机械与功复习.pptx

第十讲功和机械能 功与机械能功与机械能考点分析机械能机械能考点考点2考点考点3机械能及其转化机械能及其转化考点考点1功与功率功与功率物体在力的方向物体在力的方向上移动的距离上移动的距离S功功W=Fs作用在物体上作用在物体上的力的力F力的作用力的作用显出成效显出成效单位：单位：1 J=1 Nm典型不做功的典型不做功的三种情况三种情况做功的做功的快慢快慢功率功率单位：单位：1 W=1 J/sP=Fv能量能量物体能够物体能够对外做功对外做功1功功知识结构知识结构转转 化化动动 能能重力势能重力势能弹性势能弹性势能速速 度度高高 度度形变程度形变程度机械能机械能质质 量量质质 量量守守 恒恒2机械能机械能考点1功 示意图示意图不做功的三种情况不做功的三种情况 作用在物体上的作用在物体上的_；物体在力的方向上移动的物体在力的方向上移动的_两个必两个必要因素要因素如果一个如果一个_作用在物体上，物体在这个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段的方向上移动了一段_，就说这个力对，就说这个力对物体做了功物体做了功定义定义力 距离 力 距离 当力与物体运动的方向在同一直线但方向相反时，就说物体客服当力与物体运动的方向在同一直线但方向相反时，就说物体客服该力做功，或者说力对物体做负功，负号表示的是方向。该力做功，或者说力对物体做负功，负号表示的是方向。中学生从一楼到三楼，重力做功的大小约中学生从一楼到三楼，重力做功的大小约30003000焦耳，他克服重力焦耳，他克服重力做功做功30003000焦耳；焦耳；在水平拉力作用下在水平方向上匀速移动的物体，那么该物体客服阻力做在水平拉力作用下在水平方向上匀速移动的物体，那么该物体客服阻力做功功(续表)特点特点物体在水平方向不物体在水平方向不受力，因受力，因惯惯性而性而动动物体受力，但静物体受力，但静止止有力有距离，力有力有距离，力的方向与距离的方的方向与距离的方向垂直向垂直举举例例踢出去的足球踢出去的足球石石头头推而未推而未动动，搬而未起搬而未起人提水桶水平前人提水桶水平前进进，提水桶的力和，提水桶的力和水桶的重力不做功水桶的重力不做功功的功的计计算算表述表述功等于力与物体在力的方向上移功等于力与物体在力的方向上移动动的距离的的距离的_公式公式W W_单单位位_(_(符号：符号：J)J)；1 J1 J1 Nm1 Nm大小大小把两个把两个鸡鸡蛋蛋举举高高1 m1 m所做的功大所做的功大约约是是1 J1 J说说明明做功的做功的过过程程实质实质上是能量上是能量转转化的化的过过程。程。计计算做功的多少算做功的多少时时，要注意三个要注意三个“同一同一”性：即力与物体移性：即力与物体移动动的距离在方向上必的距离在方向上必须须一一致；力与物体移致；力与物体移动动的距离必的距离必须对应须对应于同一物体且同一段于同一物体且同一段时间时间乘积乘积 FsFs 焦耳焦耳(续表)拓展：功的原理拓展：功的原理内容内容使用机械使用机械时时，人，人们们所做的功，都不会少于所做的功，都不会少于直接用手所做的功，即使用任何机械都直接用手所做的功，即使用任何机械都_说说明明功的原理是一个普遍功的原理是一个普遍结论结论，对对于任何机于任何机械都适用。械都适用。使用机械省力必定使用机械省力必定费费距离，省距离必定距离，省距离必定费费力，既省力又省距离的机械是没有的。力，既省力又省距离的机械是没有的。人用理想机械人用理想机械时时所做的功所做的功(F Fs)s)等于直接等于直接用手用手对对重物所做的功重物所做的功(GhGh)不省功 如图，一物体重10牛，在与水平方向成30度夹角的力的作用下水平向右匀速运动，拉力大小为10牛，物体运动速度为0.2米每秒，物体匀速运动2米，拉力对物体是否做功？为多少？该过程克服阻力做功多少？物体对水平面的压力为多少？探究1 功 例1 2015咸宁 如图如图14141 1所示的情景中，关于力对物体做功所示的情景中，关于力对物体做功的叙述，正确的是的叙述，正确的是()A 1(2015自贡)下列说法中正确的是（）A用手从地面竖直提起水桶，手竖直向上的拉力对水桶做了功B提着水桶在路面上水平向前移动一段路程，手竖直向上的拉力对水桶做了功C抛出手的铅球在空中向前运动的过程中，推力对铅球做了功D用力推一辆汽车，汽车静止不动，推力在这个过程中对汽车做了功2(2013自贡)小明将掉在地面上的物理书捡起来放在课桌上，他对课本所做功最接近于（）A0.02 J B0.2 J C2 J D20 J3(2015广安)如图所示，用力F沿水平方向拉绳子的一端，使物体A以1.5 m/s的速度向左匀速运动，此时弹簧测力计的示数为8 N不计滑轮、绳、弹簧测力计的重力及摩擦，则物体A与水平面的摩擦力为_N，拉力F做功的功率为_W.A C 16 24 1(2014泸州)如图所示，某同学用大小为F的水平推力，推着重力为G的木箱m在水平地板上向右做匀速直线运动，当木箱运动的距离为s时，下列关于做功的判断正确的是（）A木箱受到重力做功的大小为GsB木箱受到地板摩擦力做功的大小为FsC木箱受到合力做功的大小为FsD木箱受到地板支持力做功的大小为(FG)sB考点2功率 时间 快慢 快 慢 瓦特 W 若若v是平均速度，则是平均速度，则p是平均功率；若是平均功率；若v是瞬时速度，则是瞬时速度，则p是是瞬时功率。若瞬时功率。若F垂直垂直V，则，则p=0；若；若P一定，一定，F增大，则增大，则V一一定减小。定减小。如汽车额定功率一定，上坡时需要减速行驶，需要的力较大。例例：某某汽汽车车的的功功率率为为30 kW，若若以以54 km/h的的速速度度匀匀速速前前进进，求：牵引力多大？求：牵引力多大？解：解：拉力拉力 F F 必须是恒力，且物体运动的速度应不变；必须是恒力，且物体运动的速度应不变；计算时，计算时，v v 的单位必须用的单位必须用 m/s m/s，这样算出的功率，这样算出的功率单位才是单位才是 W W；速度速度 v v 跟拉力跟拉力 F F 必须对应，即必须对应，即 v v 必须是受到拉必须是受到拉力的物体在拉力的方向上移动的速度力的物体在拉力的方向上移动的速度例例汽车以恒定功率在平直公路上行驶，当它的汽车以恒定功率在平直公路上行驶，当它的速度达到速度达到 10 10 米秒时，发动机的牵引力为米秒时，发动机的牵引力为 60006000牛，牛，汽车受到的阻力为汽车受到的阻力为 30003000牛，那么发动机的功率为牛，那么发动机的功率为W W，汽车做匀速直线运动行驶，汽车做匀速直线运动行驶300 s 300 s，则汽，则汽车牵引力做功车牵引力做功 J J61041.8107易错点探究易错点探究功和功率对比 2(2015德阳)下列关于功、功率、机械效率的说法正确的是（）A做功多的机器机械效率一定高B功率小的机器做功慢C机械效率高的机器功率一定大D功率大的机器做功时间一定短B例2 2015安顺 举重是我国的优势体育项目。一位身高170 cm的运动员和一位身高160 cm的运动员，在挺举项目中用相同时间，把同样重的杠铃举起，如图142所示。如果他们对杠铃所做的功分别为W1和W2，功率分别为P1和P2，则下列关系式中正确的是()CAW1W2、P1P2 BW1W2、P1P2CW1W2、P1P2 DW1W2、P1P2图143 探究3 功和功率的计算 例3 2015长沙地面清扫机器人。小五在室内运动场上试用中发现，该机器人在1 min内沿直线匀速清扫的距离为18 m，若它在运动中所受阻力为105 N，问：(1)此机器人在清扫地面时运动的速度为多大？(2)此过程中机器的水平推力所做的功及功率分别是多大？考点2动能和势能 1能的定义物体能够_，我们就说这个物体具有能量，简称能。对外做功 (1)功是描述物体在力的作用下取得的成效，是一个过程量，而能量是物体本身所具有的，是一个状态量。2动能和势能 项项目目动动能能势能势能 重力势能重力势能 弹性势能弹性势能 区别区别 定义定义 物体由于物体由于_而具有而具有的能叫做动能的能叫做动能 物体由于物体由于_所具有的能叫做重所具有的能叫做重力势能力势能 物体由于发生物体由于发生_而而具有的能叫做具有的能叫做弹性势能弹性势能 影响影响因素因素 物体的物体的_和物体的运动和物体的运动_ _ 物体的物体的_和和被举的被举的_ _ 材料和弹性形材料和弹性形变程度变程度 联系联系 动能和势能在一定条件下可以相互转化动能和势能在一定条件下可以相互转化 运动 高度 弹性形变 质量 速度 质量 高度 考点探究：动能的大小与什么因素有关 实验装置控制变量法、转换法探究方法动能的大小与什么因素有关探究课题实验实验过过程程让让体体积积相同的相同的钢钢球和木球从同一高度球和木球从同一高度滚滚下，目下，目的是使两球到达水平面的是使两球到达水平面时时的的_相同，是相同，是为为了了探究探究动动能与物体能与物体_的关系；的关系；让质让质量相同的两木球从不同高度量相同的两木球从不同高度滚滚下，是下，是为为了了探究探究动动能与物体能与物体_的关系；的关系；通通过观过观察察_来来显显示物示物体体动动能的大小能的大小实验实验结论结论图图甲、乙甲、乙说说明：明：动动能与能与质质量有关，量有关，_相同的物体，相同的物体，质质量越大，它的量越大，它的动动能能_；图图乙、丙乙、丙说说明：明：动动能与运能与运动动速度有关，速度有关，_相同的物体，运相同的物体，运动动速度越大，它的速度越大，它的动动能能_（续表）速度 质量 速度 被撞物体移动距离的长短 运动速度 越大 质量 越大 考点探究：重力势能的大小与什么因素有关 探究探究课题课题重力重力势势能的大小与什么因素有关能的大小与什么因素有关探究探究方法方法控制控制变变量法、量法、转换转换法法设计设计实验实验利用物体落向沙地，利用物体落向沙地，砸砸出沙坑，比出沙坑，比较砸较砸出沙坑的大小；出沙坑的大小；利用物体将木利用物体将木桩桩打入地面，比打入地面，比较较木木桩桩被打入地面的深度被打入地面的深度实验实验过过程程控制物体控制物体质质量相等，使物体从不同高度量相等，使物体从不同高度处处下落，探究重下落，探究重力力势势能与物体高度的关系；能与物体高度的关系；控制物体所控制物体所处处高度相同，改高度相同，改变变物体的物体的质质量，探究重力量，探究重力势势能与物体能与物体质质量的关系量的关系得出得出结论结论物体的重力物体的重力势势能与物体的能与物体的_和和_有关，物体有关，物体质质量相等，高度越高，重力量相等，高度越高，重力势势能能_；物体所物体所处处高度相同，高度相同，质质量越大，重力量越大，重力势势能能_质量 高度 越大 越大 考点4机械能及其转化 机械能守恒定律：如果只有动能和势能的相互转机械能守恒定律：如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总和保持化，机械能的总和保持_动能与弹性势能的转化：动能与弹性势能的转化：动能动能弹性势能：速度减小，弹性形变弹性势能：速度减小，弹性形变_弹性势能弹性势能动能：速度动能：速度_，弹性形变减小，弹性形变减小动能与重力势能的转化：动能与重力势能的转化：动能动能重力势能：速度重力势能：速度_，高度增大；，高度增大；重力势能重力势能动能：速度增大，高度动能：速度增大，高度_巧析机械能转化过程焦耳(符号：J)单位动能、重力势能和弹性势能统称为_，机械能是最常见的一种形式的能量概念机械能 减小 减小 增大 增大 不变 只有重力或者弹力做功，机械能守恒只有重力或者弹力做功，机械能守恒常常见见能量能量转转化化举举例例滚摆滚摆上升：上升：_能能转转化成化成_能；能；下降：下降：_能能转转化化为为_能能单摆单摆左左中中间间：_能能转转化化为为_能；能；中中间间右：右：_能能转转化化为为_能能人造人造地球地球卫卫星星近地点近地点远远地点：地点：_能能转转化化为为_能；能；远远地点地点近地点：近地点：_能能转转化化为为_能能近地点近地点时时_能最大，能最大，远远地点地点时时_能最大能最大（续表）动 重力势 重力势 动 重力势 动 动 重力势 动 重力势 重力势 动 动 重力势 判断机械能是否变化的方法判断机械能是否变化的方法1.1.看动能与势能怎么变看动能与势能怎么变2.2.看能量的转化，是否有动能和势能以外的能看能量的转化，是否有动能和势能以外的能3.3.看是否有重力或弹力以外的力对物体做功看是否有重力或弹力以外的力对物体做功人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行它从近地点向远地点人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行它从近地点向远地点运动过程中（）运动过程中（）A A动能增大，势能减小，机械能不变动能增大，势能减小，机械能不变B B动能减小，势能增大，机械能不变动能减小，势能增大，机械能不变C C动能不变，势能增大，机械能变大动能不变，势能增大，机械能变大D D动能减小，势能不变，机械能变小动能减小，势能不变，机械能变小B跳远运动的几个阶段如图所示则运动员（跳远运动的几个阶段如图所示则运动员（）助跑过程中机械能助跑过程中机械能 不变不变起跳后升空的过程起跳后升空的过程 中，动能转化为重中，动能转化为重 力势能力势能经过最高点时动能为零经过最高点时动能为零经过最高点时重力势能最小经过最高点时重力势能最小B(2015巴中)如图所示，一物体在拉力F的作用下沿斜面向上匀速运动，在向上运动的过程中，下列说法正确的是（）A物体的动能不变，机械能不变B物体的重力势能增大，机械能增大C物体的重力势能转化为动能D物体的动能转化为重力势能B7(2015成都)如图所示，直升机悬停在空中下列对直升机能量的分析，正确的是（）A直升机具有重力势能B直升机的动能不断转化为重力势能C直升机的重力势能不断转化为动能D直升机的机械能在不断增大8(2014资阳)跳伞运动员在空中匀速下落的过程中（）A动能一定增大 B机械能一定不变C重力势能一定减小 D机械能一定增加AC