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=1 N·m
把一个鸡蛋举高1m ,做的功大约是0.5 J 。
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
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换算:1kW=10W 1MW=10 W 1马力=735W
3、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66000J 4、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。
定义:物体由于运动而具有的能量
动能 物体速度越大、质量越大,
决定其大小的因素: 机 动能就越大
械
重力 定义:物体由于被举高而具有的能量 能 物体质量越大、举得越高势能 决定其大小的因素:
(高度),重力势能就越大 势能
弹性 定义:发生弹性形变的物体具有的能量
物体弹性形变越大、弹性势能 决定其大小的因素:
势能就越大
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 弹性势能 转化 动能 势能 转化 重力势能 (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 拦河筑坝
发电
水能 海水潮汐
机械能的直接做功 天然资源
风能
5、水电站的工作原理:
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. 1020J B. 1000J C. 20J D. 0J
5. 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. 2J B. 2J C. 20J D. 200J
6. 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=W2 B. W1>W2 C. W1<W2 D. 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 ( ) O A. F1 > F2,W1=W2 B. F1 > F2,W1 < W2 F2 F1 C. F1 < F2,W1=W2 D. F1 < F2,W1 > W2
9. 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 、 。
11. 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5 m。若拉力做的功为750 J,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1 m。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600 J,求
(1)拉力F的大小。 (2)物体被提起的高度。
F
A
第二节 功率
1.甲、乙两个集装箱的质量相等,起重机把甲以1 m/s的速度提升10 m;再以2 m/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100 N的水平力把放在地面上重5 N的足球踢了出去,足球在水平地面上滚了30 m停下,在球滚动的过程中,脚对球所做的功为( )
A.150 J B.500 J C.3 000 J D.0
3.(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∶3 B.牵引力做功之比为3∶2 C.牵引力的功率之比为1∶1 D.汽车所受的阻力之比为3∶2 2.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10 s,则他上楼的功率大约是( )
A.3 W B.30 W C. 300 W D. 3 000 W 5.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40 kg的某同学,在体育课上用12 s的时间匀速爬到了一根竖直长杆的3 m处。则在这段时间内,该同学所做的功为_______________J,功率为_____________W。(g=10 N/kg)
7.某起重机将1 000 N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30 s内上升了16 m,在接着的10 s内又匀速上升了8 m,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50 s的时间内,男孩提着重15 N的小提琴水平向左匀速走了100 m,女孩用5 N的水平拉力拉箱子向右匀速走了100 m,他们中,对物体做功的是_______________(选填“男孩”或“女孩”),做功的功率是_______________。
图15-3-3
9.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”。
2013最新人教版八年级物理第十一章功和机械能(知识点及练习强烈推荐)
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