功与机械能
【教学目标】
1. 理解动能、势能的概念；
2. 知道机械能包括动能和势能，能够分析实例动能势能之间的相互转化。
【教学重点】
1. 功与功率的计算；
2. 机械效率的比较与分析。
【教学难点】
1. 功与功率的计算。
【进门得分】
1、下图中是一个两面光滑的斜面,∠β大于∠α,同一个物体分别在AC和BC斜面受拉力匀速运动到C点,所需拉力分别为FA、FB,所做功分别为WA、WB,则( )
A.FA=FB , WA=WB B.FA﹤FB , WA=WB
C.FA﹤FB , WA﹤WB D.FA＞FB , WA＞WB
2、(多选)如图所示,用24N的力F沿水平方向拉滑轮,可使重20N的物体A以0.2m/s的速度在水平面上匀速运动。物体B重10N,弹簧测力计的示数恒为5N(不计滑轮、测力计、绳子的重量,滑轮的转轴光滑)。下列说法正确的是( )
A.物体A受到地面的摩擦力是7N
B.滑轮移动的速度是0.4m/s
C.水平拉力F的功率是4.8W
D.在2s内绳子对物体A做的功为4.8J
3、如图所示,重为80N的物体在大小为20N,方向水平向右的拉力F作用下,在水平面上以2m/s速度做匀速直线运动。当撤去拉力F1
11
,物体静止后,改用方向水平向左,大小为30N的拉力F2使物体向左运动10m,在力F2作用的过程中 （ ）
A.物体与地面之间的摩擦力大小为30N
B.物体运动的速度大小仍为2m/s
C.物体在水平方向受到的合力大小为10N
D.拉力F2做功为300J
4、利用如图所示的甲、乙两滑轮组,在相同的时间内用大小相同的F1、F2分别把质量相
等的重物提升到相同的高度,则( )
A.力F2做功的功率大
B.甲滑轮组的额外功较大
C.乙滑轮组的机械效率高
D.甲、乙两个滑轮组的总功相同
【教学内容】
一、功及功率
(1)功
1、力学里所说的做功包括两个必要因素:一是有力；二是物体在力的方向上有距离
2、不做功的三种情况:有距离无力(不劳无功)、有力无距离(劳而无功)、力与距离垂直(正直无功)
3、功的定义:如果物体力且沿受力方向移动一定的距离,就说力对物体做了功
4、功的单位:焦耳,简称焦,符号J
5、功的公式: ；变形公式，
(2)功率
11
1、定义:物体做功的快慢叫做功率。物理意义:表示单位时间内完成的功
2、公式:，变形公式、
(温馨提示:计算题中,如果用到公式,必须有推导公式:)
3、单位:瓦特,简称瓦,符号W。即1W=1J/s
二、机械能
(1)动能和势能
1、能量定义:物体能够对外做功,物体就具有能量。单位:焦耳
2、动能定义:物体由于运动而县有的能量叫动能,影响动能大小的因素:质量、速度
3、重力势能定义:物体由于位置较高而具有的能量叫重力势能。影响重力势能大小的因素:质量、高度
4、弹性势能定义:物体由于发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能。影响弹性势能大小的因素:形变程度
(2)机械能及其转化
1、重力势能和弹性势能统称为势能，动能和势能统称为机械能
2、滚摆下落过程,速度变大，高度变小,势能转化为动能；上升过程中,速度变小,高度变大,动能转化为势能；由此我们可知:动能和势能可以相互转化
3、如果只有动能和势能相互转化,机械能总和不变,即机械能守恒。
三、机械效率
1、有用功 定义:对人们有用的功 公式:W有=G物h(提升重物)
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总一W有
斜面:W额=f·L
11
滑轮组:W额=G动·h(忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组)
3、总功 定义:有用功加额外功或动力所做的功 公式:W总=W有+W额=FS
4、机械效率
①定义:有用功跟总功的比值。
②公式:
斜面:（额外功在这里是克服摩擦力做的功）
滑轮组:(忽略绳子重力及滑轮摩療力,只考虑动滑轮重力)
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。
④提高机械效率的方法:减小机械自重、减小机件间的摩擦
【过手练习】
★★★命题点1 功、功率的相关计算(重点)
类型一 体育运动类
1.(2016朝阳39题2分)一攀岩爱好者体重为540N,背着质量为6kg的背包用20min登上8m的蛸壁,在此过程中,攀岩者对背包做功_________J,他对自己的背包在上升过程中做功的平均功率是________W(g取10N/kg)
2.(2016新疆建设兵团16(3)是3分)在实心球测试时,小华捡起重为20N的实心球,并缓慢举至2m高处,这一过程小华对球做功_________J；将球用力投出后,由于_________,实心球向前飞行了10m；球出手后,小华对球做功_______J
类型二 交通工具类
3.(2016十堰33题3分)一辆汽车以20m
11
/s的速度在水平路面上沿直线匀速行驶5分钟,汽车的质量为1500kg,行驶时所受阻力为车重的0.2倍,则牵引力为_______N,此时汽车的功率为_______kW,重力做的功为_______J（取g=10N/kg)
4.(2016黔东南22题5分)凯里市环卫部门为了保持城市的清洁,环卫洒水车常在主干道进行洒水保洁.已知洒水车自重5吨,满载时装水10吨,其有6个轮胎,在某水平直线路段匀速行驶,其受到的摩擦力是其总重力的0.1倍,当汽车满载且未洒水时,g到10N/kg,求：
(1)洒水车与水共重多少牛顿?
(2)酒水车在3分钟内行驶1440米,洒水车牵引力做功的功率
类型三 模型类
5.(2016南京11題2分)用水平拉力先后两次拉着重为20N的同一物体,沿同一水平面做直线运动，第一次拉力为10N,物体恰好做匀速直线运动,拉力对物体做了20J的功；第二次将拉力增大为20N,拉力对物体做了48J的功,分析两次做功过程,以下判断正确的是 （ ）
A.第一次物体受到的摩擦力是10N,物体运动了1m
B.第一次物体受到的摩擦力是20N,物体运动了2m
C.第二次物体受到的摩擦力是10N,物体运动了2.4m
D.第二次物体受到的摩擦力是20N,物体运动了4.8m
6.(2016泰安26题2分)如图所示,物体A在水平拉力F的作用下,沿水平面以0.4m/s的速度运动了2s,弹簧测力计的示数为5N.则拉力F做功为______J
★命题点2 机械能及其转化
7.(2016泰安14题2分)下列事例中,由弹性势能转化为动能的是( )
11
A.风吹动树叶 B.秋千从高处向低处摆动
C.汽车沿盘山公路匀速前进 D.拉弯的弓把箭射出
8.(2016广元7题2分)我国在太空航天領域处于世界领先水平,如图所示,是我国近期发射的一颗北斗导航卫星,它沿圆轨道绕地球运行离地球最近的一点叫近地点,最远的一点叫远地点,在大气层外运行,不受空气阻力，关于此人造卫星的运行下列说法正确的是 （ ）
A.卫星从远地点运行到近地点,势能减小,动能增大,速度增大
B.卫星从远地点运行到近地点,势能减小,动能减小,速度减小
C.卫星从近地点运行到远地点,势能增大,动能增大,速度增大
D.卫星从近地点运行到远地点,势能增大,动能增大,速度减小
9.(2016成宁5题2分)如图所示,小球由静止开始沿着粗糙的路面从a点向d点自由运动,其中b和d两点在同一水平高度，则下列说法中错误的是 （ ）
A.小球从a到c加速下滑,重力势能转化为动能
B.小球从c到d减速上坡,动能转化为重力势能
C.小球在b和d时重力势能和动能都相等
D.小球从a到d的过程中部分机械能转化为内能
★命题点3 探究物体的动能跟哪些因素有关
10.(2016广东21题6分)如图所示是“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置.实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下,在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞,木块沿水平方向向右运动直至停止。
11
(1)实验中是通过观察_________________来判断钢球的动能大小
(2)让同一钢球从斜面的不同高度由静止开始滚下,目的是探究钢球的动能大小与_____的关系
(3)换用质量不同的钢球从斜面的相同高度由静止开始滚下,目的是探究钢球的动能大小与______的关系
(4)木块最终会停下来的主要原因是__________________,在此过程中木块通过__________方式把动能转化为内能
(5)如果木块在运动过程中所受的摩擦阻力为0,木块将_________
★命题点4 滑轮、滑轮组和斜面的特点
11.(2016柳州8题3分)如图所示是工人提升重物的情景,若不计滑轮所受重力及摩擦力,其中最省力的是 （ ）
12.(2016兰州10题3分)如图所示,用20N的力F拉着重为100N的物体,使其沿水平面以2m/s的速度匀速运动了5s,若每个滑轮重10N,忽略绳重和滑轮轴的摩擦,则下列说法正确的是（ ）
A.拉力F做的功为200J B.拉力F的功率为120W
11
C.滑轮组对物体做的有用功为400J
D.滑轮组对物体所做有用功的功率为60W
★★★命题点4 机械效率的相关计算及比值问题(难点、重点)
13、提高机车的额定功率是铁路进一步提速要解决的一个重要课题。机车的输出功率等于牵引力与速度的乘积。若列车所受阻力与速度成正比,那么,列车车提速前后分别以最高时速120km和180km在平直轨道上匀速行驶时,机车的输出功率之比为( ）
A.2:3 B.3:2 C.4:9 D.9:4
14、已知雨滴在空中竖直下落时所受空气阻力与速度大小的二次方成正比,且不同质量的雨滴所受空气阻力与速度大小的二次方的比值相同.现有两滴质量分别为m1和m2的雨滴从空中竖直下落,在落到地面之前都已做匀速直线运动,那么在两滴雨滴落地之前做匀速直线运动的过程中,其重力的功率之比为( )
A. m1:m2 B.: C.: D.：
15、为了增强免疫力抵御H7N9禽流感,星期天小明和爸爸一起去登山。小明用了20min登上山顶,爸爸用了25min登上山顶,爸爸的体重是小明的1.5倍,则小明与爸爸登山时所做功的功率之比是( )
A.5：6 B.6:5 C.15:8 D.2:3
16、用滑轮分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,把相同物体匀速提升相同的高度,如果每个滑轮的质量与物体的质量都相等,则两滑轮组的机械效率:及在绳端所用的拉力:分别是(不计轴处摩擦及滑轮架的重)( )
A.2:3 9:8 B.3:2 8:9
C.3:2 9:8 D.3:2 1:1
11
17、如图所示,分别用甲、乙两个滑轮组提起重力G1=G2的重物至相同的高度h,若所用拉力F1=F2,已知甲的机械效率50%,则(不计绳重及摩擦)( )
A.乙的机械效率75% B.乙的机械效80%
C.拉力F1做的功与拉力F2做的功之比3:2
D.甲、乙两个滑轮组中的动滑轮重力之比3:1
18、(2016云南6题3分)如图所示,使用滑轮组提升重物时,能提高机械效率的是(忽略绳重和摩擦) （ ）
A.改变绕绳方式 B.减小动滑轮的质量
C.减小提升重物的高度 D.减小被提升物的质量
19.(2016烟台10题2分)用四只完全相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,把相同的物体匀速提升相同的高度,若用、表示甲、乙两滑轮组的机城效率，、表示拉力所做的功(不计绳重与摩擦),则( )
A.=，= B.＞，＞
C.﹤，﹤ D.＞，﹤
20.(2016荆州23题2分)一辆东风牌汽车发动机功率为160kW,运送5t的货物,以4m/s的速度沿30°角的斜坡匀速到达坡顶,已知斜坡长60m(g=10N/k),则下列说法错误的是 （ ）
11
A.汽车从斜坡底端到达坡顶的时间是15s
B.汽车上坡时的牵引力是4×104N
C.汽车上坡时受到的摩擦力为1.5×104N
D.汽车运送货物的机械效率是50%
★★命题点5 探究杠杆的平衡条件(高频)
21.(2016南宁26题7分)在“探究杠杆平衡条件的实验”中
(1)如图甲所示,实验前,杠杆左端下沉,则应将左端的平衡螺母向______(选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡,目的是便于测量______
(2)如图乙所示,杠杆上的刻度均匀,在A点挂4个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂个____相同的钩码；当杠杆平衡后,将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一个小格,则杠杆______(选填“能”或“不能”)在水平位置保持平衡
11
(3)如图丙所示,若不在B点挂钩码,改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆,使杠杆仍在水平位置平衡,当测力计从a位置转到b位置时,其示数大小将_______
(4)如图丁所示,已知每个钩码重0.5N,杠杆上每小格长度为2cm,当弹簧测力计在C点斜向上拉(与水平方向成30°角)杠杆,使杠杆在水平位置平衡时,拉力F的力臂大小为_____cm,弹簧测力计示数的大小为________N
11
微信/支付宝扫码支付