第2节 功和能
学习目标 1.了解机械功的原理，并能解释相关现象。 2.理解功和能的关系。 3.会根据功能关系分析问题。 核心提炼 1个原理——机械功原理 1个关系——功和能之间的关系 1个本质——机械功的本质
一、机械功的原理
阅读教材第8～9页“机械功的原理”部分，初步知道输入功、输出功和损失功的概念。知道机械功的原理。
1.输入功、输出功和损失功：
输入功 输出功 损失功 三者关系 2.机械功的原理
使用任何机械时，动力对机械所做的功总是等于机械克服阻力所做的功。也就是说，使用任何机械都不省功。 思维拓展
任何机械都不能省功，人们为何要使用简单机械呢？
答案 使用任何机械虽然都不能省功，但可以省力或省位移，改变人的工作方式和劳动强度，提高工作效率。 二、做功和能的转化
阅读教材第9～10页“做功和能的转化”部分。了解能的概念，功和能之间的关系。 1.能的概念：如果一个物体能够对别的物体做功，我们就说这个物体具有能量。
2.功和能之间的关系：做功的过程就是能量转化的过程。做了多少功，就表示有多少能从一种形式转化为另一种形式。因此，功是能量转化的量度。
3.机械做功的本质：做功的机械是传递能量、实现能量转化的装置。机械做功，只能将能量
动力对机械所做的功W动，也就是W总 克服有用阻力所做的功，即W有用 克服额外阻力所做的额外功，即W额外 W动＝W阻＝W有用＋W额外或W输入＝W输出＋W损失
从一个物体转移到另一个物体，或者将一种形式的能量转化为另一种形式的能量。 思考判断
(1)能够做功的物体具有能量。( )
(2)机械可以对外做功是因为机械可以产生能量。( ) (3)能量的转化并不一定需要做功来完成。( ) 答案 (1)√ (2)× (3)×
对机械功原理的理解
[要点归纳] 1.功的原理的表达式
(1)不使用机械时：W输入＝W输出(或W动＝W阻)。
(2)使用机械时：W动＝W阻＝W有用＋W额外(或W输入＝W输出＋W损失)。 (3)功的意义
①W动＝W总表示动力对机械做的功； ②W阻表示机械克服所有阻力做的功； ③W有用＝W输出表示机械克服有用阻力做的功； ④W额外＝W损失表示机械克服额外阻力做的功。 2.不省功的两层含义
(1)等于(即理想机械)，是指使用机械做的功与不使用机械而直接用手所做的功是相等的。 (2)大于，即费功(即非理想机械)，是指使用机械做的功比不使用机械而直接用手所做的功多。
3.机械在生活中的应用
(1)省力机械：千斤顶、螺丝刀、斜面、钳子、扳手、开瓶器等。 (2)省位移的机械：自行车、理发剪、筷子、鱼竿等。
(3)不省力也不省位移，只改变工作方式的机械：定滑轮、等臂杠杆等。 [精典示例]
[例1] 如图1所示，通过一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，将一重物匀速提高2 m，已知重物的质量为100 kg，动滑轮自身的质量为1 kg，绳的质量和摩擦均不计，(g取10 m/s)求：
2
图1
(1)人的拉力大小及拉力做的功；(计算结果保留四位有效数字) (2)该机械的有用功和额外功。
解析 (1)由题意知，动滑轮和重物的整体受力平衡，而整体向上的方向有三根绳子承担，即
3F＝G1＋G2＝1 010 N
1 010
所以人的拉力F＝ N≈336.7 N
3
要使重物升高2 m，绳的作用点的位移s＝3h＝6 m 拉力做的功WF＝F·s＝2 020 J。 (2)该机械是为了将重物提升2 m
所以有用功为W有用＝G1h＝1 000×2 J＝2 000 J
而提升过程中，克服动滑轮的重力做功是不可避免的，这是额外的，所以额外功W＝10×2 J＝20 J。
答案 (1)336.7 N 2 020 J (2)2 000 J 20 J
应用机械功的原理解题时应注意的问题
(1)通过对研究对象的受力分析，确定动力和阻力，区分有用阻力和无用阻力(或额外阻力)。 (2)通过过程的分析或效果的分析确定各力作用下的位移。
(3)根据功的定义式求解各力所做的功，根据机械功的原理列方程求解。
[针对训练1] 如图2所示，甲、乙、丙三位建筑工人用三种不同的方法把水泥从一楼运到三楼，根据图中的数据分析，这三种方法中：
额外
＝G2h
高中物理第1章功和功率第2节功和能 精品导学案鲁科版必修二5
