《初中物理 功与机械能.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《初中物理 功与机械能.docx（8页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、初中物理 功与机械能第十五章 功与机械能 内容提要 功 1、功 (1)力学中的功：如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向移动了一段距离，这个力的作用就显示出成效，力学里就说这个力做了功。 (2)功的两个因素：一个是作用在物体上的力，另一个是物体在这个力的方向上通过的距离。两因素缺一不可。 (3)不做功的三种情况：物体受到了力，但保持静止。物体由于惯性运动通过了距离，但不受力。物体受力的方向与运动的方向相互垂直，这个力也不做功。 2、功的计算 (1)计算公式：物理学中，功等于力与力的方向上移动的距离的乘积。即：W=Fs。 (2)符号的意义及单位：W表示功，单位是焦耳(J)，1J=1Nm；F表
2、示力，单位是牛顿(N)；s表示距离，单位是米(m)。 (3)计算时应注意的事项：分清是哪个力对物体做功，即明确公式中的F。公式中的“s”是在力F的方向上通过的距离，必须与“F”对应。F、s的单位分别是N、m，得出的功的单位才是J。 3、功的原理使用任何机械都不省功。 机械效率 1、有用功W有用：使用机械时，对人们有用的功叫有用功。也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功。在提升物体时，W有用=Gh。 2、额外功W额外 (1)使用机械时，对人们没有用但又不得不做的功叫额外功。 (2)额外功的主要来源：提升物体时，克服机械自重、容器重、绳重等所做的功。克服机械的摩擦所做的功。 3、总功W总： (1
3、)人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功，它等于有用功和额外功的总和。即：W总= W有用+ W额外。 (2)若人对机械的动力为F，则：W总=Fs 4、机械效率 (1)定义：有用功与总功的比值叫机械效率。 (2)公式：= W有用/ W总。 (3)机械效率总是小于1。 (4)提高机械效率的方法减小摩擦，改进机械，减小自重。 功率 1、功率的概念：功率是表示物体做功快慢的物理量。 2、功率 (1)定义：单位时间内所做的功叫做功率，用符号“P”表示。单位是瓦特常用单位还有kW。1kW=103W。 (2)公式：p=W/t。式中p表示功率，单位是瓦特(W)；W表示功，单位是焦耳(J)；t表示时间，单
4、位是秒(s)。 (4)功率与机械效率的区别： 二者是两个不同的概念：功率表示物体做功的快慢；机械效率表示机械做功的效率。 们之间的物理意义不同，也没有直接的联系，功率大的机械效率不一定大，机械效率高的机械，功率也不一定大。 动能和势能 1、能量 物体能够对外做功，表示这个物体具有能量，简称能。 单位：焦耳 2、动能 (1)定义：物体由于运动而具有的能，叫做功能。 (2)影响动能大小的因素：物体的质量；物体运动的速度。物体的质量越大，运动速度越大，物体具有的动能就越大。 (3)单位：焦耳(J)。 3、重力势能 (1)定义：物体由于被举高而具有的能，叫做重力势能。 (2)影响重力势能大小的因素：物
5、体的质量；物体被举高的高度。物体的质量越大，被举得越高，具有的重力势能就越大。 (3)单位：焦耳(J) 4、弹性势能 (1)定义：物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能。 (2)单位：焦耳(J)。 (3)影响弹性势能大小的因素：物体发生弹性形变的程度。物体的弹性形变程度越大，具有的弹性势能就越大。 机械能及其转化 1、机械能 (1)定义：动能和势能统称为机械能。机械能是最常见的一种形式的能量。 (2)单位：J。 (3)影响机械能大小的因素：动能的大小；重力势能的大小；弹性势能的大小。 2、动能和势能的转化 (1)在一定的条件下，动能和势能可以互相转化。 (2)在分析动能和势能转化的实例时
6、，首先要明确研究对象是在哪一个过程中，再分析物体质量、运动速度、高度、弹性形变程度的变化情况，从而确定能的变化和转化情况。 典型例题 例1.在平地上，用50N的水平推力推动重100N的箱子，前进了10m，推箱子的小朋友做了多少功？如果把这个箱子匀速举高1.5m，他做了多少功？ 解析：水平推箱子做的功W，等于水平推力F和水平前进的距离s的乘积Fs。匀速举箱子时用的力F与箱子重G大小相等、方向相反。举箱子是F克服重力G使箱子在F方向上升高h，所做的功W2FhGh，这种情况下，常常为了简便而说：克服阻力G做的功W2Gh。 F50N，s10m，G100N，h1.5m。 WFs50N10m500J。 W
7、2Gh100N1.5m150J。 答：他推箱子做功500J，举箱子做功150J。 例2. 重为100N的物体在光滑水平面上匀速移动80m，则重力对物体做的功是少？ 解析：重力的方向竖直向下，在竖直方向上物体没有发生移动；物体在光滑水平面上移动，是由于物体有惯性，可以保持运动状态不变。水平方向上没有受到作用力。 答案：WGh10000 例3某人用100N顿的水平拉力，将500N顿的物体在水平地面上匀速移动8m，拉力做了多少功？若他用100N顿的力竖直向上提此重物，他对物体做多少功？ 解析：当他用100N的水平拉力作用于物体，物体且在这个力的方向上移动8m，他对物体做的功应等于FS。而他用100N
8、顿的力竖直向上提重物时，物体仍静止不动，物体没有在这个力的方向上移动距离，所以他对物体没做功。 答案： WFF100N8m810J s20 W20 例4. 高出水面30m处有一个容积是50m3的水箱，要用一台离心式水泵抽水给水箱，1h能把水箱充满即可。这台水泵的功率至少是多少千W？ 解析：这道题要求的功率。功率P=W/t，其中t是1h,而W可以根据WGh求出，其中G是50m3水重，h是30m。G的值，从水的体积V和密度求出质量m以后就知道了。 思路P=W/tW=GhG=mgm=V 答案：m=V=1103kg/m350m3=510kg G=mg=510kg10N/kg=5103N W=Gh=51
9、03N30m=1.5107J P=W/t=1.5107J/3600s=4200W=4.2kW 答：水泵的功率应不小于4.2kW。 例5 重2540N的货物。如图2所示，滑轮组把它提升1.7m。若不考虑摩擦，也不考虑滑轮和绳子的物重，则： 绳端拉力F是多少N？ 绳端移动的距离是多少m？ 若考虑摩擦、滑轮和绳子的物重，须在绳端施力800N，滑轮组的机械效率是多少？ 解析：使用滑轮组时，重物G由n段绳子承担，提起重物G所用的力F就是重物G的n分之一；由于重物G是由n段绳子承担，当重物升高hm时，绳末端移动的距离snhm；若考虑摩擦、滑轮和绳子的物重，滑轮组的机械效率等于有用功和总功的比值。 绳端拉力
10、为F=G/n=2540N/4=635N 绳端移动的距离为snh41.7m6.8m 滑轮组的机械效率为 =W有/W总=Gh/Fs=Gh/Fnh=G/Fn=2540N/(4800N)79% 例6下面的物体中，只具有动能的是_；只有势能的是_；既具有动能、又具有势能的是 。 A停在地面上的汽车。 B在空中飞行的飞机。 C被起重机吊在空中静止的货物。 D弹簧。 E在水平铁轨上正行驶的火车。 解析：停在地面上的汽车没有运动，它不具有动能；因在地面上，它也没有势能。 正在空中飞行的飞机，它在运动着，具有动能；它离地面有一定的高度，又具有重力势能。 在空中静止的货物，它没有动能，只有重力势能。 弹簧在没有发
11、生弹性形变时，它不具有弹性势能。 水平铁轨上行驶的火车，只有动能没有势能。 答案：只有势能的是C；只有动能的是E；既有动能又有势能的是B。 例7下列物体各具有什么形式的机械能？ (1)高速升空的火箭； (2)被拉长的弹弓橡皮条； (3)被水电站拦河坝拦住的上游水； (4)竖直到达最高点的上抛小球。 解析：对照动能、重力势能、弹性势能的定义，即能判断出上述物体各具有什么形式的能。 (1)高速升空的火箭，速度不为零，且高度在增加，因此具有动能和势能。 (2)被拉长的弹弓橡皮条发生弹性形变，具有弹性势能。 (3)被拦河坝拦住的上游水是流动的，具有功能；同时水位又被拦河坝提得较高，因此又具有重力势能。
12、 (4)小球被竖直抛到最高点时，不再运动，速度为零，因此只具有重力势能。 例8.判断下列几种情况下，物体的动能、势能是否变化？是增加还是减少？ (1)货物在钢丝绳的牵引下上升，但速度在减小； (2)电梯上升得越来越快； (3)汽车在平直公路上匀速前进； (4)弯曲的钢锯条在逐渐变直。 解析：(1)货物在上升过程中，离地面的高度增加，运动速度减小。 (2)电梯在上升过程中，离地面的高度及运动速度都增加。 (3)汽车在平直公路上匀速行驶时，其离地面的高度和运动速度都没有发生变化。 (4)弯曲的钢锯条在逐渐变直的过程中，弹性形变逐渐变小。 答案：(1)货物的重力势能增加，动能减少。 (2)电梯的重力
13、势能增加，动能增加。 (3)汽车的重力势能、动能都不变。 (4)钢锯条的弹性势能减小。 例9一只乒乓球由高处静止下落撞击地板后又上升，在整个过程中，乒乓球机械能转化的情况是 A势能动能势能。 B动能势能势能。 C动能势能动能势能动能。 D势能动能势能动能势能。 解析：乒乓球在高处，由于被举高具有势能。在下落过程中，高度降低，速度增大，在撞击地面前，球的全部势能转化为动能。在撞击地板的一瞬间，由于球发生形变，球的动能转化为球的弹性势能。球在恢复形变的过程中，弹性势能又转化成动能，使球产生一个反方向的速度，向上跳起。在上升的过程中，动能又逐渐转化成势能，直至动能为零。从下落到反跳的全过程中，经历的能量变化过程是：重力势能动能弹性势能动能重力势能。
