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第十一章功和机械能一、功1、做功的两个必要因素：（1）作用在物体上的力；（2）物体在力的方向上通过的距离。2、不做功的三种情况：（1）有力无距离：“劳而无功”之一，如搬石头未搬动；（2）有力，也有距离，但力的方向和距离垂直：“劳而无功”之二，如手提水桶在水平面上走动。（3）有距离无力：（“不劳无功”），如物体在光滑平面上自由滑动，足球踢一脚后运动；3、功的计算：物体上的力与力的方向上通过距离的乘积。公式W=FS=Pt各量单位—W：J（焦耳）F：N（牛顿）S：m（米）P：W（瓦特）t：s（秒）4、国际单位：将N·m称为焦耳简称焦，符号(J)1J=1N·m把一个鸡蛋举高1m，做的功大约是0.5J。5、公式应用注意：①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；②公式中的S一定是在力的方向上通过的距离，且与力对应。③功的单位“焦”（1牛·米=1焦）。6、常见的功：克服重力做功：W=Gh克服阻力（摩擦力）做功：W=fs二、功的原理：使用任何机械都不省功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。2、说明：①功的原理对于任何机械都适用。②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对于理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）：人做的功（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（不计摩擦）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④实际斜面：斜面粗糙（考虑摩擦）若斜面与物体间的摩擦为f，则：FL=fL+Gh；这样F做功FL就大于直接对物体做功Gh。三、功率：单位时间内做的功—P(单位：W)1、公式：2、单位：瓦特，简称瓦，符号W，常用单位kW，MW，马力换算：1kW=103W1MW=106W1马力=735W3、物理意义：表示做功快慢的物理量（与机械效率无关）。某小轿车功率66kW，它表示：小轿车１s内做功66000J4、机械中的功率5、功率和机械效率是两个不同的概念。他们之间没有可比性。（1）功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功；（2）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。四、机械能能量：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能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。1、机械能：动能和势能统称为机械能。（1）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。（2）探究决定动能大小的因素a、猜想：动能大小与物体质量和速度有关；b、实验研究—研究对象：小钢球方法：控制变量法c、如何判断动能大小？看小钢球能推动木快做功的多少；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？使钢球从不同同高度滚下；d、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；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。2、动能和势能的转化（1）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；（2）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。3、动能与势能转化问题的分析①首先分析决定动能大小、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——质量，速度，高度，弹性形变②机械能守恒：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。③人造地球卫星的运动，近地点动能（速度）最大，势能最小；远地点势能最大，动能（速度）最小，近地点向远地点运动时，动能转化为势能，远地点向近地点运动，势能转化为动能，整个过程机械能守恒。④滚摆上升下落过程中，如果不计空气阻力，机械能守恒。上升动能转化为重力势能，下降重力势能转化为动能，最低点速度最大，动能最大，最高点重力势能最大，动能最小，下降过程反之。考虑空气阻力，滚摆每次上升高度减小，机械能转化为内能。⑤题目中如果有“在光滑斜面上滑动”，“光滑”表示不计摩擦，没有能量损失，此时机械能守恒。4、水能和风能的利用5、水电站的工作原理：机械能势能重力势能定义：物体由于被举高而具有的能量决定其大小的因素：物体质量越大、举得越高（高度），重力势能就越大弹性势能定义：发生弹性形变的物体具有的能量决定其大小的因素：物体弹性形变越大、弹性势能就越大动能定义：物体由于运动而具有的能量决定其大小的因素：物体速度越大、质量越大，动能就越大动能转化转化势能弹性势能重力势能机械能的天然资源风能水能拦河筑坝海水潮汐直接做功发电F1F2O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。6、水电站修筑拦河大坝的目的是什么？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。第一节功1.如图所示的四种情境中，人对物体做功的是（）2.下列四个实例中，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3.对功的理解，下列说法中正确的是（）A.力的方向跟距离垂直时，则力没有做功B.有力又有距离，则力一定做了功C.作用在物体上的力越大，则力做的功越多D.物体移动的距离越长，则力做的功越多4.一个足球运动员用100N的力踢一个重2N的足球，球离脚后在水平草地上滚动了10m。在球滚动的过程中，运动员对足球做的功为（）A.1020JB.1000JC.20JD.0J5.小红同学将掉在地上的物理课本捡回桌面，所做的功最接近（）A.0.2JB.2JC.20JD.200J6.一只重200N的箱子放在水平地面上，甲同学用40N的水平力将箱子水平移动了5m，乙同学把这只箱子匀速提高了1m。他们做功的多少关系是（）A.甲同学做功多B.乙同学做功多C.他们做的功相等D.条件不足，无法判断7.如图所示，水平地面上的物体在水平恒定拉力F的作用下沿ABC方向做直线运动，已知AB=BC。设AB段是光滑的，拉力F做功为W1；BC段是粗糙的，拉力做功为W2。则W1和W2的关系是（）A.W1=W2B.W1＞W2C.W1＜W2D.不能确定8.如图所示，分别沿不同光滑．．斜面AO、BO把同一物体匀速推到斜面顶端，所用沿斜面的推力的大小分别为F1、F2，对物体所做的功分别为W1、W2。则（）A.F1F2，W1=W2B.F1F2，W1W2C.F1F2，W1=W2D.F1F2，W1W29.力学里所说的功包含两个必要因素：一个是，另一个是。10.在物理学中，叫做功。功的定义公式是，其变形公式有、。AF11.在国际单位制中，功的单位是牛·米，它有一个专门的名称叫做，简称，符号是。12.使用机械时，人们所做的功，都不用机械时所做的功，也就是，这个结论叫做功的原理。13.质量为50kg的箱子在200N的水平推力作用下沿水平地面匀速前进了10m。那么木箱受到的阻力是N，推力做的功为J，重力做的功为J。14.重力为100N的小车，在水平拉力作用下沿水平地面匀速前进了20m，小车所受阻力为车重的0.2倍。则拉力做的功为J，重力做的功为J。15.一个重200N的物体在水平拉力作用下沿水平地面匀速前进了25m；拉力撤消后，物体由于惯性又前进了5m。若拉力做的功为750J，则拉力的大小为。16.举重运动员在2s内将重1500N的杠铃匀速举高2m后在空中又停止了3s，则运动员在前2s做功J，后3s做功J，5s内共做功J。17.一台起重机将重1.5×104N的钢材竖直匀速提升4m后，又沿水平方向匀速移动10m，则起重机在整个过程中对钢材做的功为J。18.如图所示，重为10N的物体A在拉力F作用下，5s内在水平桌面上匀速前进了50cm，此时弹簧测力计的示数是2N，测力计重、绳重、滑轮重及机械摩擦不计。则物体A与水平桌面间的摩擦力f=N，拉力F=N，拉力F做的功W=J。19.一个人用500N的力往下压杠杆一端，把杠杆另一端的物体匀速抬高了40cm，手下降的高度为1m。若不计杠杆自重和摩擦，则此过程中人做功J，被抬高的物体重力为N。20.如图所示，用一个滑轮匀速提起重400N的物体。不计滑轮重、绳重和摩擦，人对绳做的功为600J，求（1）拉力F的大小。（2）物体被提起的高度。第二节功率1.甲、乙两个集装箱的质量相等，起重机把甲以1m/s的速度提升10m；再以2m/s的速度把乙提升相同的高度，那么（）A.两次做功一样多B.第一次做功多C.第二次做功多D.无法比较2.体育课上，小明用100N的水平力把放在地面上重5N的足球踢了出去，足球在水平地面上滚了30m停下，在球滚动的过程中，脚对球所做的功为（）A.150JB.500JC.3000JD.03.(2010甘肃兰州模拟，2)平直公路上的甲、乙两辆汽车，在相同牵引力作用下匀速行驶，如果在相同的时间内通过的路程之比为3∶2，则甲与乙（）A.牵引力做功之比为2∶3B.牵引力做功之比为3∶2C.牵引力的功率之比为1∶1D.汽车所受的阻力之比为3∶22.甲、乙两台机器，甲的功率比乙的大，则（）A.甲做的功比乙做的功多B.甲做功比乙做功快C.甲做功所用的时间比乙的少D.以上说法都不对4.初三物理兴趣小组的同学在学习了功率的知识后，想估测某同学上楼的功率有多大，已知该同学从一楼上到三楼用了10s，则他上楼的功率大约是（）A.3WB.30WC.300WD.3000W5.判断下列说法的正误，正确的打“√”，错误的打“×”。（1）物体做的功多，功率一定大。（）（2）物体做功时间短，功率一定大。（）（3）物体做功多，需要的时间不一定多。（）6.质量为40kg的某同学，在体育课上用12s的时间匀速爬到了一根竖直长杆的3m处。则在这段时间内，该同学所做的功为_______________J，功率为_____________W。(g=10N/kg)7.某起重机将1000N的重物沿竖直方向提起，重物由静止开始先向上做变速直线运动，然后做匀速直线运动。已知重物在做变速运动的30s内上升了16m，在接着的10s内又匀速上升了8m，若空气的阻力不计，则在匀速直线运动中起重机对货物做功的功率是________W。8.(2010广东珠海模拟，14)如图15-3-3所示，在50s的时间内，男孩提着重15N的小提琴水平向左匀速走了100m，女孩用5N的水平拉力拉箱子向右匀速走了100m，他们中，对物体做功的是_______________（选填“男孩”或“女孩”），做功的功率是_______________。图15-3-39.甲、乙两人用力之比为2∶5，各自使物体在力的方向上移动的距离之比是3∶2，所用的时间之比为2∶1，则甲、乙的功率之比为______________。10.(2010上海浦东模拟，8)图15-3-4是中国科学家正在建造的世界上第一个全超导核聚变“人造太阳”。在组装时，需要用如图15-3-4所示的滑轮把重为1000N的物体匀速提升12m，则作用在滑轮上的拉力F为___________N，绳子对重物所做的功为____________J。若提升重物所用的时间为1min，则绳子对重物做功的功率为__________W。图15-3-41