功和机械能笔记.doc

《功和机械能》复习提纲
一、功：
1、力学里所说的功涉及两个必要因素：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、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。（因素是足球靠惯性飞出）。
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、功的单位：焦耳，1J= 1N·m 。 把一个鸡蛋举高1m ，做的功大约是0.5 J 。
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，强调相应。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：
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、说明： （请注意抱负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，对于任何机械都合用。
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，是由于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我们做题碰到的多是抱负机械（忽略摩擦和机械自身的重力）抱负机械：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、应用：斜面
①抱负斜面：斜面光滑
②抱负斜面遵从功的原理；
③抱负斜面公式：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。
假如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：
１、有用功：定义：对人们有用的功。
　　　公式：W有用＝Gh（提高重物）=W总－W额=ηW总
斜面：W有用= Gh
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）
斜面：W额=f L
3、总功： 定义：有用功加额外功或动力所做的功
公式：W总=W有用＋W额=FS= W有用／η
斜面：W总= fL+Gh=FL
4、机械效率：① 定义：有用功跟总功的比值。
η
W有用
W总
=
η
Gh
FL
=
η
Gh
FS
=
Gh
Fh
=
G
F
=
η
Gh
FS
=
Gh
F2h
=
G
2F
=
η
Gh
FS
=
Gh
Fnh
=
G
nF
=
② 公式：

斜 面：
定滑轮：

动滑轮：

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 表达。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。
η
W有用
W总
=
Gh
FS
=
5、机械效率的测量：
① 原 理：
②应测物理量：钩码重力G、钩码提高的高度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环节：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重要因素有：
A动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。
B提高重物越重，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。
绕线方法和重物提高高度不影响滑轮机械效率。
四、功率：
1、定义：单位时间里完毕的功
P
W
t
=
2、物理意义：表达做功快慢的物理量。
3、公式： = Fv
4、单位：主单位 W 常用单位 kW mW 马力
换算：1kW=103W 1mW=106 W 1马力=735W
某小轿车功率66kW，它表达：小轿车１s 内做功66000J
5、机械效率和功率的区别：
功率和机械效率是两个不同的概念。功率表达做功的快慢，即单位时间内完毕的功；机械效率表达机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。
五、机械能
(一)、动能和势能
1、能量：一个物体可以做功，我们就说这个物体具有能
理解：①能量表达物体做功本领大小的物理量；能量可以用可以做功的多少来衡量。
②一个物体“可以做功”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、知识结构：
机
械
能
势能
重力
势能
定义：物体由于被举高而具有的能量。
决定其大小的因素：
物体质量越大、举得越高，势能就越大
弹性
势能
定义：发生形变的物体具有的能量。
决定其大小的因素：
物体弹性形变越大、弹性势能就越大
动能
定义：物体由于运动而具有的能量
决定其大小的因素：
物体速度越大、质量越大，动能就越大

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；
② 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；
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
质量m/kg
速度v/(m.s-1)
动能E/J
牛
约600
约0.5
约75
中学生
约50
约6
约900
练习：☆右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
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。
动能
转化
转化
势能
弹性势能
重力势能
(二)、动能和势能的转化
1、知识结构：

2、动能和重力势能间的转化规律：
①质量一定的物体，假如加速下降，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，假如减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能；
3、动能与弹性势能间的转化规律：
①假如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假如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、动能与势能转化问题的分析：
⑴一方面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互相转化过程中的能量损失和增大——假如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题中假如有“在光滑斜面上滑动”则“光滑”表达没有能量损失——机械能守恒；“斜面上匀速下滑”表达有能量损失——机械能不守恒。
(三)、水能和风能的运用
1、 知识结构：

机械能的天然资源
风能
水能
拦河筑坝
海水潮汐
直接做功
发电

2、水电站的工作原理：运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，运用水轮机带动发电机把机械能转化为电能。
练习：☆水电站修筑拦河大坝的目的是什么？大坝为什么要设计成上窄下宽？
答：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。