z15－5所示)，分别将同一物体匀速提高到相同高度，滑轮组的机械效率分别为η1、η2。下列关系正确的是(忽略绳重及摩擦)()A．F1F2，η1＝η2B．F1F2，η1η2C．F1F2，η1＝η2D．F1F2，η1η2[答案]A第15章多功和机械能┃实战演习成高手物理·新课标（RJ）第15章多功和机械能┃实战演习成高手物理·新课标（RJ）5．学校新近买了30套总质量为300kg的物理实验器材，每套一箱。现在，某实验员需要把这批实验器材搬运到14m高的物理实验室。(1)该实验员需要做多少功？(不考虑他克服自身重力所做的功，取g＝10N/kg)(2)假设他身体可以提供的功率P如图Z15－6那样取决于所搬运物体的质量m。若要尽可能快地把这批器材搬上去，那么他每次搬运的箱子数应为______个。(3)不考虑搬起箱子、放下箱子和下楼的时间，求他搬运这批实验器材的最短时间。第15章多功和机械能┃实战演习成高手物理·新课标（RJ）第15章多功和机械能┃实战演习成高手物理·新课标（RJ）[答案](1)W＝mgh＝300kg×10N/kg×14m＝4.2×104J(2)3(3)要求搬运时间最短，身体所提供的功率应最大，即P＝70W。根据P＝Wt得t＝WP＝4.2×104J70W＝600s＝10min。第15章多功和机械能┃实战演习成高手物理·新课标（RJ）[解析]功的计算是初中物理的重要计算之一，但是都不会很难，而是比较简