《第十五章功和機械能》（講課用）

第十五章第十五章 功功和機械能和機械能復(fù)習(xí)課復(fù)習(xí)課 2 2、功的原理：使用任何機械都不省功。、功的原理：使用任何機械都不省功。省省了距離的一定費了力，費力的一定省了距離。了距離的一定費了力，費力的一定省了距離。但力和但力和距離的乘積（功）不變。距離的乘積（功）不變。知識點一知識點一、功的概念功的概念 在物理學(xué)中，在物理學(xué)中，把力和在力的方向上把力和在力的方向上移動的距離的乘積叫做功。移動的距離的乘積叫做功。（2）做功的兩個必要因素）做功的兩個必要因素：功功=力力X距離距離 W=FS W-功功-焦（焦（J）F-力力-牛（牛（N）S-距離距離-米（米（m）單位：單位：焦耳（焦耳（J）1J=1Nm作用在物體上的作用在物體上的力力；物體在力的方向上移動的物體在力的方向上移動的距離距離。（3）公式：）公式：1、（1）定義：）定義：幾種不做功的情況幾種不做功的情況1 1、有力而無距離、有力而無距離 推而不動推而不動 舉而不起舉而不起2 2、有距離而無力、有距離而無力 由于慣性而發(fā)生移動由于慣性而發(fā)生移動3 3、有力也有距離，但力的方、有力也有距離，但力的方向和距離的方向垂直向和距離的方向垂直,即力即力的方向上無距離。的方向上無距離。1、小明用、小明用100N的力將的力將50N的鉛球擲出的鉛球擲出10m遠(yuǎn)，則在遠(yuǎn)，則在鉛球拋出的過程中，人對鉛球所作的功是：（鉛球拋出的過程中，人對鉛球所作的功是：（）A、1000J B、500J C、0J D、1500JC鉛球受到的是慣性鉛球受到的是慣性2.2.曉明扛著質(zhì)量為曉明扛著質(zhì)量為20kg20kg的水桶，水平前進(jìn)了的水桶，水平前進(jìn)了50m,50m,又沿又沿著長著長5m5m、高、高3m3m的樓梯從一樓上到二樓，他對水桶做了的樓梯從一樓上到二樓，他對水桶做了多少功？多少功？3.一根長一根長3m，質(zhì)量為，質(zhì)量為100kg的粗細(xì)均勻的鋼梁放在水的粗細(xì)均勻的鋼梁放在水平地面上，把它豎起來，至少要做多少功？平地面上，把它豎起來，至少要做多少功？W=FS=100kg10N/kg1.5m=1500J600JW=(20kg10N/kg)3 m=課堂訓(xùn)練課堂訓(xùn)練原理原理:把鋼梁豎起需要把重心抬高到鋼梁長度的一半把鋼梁豎起需要把重心抬高到鋼梁長度的一半.即即H=L/2 4 4.在平地上，用在平地上，用50N50N的水平拉力拉重的水平拉力拉重100N100N的箱的箱子，前進(jìn)了子，前進(jìn)了10m10m，拉力做了多少功？如果把這，拉力做了多少功？如果把這個箱子勻速舉高個箱子勻速舉高1 1.5 5米，又做了多少功？米，又做了多少功？拉力做的功為拉力做的功為W=FS=5010=500J舉高箱子做的功為：舉高箱子做的功為：W=FS=1001.5=150J10m50N100N5 5、一個重、一個重1000N1000N的車，在的車，在100N100N水平水平推推力作用下前進(jìn)力作用下前進(jìn)50m50m。當(dāng)推力撤掉后，當(dāng)推力撤掉后，車車由于慣性又繼續(xù)前進(jìn)了由于慣性又繼續(xù)前進(jìn)了5m5m。求推力做求推力做的功？的功？推力做的功為推力做的功為W=FS=10050=5000J6.一個人先后用大小相同的力沿水平方向拉木一個人先后用大小相同的力沿水平方向拉木箱，實使木箱分別在光滑和粗糙兩種不同水平箱，實使木箱分別在光滑和粗糙兩種不同水平地面上前進(jìn)相同的距離。拉力哪一次所做的功地面上前進(jìn)相同的距離。拉力哪一次所做的功多？多？7.三輛汽車用大小相同的牽引力和速度行駛，三輛汽車用大小相同的牽引力和速度行駛，甲沿上坡路、乙沿水平路、丙沿下坡路，都行甲沿上坡路、乙沿水平路、丙沿下坡路，都行駛相同的時間，那輛車的牽引力做的功多？駛相同的時間，那輛車的牽引力做的功多？做功的多少只由做功的多少只由WFs決定、與物體的質(zhì)量、決定、與物體的質(zhì)量、運動速度、運動方向、是否有摩擦無關(guān)。運動速度、運動方向、是否有摩擦無關(guān)。兩次一樣多兩次一樣多因速度、時間相同，所以行駛距離也相同，則因速度、時間相同，所以行駛距離也相同，則三輛車牽引力做的功一樣多三輛車牽引力做的功一樣多8.小明和小剛體重相同，體育課上小明小明和小剛體重相同，體育課上小明爬繩，小剛爬桿，兩個人都爬到了爬繩，小剛爬桿，兩個人都爬到了3m高高的頂端，比較兩人做的功（的頂端，比較兩人做的功（）A、小明做功多、小明做功多B、小剛做功多、小剛做功多C、兩人做功一樣多、兩人做功一樣多D、無法比較、無法比較C9.某足球運動員在水平方向用某足球運動員在水平方向用25牛的力，將牛的力，將10牛的球沿水平地面踢出牛的球沿水平地面踢出30米停下來。在這一過米停下來。在這一過程中，腳對球所做的功為（程中，腳對球所做的功為（）C簡單機械的作用是什么？簡單機械的作用是什么？改變力的方向省距離省力使用簡單機械的作用 使用簡單機械可以省力，或者省距離，使用簡單機械可以省力，或者省距離，能省能省功嗎功嗎？不省功不省功用力用力F直接直接將物體勻速提升將物體勻速提升h m m，F(xiàn)對物體做功對物體做功 WGhF人利用杠桿將物體勻速提升人利用杠桿將物體勻速提升h m m拉力拉力 F F 做的功做的功 hGhGsFW33動力臂為阻力臂的三倍動力臂為阻力臂的三倍 WW功的原理功的原理使用機械時，人們所做的功，都不會使用機械時，人們所做的功，都不會少于不用機械所做的功，少于不用機械所做的功，也就是也就是使用使用任何機械都不能省功任何機械都不能省功 不省功的原因是什么？不省功的原因是什么？因省力的機械必費距離，省距離的機械一因省力的機械必費距離，省距離的機械一定費力，而功定費力，而功=力力距離，所以不能省功距離，所以不能省功 W W總總=Fs=Fs（F F為施加的外力，為施加的外力，s s為在力的方向上移動的距離）為在力的方向上移動的距離）W W有用有用=Gh=Gh（機械沿豎直方向上提升重物。（機械沿豎直方向上提升重物。G G為重物重，為重物重，h h為為重物上升的高度。）重物上升的高度。）任何實際機械的機械效任何實際機械的機械效率率1 1 且且是一個沒有單位的量。是一個沒有單位的量。知識點二知識點二、機械效率、機械效率1、有用功和、有用功和總功總功利用機械做功時，對人們有用的功，叫利用機械做功時，對人們有用的功，叫有用功有用功（W有用）。有用）。對人們沒有用但又不得不做的功叫對人們沒有用但又不得不做的功叫額外功額外功（W額外）。額外）。有用功和額外功的總和叫有用功和額外功的總和叫總功總功（W總）。總）。（1）有用功和總功的比值叫）有用功和總功的比值叫機械效率機械效率，用用表示表示。（2）公式：機械效率）公式：機械效率=有用功有用功總功總功 即：即：=W有用有用/W總總 2、機械效率、機械效率A1、2、C4 4、一臺起重機將重、一臺起重機將重6000N6000N的建筑材料提升的建筑材料提升到到10m10m高的樓房上，做的額外功是高的樓房上，做的額外功是40000J40000J，總功是多少？機械效率是多少？總功是多少？機械效率是多少？解：起重機提升材料所做的功是有用功解：起重機提升材料所做的功是有用功 W有用有用=FS=600010=60000J=6104J總功為總功為W總總=60000J+40000J=1105J%6010110654總有效率為所以，起重機所的機械WW)(為斜面長度為拉力或推力大小，為斜面垂直高度，為物體重量，斜面的機械效率總有SFhGFSGhWW1實驗表明，使用斜面實驗表明，使用斜面_省功（選填省功（選填“能能”或或“不不能能”）。）。2在使用光滑程度一樣的斜面，斜面越陡，越在使用光滑程度一樣的斜面，斜面越陡，越_（選填（選填“省力省力”或或“費力費力”），斜面的機械效率越），斜面的機械效率越_（選填（選填“高高”或或“低低”）。）。3在使用傾斜程度一樣的斜面，斜面越粗糙，越在使用傾斜程度一樣的斜面，斜面越粗糙，越_（選填（選填“省力省力”或或“費力費力”），斜面的機械效率越），斜面的機械效率越_（選填（選填“高高”或或“低低”）。）。值得值得留意留意高高費力費力不能不能費力費力高高6、下列敘述中能夠提高機械效率的是（、下列敘述中能夠提高機械效率的是（）A、增加有用功、增加有用功 B、減小機械間的摩擦、減小機械間的摩擦 C、減小總功、減小總功 D、使用最省力的機械、使用最省力的機械B7、一汽車陷入泥中無法行駛，司機組裝了如圖所、一汽車陷入泥中無法行駛，司機組裝了如圖所示的滑輪組將汽車?yán)?。設(shè)整個過程汽車看做是勻示的滑輪組將汽車?yán)?。設(shè)整個過程汽車看做是勻速直線運動，所受阻力為速直線運動，所受阻力為2.4103N，移動距離為，移動距離為4m，司機所用拉力為，司機所用拉力為103N，求：有用功、總功。，求：有用功、總功。9.6103J1.2104J（4 4）單位：瓦（）單位：瓦（W W）另外還有：另外還有：千瓦（千瓦（KWKW）1W=1J/s1W=1J/s注意：注意：做的功多不一定功率大，所用的時間短也不一定功率做的功多不一定功率大，所用的時間短也不一定功率大；只有相等的時間內(nèi)做的功越多，功率才大。大；只有相等的時間內(nèi)做的功越多，功率才大。在在力力F F作用下做勻速直線運動作用下做勻速直線運動時，時，有有：P=W/t=Fs/t=FvP=W/t=Fs/t=Fv知識點三知識點三、功、功率定義率定義（1）定義：單位時間內(nèi)所做的）定義：單位時間內(nèi)所做的功叫做功叫做功率功率。用用P表示。表示。1、功率、功率（2）物理意義：反映物體做）物理意義：反映物體做功快慢功快慢的物理量。的物理量。（3）公式：功率）公式：功率=功功時間，即時間，即P=W/t P功率功率瓦特（瓦特（W）W功功焦耳（焦耳（J）t時間時間秒（秒（s）1.功率功率70W表示什么意思？表示什么意思？功率功率70W表示機械在表示機械在1s內(nèi)做了內(nèi)做了70J的功的功2.功率功率70W和和450W功率哪個大？做功率哪個大？做功哪個快？為什么？功哪個快？為什么？450W比比70W功率大，做功快功率大，做功快450W W450J J/s s，70W W70J J/s s3.一臺機器，功率是一臺機器，功率是1.5kW，它表它表示示機器在示示機器在1s內(nèi)做了多少功，內(nèi)做了多少功，2s內(nèi)內(nèi)做多少功做多少功 4、關(guān)于功率、關(guān)于功率,下列敘述正確的是下列敘述正確的是()A.做功用的時間越少做功用的時間越少,功率越大。功率越大。B.功率越大功率越大,做的功越多。做的功越多。C.在相同的時間里在相同的時間里,做功越多做功越多,功率越大。功率越大。D.做功的時間越多做功的時間越多,功率越大。功率越大。5、兩名運動員，甲比乙高，如果他們舉起相同、兩名運動員，甲比乙高，如果他們舉起相同 質(zhì)量的杠鈴所用時間相等，如圖所示，則（質(zhì)量的杠鈴所用時間相等，如圖所示，則（）A、甲做功較多，功率較大、甲做功較多，功率較大 B、甲做功較多，功率較小、甲做功較多，功率較小 C、甲做功較多，甲、乙功率相等、甲做功較多，甲、乙功率相等 D、甲、乙做功相等，乙的功率較大、甲、乙做功相等，乙的功率較大A6、使用機械做功時，下面說法正確的是：、使用機械做功時，下面說法正確的是：（A）功率大的機器一定比功率小的機器做功多功率大的機器一定比功率小的機器做功多（B）功率大的機器一定比功率小的機器做功時間少功率大的機器一定比功率小的機器做功時間少（C）功率小的機器一定比功率大的機器做功慢；功率小的機器一定比功率大的機器做功慢；（D）以上說法都不對以上說法都不對7 7、一臺機器用、一臺機器用2 2分鐘時間做了分鐘時間做了6 610104 4J J的功，的功，這臺機器的功率是多少？這臺機器的功率是多少？答：這臺機械的功率是500W解：WsJtWP50012010648、用、用100N的力推著小車在水平面上作勻速直的力推著小車在水平面上作勻速直線運動，線運動，5s內(nèi)小車前進(jìn)了內(nèi)小車前進(jìn)了10m，則在這段時，則在這段時間內(nèi)：物體運動的速度是多大？推力做得間內(nèi)：物體運動的速度是多大？推力做得功多少？推力的功率是多大？功多少？推力的功率是多大？解解:(1)(1)物體的運動速度為物體的運動速度為v=sv=st=10t=105=2m/s5=2m/s(2)推力所做的功為推力所做的功為W=FS=100N10m=1000JWSJtWP20051000)3(推力所做的功率為1 1、動能、動能（1 1）動能：）動能：物體由于運動而具有的能。物體由于運動而具有的能。一切運動的物體都具有動能。靜止的物體（速度為一切運動的物體都具有動能。靜止的物體（速度為0 0）動能為動能為0 0。（2 2）動能大小的決定因素：）動能大小的決定因素：由速度和質(zhì)量共同決定。由速度和質(zhì)量共同決定。物體的運動速度越大，質(zhì)量越大，動能越大。物體的運動速度越大，質(zhì)量越大，動能越大。（3 3）比較動能的大?。海┍容^動能的大?。嘿|(zhì)量相同，速度大的動能大；質(zhì)量相同，速度大的動能大；速度相同時，質(zhì)量大的動能大。做勻速運動的物體，速度相同時，質(zhì)量大的動能大。做勻速運動的物體，動能不變。動能不變。知識點四知識點四、動能和勢能、動能和勢能2 2、勢能、勢能（1 1）定義：）定義：物體物體 由于被舉高或者發(fā)生彈性形變而具由于被舉高或者發(fā)生彈性形變而具有的能。有的能。（2 2）分類：）分類：重力勢能重力勢能：物體由于被舉高而具有的能。物體：物體由于被舉高而具有的能。物體質(zhì)量越大，舉高的高度越高，重力勢能越大。質(zhì)量越大，舉高的高度越高，重力勢能越大。通常認(rèn)通常認(rèn)為在地面上的物體的重力勢能為零。為在地面上的物體的重力勢能為零。彈性勢能：彈性勢能：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能。能。同一物體，彈性形變越大，具有的勢能越大。同一物體，彈性形變越大，具有的勢能越大。1010.如圖所示，一小孩從公園中的滑梯上加速滑下，對于如圖所示，一小孩從公園中的滑梯上加速滑下，對于其機械能的變化情況，下列說法中正確的是其機械能的變化情況，下列說法中正確的是（）A、重力勢能減小，動能不變，有重力勢能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽苤亓菽軠p小，動能不變，有重力勢能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽蹷 B、重力勢能減小，動能增加，有重力勢能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?、重力勢能減小，動能增加，有重力勢能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽蹸、重力勢能減小，動能不變，沒有重力勢能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽苤亓菽軠p小，動能不變，沒有重力勢能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽蹹、重力勢能減小，動能增加，沒有重力勢能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽苤亓菽軠p小，動能增加，沒有重力勢能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?1、一架勻速上升的直升飛機，它的（、一架勻速上升的直升飛機，它的（）A、動能增加，重力勢能不變、動能增加，重力勢能不變 B、動能不變，重力勢能增加、動能不變，重力勢能增加 C、動能和重力勢能都增加、動能和重力勢能都增加 D、動能不變，機械能也不變、動能不變，機械能也不變12、下列自然災(zāi)害中，主要由機械能造、下列自然災(zāi)害中，主要由機械能造成的破壞的是：（成的破壞的是：（）A、大火燒毀房屋、大火燒毀房屋 B、干旱使莊稼枯死、干旱使莊稼枯死 C、洪水沖垮堤壩、洪水沖垮堤壩 D、汽油燃燒爆炸、汽油燃燒爆炸1 1、機械能、機械能：動能和勢能之和。動能和勢能之和。一個物體可以既有動能又有勢能。一個物體可以既有動能又有勢能。2 2、動能和勢能的相互轉(zhuǎn)、動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化：化：A如圖：如圖：A點：重力勢能最大，動能為零。點：重力勢能最大，動能為零。B點：動能最大，重力勢能最?。ú灰欢榱悖c：動能最大，重力勢能最?。ú灰欢榱悖〢B：動能轉(zhuǎn)化為重力勢能。：動能轉(zhuǎn)化為重力勢能。知識點五、機械能及其轉(zhuǎn)化知識點五、機械能及其轉(zhuǎn)化3 3、機械能守恒、機械能守恒 如果如果只有只有動能動能和和勢能勢能的轉(zhuǎn)化，機械的轉(zhuǎn)化，機械能的總和保持不變。能的總和保持不變。1313.運動員跳高時從離開地面到上升到最大高運動員跳高時從離開地面到上升到最大高度的過程中度的過程中（）A A動能轉(zhuǎn)化為重力勢能動能轉(zhuǎn)化為重力勢能B B重力勢能轉(zhuǎn)化為動能重力勢能轉(zhuǎn)化為動能C C彈性勢能轉(zhuǎn)化為機械能彈性勢能轉(zhuǎn)化為機械能D D重力勢能減小，動能增大重力勢能減小，動能增大一、功：做功的兩個力要因素，不做功的三種情況，一、功：做功的兩個力要因素，不做功的三種情況，W=Fs，單位，單位二、功的原理：理想機械二、功的原理：理想機械三、機械效率：公式，測量方法三、機械效率：公式，測量方法=（Gh/Fs)，如何，如何提高提高四、功率：四、功率：P=W/t=Fv，與機械效率的區(qū)別，與機械效率的區(qū)別五、機械能：概念，動能（五、機械能：概念，動能（m v），重力勢能（），重力勢能（m h），彈性勢能（彈性形變），彈性勢能（彈性形變）六、機械能的轉(zhuǎn)化：只有動能和勢能的轉(zhuǎn)化時，機六、機械能的轉(zhuǎn)化：只有動能和勢能的轉(zhuǎn)化時，機械能守恒。械能守恒。功和機械能功和機械能復(fù)習(xí)小結(jié)：復(fù)習(xí)小結(jié)：一、功一、功1 1、功（、功（1 1）在物理學(xué)中，把）在物理學(xué)中，把_和在力的方向上移動的和在力的方向上移動的_的的乘積叫功。乘積叫功。（2 2）做功的兩個必要因素：）做功的兩個必要因素：_；_。（3 3）公式：）公式：_ W=F W=FS SW-W-_-_（J J）F-F-_-牛頓（牛頓（N N）S-S-距離距離-_-_（m m）單位：單位：1J=1N1J=1Nm m2 2、功的原理：、功的原理：_。省了距離的一定費了省了距離的一定費了_，費力的一定省了，費力的一定省了_。但力和距。但力和距離的乘積（功）不變。離的乘積（功）不變。二、機械效率二、機械效率1 1、有用功和總功、有用功和總功利用機械做功時，對人們利用機械做功時，對人們_的功，叫有用功（的功，叫有用功（W W有用有用）。）。對人們沒有用但又不得不做的功叫對人們沒有用但又不得不做的功叫_功（功（W W額外額外）。）。_的總和叫總功（的總和叫總功（W W總總）。）。2 2、機械效率、機械效率（1 1）_的比值叫機械效率，用的比值叫機械效率，用表示。表示。（2 2）公式：）公式：_ W W總總=Fs=Fs（F F為施加的外力，為施加的外力，s s為在力的方向上移動的距離）為在力的方向上移動的距離）W W有用有用=Gh=Gh（機械沿豎直方向上提升重物。（機械沿豎直方向上提升重物。G G為重物重，為重物重，h h為重物上為重物上升的高度。）升的高度。）任何實際機械的機械效率任何實際機械的機械效率11 且且是一個沒有單位的量。是一個沒有單位的量。三、功率三、功率1 1、功率、功率（1 1）定義：）定義：_。用。用P P表示。表示。（2 2）物理意義：反映物體做功）物理意義：反映物體做功_的物理量。的物理量。（3 3）公式：）公式：_，即，即P=W/t P=W/t P P_（W W）W W_（J J）t t時間時間_（s s）（4 4）單位：瓦（）單位：瓦（W W）另外還有：千瓦另外還有：千瓦 1W=1J/s1W=1J/s注意：做的功多不一定功率大，所用的時間短也不一定注意：做的功多不一定功率大，所用的時間短也不一定功率大；只有功率大；只有_的時間內(nèi)做的功越的時間內(nèi)做的功越_，功率才，功率才大。大。在力在力F F作用下做勻速直線運動時，有：作用下做勻速直線運動時，有：P=W/t=Fs/t=_P=W/t=Fs/t=_四、動能和勢能四、動能和勢能1 1、動能、動能（1 1）動能：物體由于）動能：物體由于_而具有的能。而具有的能。一切運動的物體都具有動能。靜止的物體（速度一切運動的物體都具有動能。靜止的物體（速度為為0 0）動能為）動能為0 0。（2 2）動能大小的決定因素：由）動能大小的決定因素：由_和和_共共同決定。物體的運動速度越同決定。物體的運動速度越_，質(zhì)量越，質(zhì)量越_，動，動能越大。能越大。（3 3）比較動能的大?。嘿|(zhì)量相同，速度）比較動能的大?。嘿|(zhì)量相同，速度_的動的動能大；速度相同時，質(zhì)量能大；速度相同時，質(zhì)量_的動能大。做勻速的動能大。做勻速運動的物體，動能不變。運動的物體，動能不變。2 2、勢能、勢能重力勢能：物體由于重力勢能：物體由于_而具有的能。物體而具有的能。物體質(zhì)量越質(zhì)量越_，舉高的高度越，舉高的高度越_，重力勢能越，重力勢能越大。大。通常認(rèn)為在地面上的物體的重力勢能為通常認(rèn)為在地面上的物體的重力勢能為_。彈性勢能：物體由于發(fā)生彈性勢能：物體由于發(fā)生_而具有的而具有的能。能。同一物體，彈性形變越大，具有的勢能越同一物體，彈性形變越大，具有的勢能越大大。五、機械能及其轉(zhuǎn)化五、機械能及其轉(zhuǎn)化1 1、機械能：、機械能：_和和_之和。一個物體可以既有動能又有勢能。之和。一個物體可以既有動能又有勢能。2 2、動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化：、動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化：如圖：如圖：A A點：重力勢能最大，動能為點：重力勢能最大，動能為零。零。B B點：動能最大，重力勢能最?。ú灰欢榱悖c：動能最大，重力勢能最?。ú灰欢榱悖〢 AB B：動能轉(zhuǎn)化為重力勢：動能轉(zhuǎn)化為重力勢能。能。3 3、機械能守恒、機械能守恒如果只有動能和勢能的轉(zhuǎn)化，機械能的如果只有動能和勢能的轉(zhuǎn)化，機械能的_保持不變保持不變。AB