功和机械能复习知识点.doc

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第十五章《功和机械能》复习提纲

一、功

1、做功的两个必要因素：

（1）作用在物体上的力；

（2）物体在力的方向上通过的距离。

2、不做功的三种情况：

（1）有力无距离：

“劳而无功”之一，如搬石头未搬动；

（2）有力，也有距离，但力的方向和距离垂直：

“劳而无功”之二，如手提水桶在水平面上走动。

（3）有距离无力：

（“不劳无功”），如物体在光滑平面上自由滑动，足球踢一脚后运动；

3、功的计算：

物体上的力与力的方向上通过距离的乘积。

公式W=FS=Pt

各量单位—W：

J（焦耳）F：

N（牛顿）S：

m（米）P：

W（瓦特）t：

s（秒）

4、国际单位：

将N·m称为焦耳简称焦，符号（J）1J=1N·m

把一个鸡蛋举高1m，做的功大约是0.5J。

5、公式应用注意：

①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；

②公式中的S一定是在力的方向上通过的距离，且与力对应。

③功的单位“焦”（1牛·米=1焦）。

6、常见的功：

克服重力做功：

W=Gh克服阻力（摩擦力）做功：

W=fs

二、功的原理：

使用任何机械都不省功

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。

2、说明：

①功的原理对于任何机械都适用。

②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对于理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）：

人做的功（FS）=直接用手对重物所做的功（Gh）

3、应用：

斜面

①理想斜面：

斜面光滑（不计摩擦）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

④实际斜面：

斜面粗糙（考虑摩擦）

若斜面与物体间的摩擦为f，则：

FL=fL+Gh；这样F做功FL就大于直接对物体做功Gh。

三、机械效率

１、有用功：

对人们有用的功。

公式：

W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总

2、额外功：

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、总功：

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

η

W有用

W总

=

4、机械效率：

有用功跟总功的比值。

（1）公式：

（2）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。

例如：

某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。

η

W有用

W总

=

Gh

FS

=

（3）提高机械效率的方法：

减小机械自重、减小机件间的摩擦。

5、机械效率的测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、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、动滑轮重力大小和个数多少：

提升同一物体用的动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多而有用功不变，机械效率就越低。

B、物体的重力大小：

用同一滑能组所提升得重物越重，做的有用功相对就多而额外功不变，机械效率就越高。

C、摩擦：

若各种摩擦越大做的额外功就多，机械效率相对就低。

D、绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。

四、简单机械的机械效率

（1）斜面①W有用=G·h

②W额外=f·S

③W总=F·S=G·h＋fS

（2）杠杆①W有用=G物·h

②W额外

③W总=F·S

（3）定滑轮竖直方向提升重物（a）

①W有用=Gh

②W额外：

摩擦及绳重

③W总=F·S=F·h

（4）定滑轮水平方向拉动物体（b）

①W有用=f·S物

②W额外：

滑轮转动摩擦

③W总=F·SF=F·S物

（5）动滑轮（a）及竖直方向滑轮组

①W有用=G物·h

②W额外

不计绳重和摩擦时

③W总=F·S=F·nh=（G物＋G动）·h（n为连接动滑轮绳子段数）

（6）动滑轮（b）及水平方向滑轮组

①W有用=fS物

②W额外：

绳重及滑轮转动摩擦

③W总=F·SF=F·nS物（n为连接动滑轮绳子段数）

注：

a、所有机械克服自身摩擦做功均是额外功的组成部分，故对机械进行润滑一般都可以提高机械效率．

b、所有的有用功均等于不使用机械时所做的功

c、对于所有机械均有

五、功率：

单位时间内做的功—P（单位：

W）

1、公式：

2、单位：

瓦特，简称瓦，符号W，常用单位kW，MW，马力

换算：

1kW=103W1MW=106W1马力=735W

3、物理意义：

表示做功快慢的物理量（与机械效率无关）。

某小轿车功率66kW，它表示：

小轿车１s内做功66000J

4、机械中的功率

5、功率和机械效率是两个不同的概念。

他们之间没有可比性。

（1）功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功；

（2）机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。

六、机械能

能量：

一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能

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。

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（高度），重力势能就越大

弹性

势能

定义：

发生弹性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

1、机械能：

动能和势能统称为机械能。

（1）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。

（2）探究决定动能大小的因素

a、猜想：

动能大小与物体质量和速度有关；

b、实验研究—研究对象：

小钢球方法：

控制变量法

c、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；

d、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；

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。

动能

转化

转化

势能

弹性势能

重力势能

2、动能和势能的转化

（1）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；

（2）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。

3、动能与势能转化问题的分析

①首先分析决定动能大小、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——质量，速度，高度，弹性形变

②机械能守恒：

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。

③人造地球卫星的运动，近地点动能（速度）最大，势能最小；远地点势能最大，动能（速度）最小，近地点向远地点运动时，动能转化为势能，远地点向近地点运动，势能转化为动能，整个过程机械能守恒。

④滚摆上升下落过程中，如果不计空气阻力，机械能守恒。

上升动能转化为重力势能，下降重力势能转化为动能，最低点速度最大，动能最大，最高点重力势能最大，动能最小，下降过程反之。

考虑空气阻力，滚摆每次上升高度减小，机械能转化为内能。

⑤题目中如果有“在光滑斜面上滑动”，“光滑”表示不计摩擦，没有能量损失，此时机械能守恒。

4、水能和风能的利用

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

5、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。

6、水电站修筑拦河大坝的目的是什么？

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。

7、大坝为什么要设计成上窄下宽？

由水压p＝ρgh在其他条件不变的情况下，液体的压强随深度的增加而增加，因此相比于大坝上部而言，下部就会受到更大的压力，因此下部比上部要宽。

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