机械功和机械能知识要点与总结

《功和机械能》知识要点与总结《功和机械能》知识要点与总结 一、功一、功 1 1．．力学里所说的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。 2 2．．不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。 巩固：某同学踢足球，球离脚后飞出10m 远，足球飞出 10m 的过程中人不做功。（原因是足球靠惯性飞出）。 3 3．．力学里规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。公式：W=FS。 4 4．．功的单位：焦耳，1J=1N·m。把一个鸡蛋举高 1m，做的功大约是 0．5J。 5 5．．应用功的公式注意：①分清哪个力对物体做功，计算时F 就是这个力；②公式中S 一定是在力的方向上通过的 距离，强调对应。③功的单位“焦”（牛·米=焦），不要和力和力臂的乘积（牛·米，不能写成“焦”）单位搞混。 二、功的原理二、功的原理 1 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；即：使用任何机械都不省功。 2 2．．说明：（请注意理想情况功的原理可以如何表述？） ①功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。 ②功的原理告诉我们：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我们做题遇到的多是理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）理想机械：使用机械时，人们所做的功（ FS）=直 接用手对重物所做的功（Gh）。 3 3．．应用：斜面 ①理想斜面：斜面光滑； 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。 如果斜面与物体间的摩擦为f，则：FL=fL+Gh；这样 F 做功就大于直接对物体做功Gh。 三、机械效率三、机械效率 1 1．．有用功：定义：对人们有用的功。 公式：W 有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总 斜面：W 有用=Gh 2 2．．额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功。 公式：W 额=W总－W有用=G动 h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组） 3 3．．总功 4 4．．机械效率：①定义：有用功跟总功的比值。 ②公式： 斜 面：滑轮组： ③有用功总小于总功， 所以机械效率总小于 1。 通常用百分数表示。 某滑轮机械效率为 60%表示有用功占总功的 60%。 ④提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。 5 5．．机械效率的测量： ①原理： ②应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度 h、拉力 F、绳的自由端移动的距离S。 ③器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。 ④步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。 ⑤结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有： A、动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。 B、提升重物越重，做的有用功相对就多。 C、摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。 四、功率四、功率 1 1．．定义：单位时间里完成的功。2 2．．物理意义：表示做功快慢的物理量。3 3．．公式： 4 4．．单位：主单位 W； 五、机械能五、机械能 （一）动能和势能（一）动能和势能 1 1．．能量：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能。 理解：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。 2 2．．知识结构： 3 3．．探究决定动能大小的因素： ①猜想：动能大小与物体质量和速度有关。 实验研究：研究对象：小钢球方法：控制变量。 ·如何判断动能大小：看小钢球能推动木块做功的多少。 ·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：使钢球从不同高度滚下。 ③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； ④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。 物体 牛 中学 生 练习：练习：上表中给出了一头牛漫步行走和一名中学生百米赛跑时的一些数据：分析数据，可以看出对物体动能大 小影响较大的是速度。你判断的依据：人的质量约为牛的 1/12，而速度约为牛的 12 倍，此时动能为牛的12 倍，说明 速度对动能影响大。 质量 m/kg速度 v/ （m． s ） 动能E/J 约 600 约 50 约 0．5 约 6 约 75 约 900 -1 4 4．．机械能：动能和势能统称为机械能。 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。 （二）动能和势能的转化二）动能和势能的转化 1 1．．知识结构： 2 2．．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。 3 3．．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。 4 4．．动能与势能转化问题的分析： ⑴首先分析决定动能大小的因素，决定重力势能（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。 ⑵还要注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大──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。 ⑶题中如果有“在光滑斜面上滑动”则“光滑”表示没有能量损失──机械能守恒；“斜面上匀速下滑”表示有能 量损失──机械能不守恒。 （三）水能和风能的利用（三）水能和风能的利用 1 1．．知识结构：2 2．．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。