第十四章功和机械能Word文档格式.docx
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7、使用自重可以忽略的动滑轮提起重100N的重物，人对绳子做功200J，则绳子自由端移动的距离为（）
A、1mB、2m
C、3mD、4m
【探究创新】
8、“塔吊”是建筑工地上普遍使用的起重设备。
如图14-1的“塔吊”。
AB是竖直支架，CD是水平臂，其上OC段叫平衡臂，C端装有配重体，OD段叫吊臂，E处装有滑轮组，可在O、D两点间移动，滑轮组重力及摩擦忽略不计。
（1）OE=15m时，若用此“塔吊”能起吊重物的最大质量是0.8t，则当滑轮组移到D点（OD=25m）时能够安全起吊重物的最大重量是多少？
（2）OE=15m时，用此“塔吊”将0.8t的钢材先竖直匀速吊起8m高，然后沿水平方向慢慢旋转90°
后即送达指定位置，在这一过程中，“塔吊对钢材做了多少功？
图14-1
第二节 机械效率
1、机械效率：
等于有用功W有与总功W总之比，用η表示。
2、机械效率与哪些因素有关？
图14-2
[例1]：
一个工人用图14-2所示的滑轮组提升2000N的货物，所用拉力为800N，绳子自由端10S内拉下了10m，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（）
A、总功是8000J，效率为40%
B、有用功是2000J，效率为40%
C、有用功是8000J，效率为62.5%
D、总功是8000J，效率为62.5%
[剖析]如何判断有用功，额外功、总功是解机械效率有关问题的关键。
凡是用机械来升高物体的，使物体升高所做的功为有用功；
且有W有=Gh。
凡是动力所做的功就是总功；
且有W总=F·
S
由图分析可知，该滑轮组有4段绳子承担总重，所以S=4h，h=s/4=10m/4=2.5m
W有=Gh=2000N×
2.5m=5000J
W总=F·
S=800N×
10m=8000J
η=W有/W总=5000J/8000J×
100%=62.5%
综上所述，本题的正确答案应选D
[例2]沿着长10m，高2m的斜面，将重2000N的物体匀速推上去，若不计斜面的摩擦力，拉力应多大？
若考虑斜面的摩擦力，所用拉力是500N，有用功是多少？
总功是多少？
斜面的机械效率是多少？
400N4000J5000J80%
[剖析]若不考虑斜面摩擦力时，可以利用W人=W机，求出拉力F，根据FL=Gh得：
F=Gh/L=2000N×
2m/10m=400N
若考虑斜面摩擦，目的是将物体提高，有用功应是W有=Gh，总功应是W总=F’L，则：
2m=4000J
W总=F’L=500N×
10m=5000J
η=W有/W总=4000J/5000J×
100%=80%
1、沿着5m长的斜面把重200N的物体推到2m高处，推力是120N，则总功是，有用功是，额外功是，该斜面的机械效率是。
图14-3
2、小华用动滑轮在10s内将重400N的货物匀速提高2m，所用拉力为250N，则在该过程中小华所做总功为，有用功为，机械效率为，小华做功的功率为，若不计绳重及摩擦，该动滑轮的重力为。
3、一个工人用图14-3所示滑轮组提起2000N的货物，滑轮组的效率为80%，当绳子自由端被拉下4m时，这个工人做功
J，所用拉力为N。
4、测量动滑轮机械效率的实验中，需要测量的物理量是、、
、，然后根据公式计算出机械效率。
5、用定滑轮、动滑轮、滑轮组分别提升同样重的物体，（若不计绳重及摩擦），其中机械效率最大的是（）
A、定滑轮B、动滑轮C、滑轮组D、一样大
6、关于机械效率，下列说法正确的是（）
A、越省力的机械，其机械效率越高
B、机械效率越高的机械，做功越多
C、做有用功越多的机械，其机械效率越高
D、做同样的功，额外功越少，机械效率越高
7、如图14-4是轮船上用于绞缆绳的绞盘。
已知绞柄的旋转半径是R是绞盘轴半径的10倍，一个船员用400N的推力F垂直推动绞柄的最远端时，绞盘对缆绳的拉力f为3.44×
103N，求绞盘的机械效率？
图14-4
8、同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时，提出了如下猜想。
（1）滑轮组机械效率的高低，可能与被提升的物重有关。
（2）滑轮组机械效率的高低，可能与动滑轮总重有关。
（3）滑轮组机械效率的高低，可能与绕绳方法有关。
请你选择其中猜想，进行实验验证，简要写出实验方法。
第三节 功率
1、功率表示做功的快慢。
2、单位时间内所做的功叫做功率，其单位是瓦特。
1、功率的计算公式：
P=W/t
图14-5
[例1]如图14-5所示，在水平拉力F的作用下，使物体m沿水平地面匀速直线运动，若滑轮与绳子质量及摩擦不计，已知物体m与地面间的摩擦力为100N，物体的运动速度为1m/s，那么拉力大小F和拉力的功率P的大小，下列说法正确的是（）
A、拉力F大小为200N
B、拉力F大小为50N
C、拉力功率P大小为100W
D、拉力功率P大小为50W
BC
[剖析]使用动滑轮可省一半力，F=f/2=1/2×
100N=50N
动滑轮省一半力同时费一倍的距离，可见绳子自由端移动的距离是物体移动距离的2倍，其移动速度也应是物体移动速度的2倍，即V=2V物=2×
1m/s=2m/s
而拉力的功率P=W/t=F·
s/t
=F·
V=50N×
2m/s=100W
[例2]某人用600N的水平推力，在半分钟内，将重400N的物体沿水平路面向前移动15m，重力对物体做功______J，人的水平推力对物体做的功为_____J，推力对物体做功的功率为W。
09000300
[剖析]在水平路面上运动的物体，在竖直方向上受重力和支持力，在水平方向上受推力和摩擦力。
重力方向与水平运动方向垂直，重力对物体没有做功，即重力做功为0。
推力对物体做的功：
W=F·
s=600N×
15m=9000J
人做功的功率为：
P=W/t=9000J/30s=300W
1、举重运动员在2s内把1800N的杠铃举高2m，他对杠铃做了___J的功，做功的功率为____W。
2、在学校跳绳比赛中，王红同学1min跳了120次，每次跳起的高度为5cm，已知她的质量为40kg，那么王红跳绳一次所做的功为_____J，其平均功率为____W。
3、甲、乙两台机器，甲的功率比乙的功率大，则（）
A、甲比乙做功多
B、甲比乙做功快
C、甲比乙做功少
D、甲、乙做相同的功时甲用时间较多
4、如图14—6是甲、乙两物体做功与所需时间的关系图象，由图可知，甲物体的功率P甲与乙物体的功率P乙的大小关系是（）
图14-6
A、P甲>
P乙
B、P甲=P乙
C、P甲<
P乙
D、无法确定
5、关于机器的功率，下列说法中正确的是（）
A、机器的功率越小,做功越慢B、机器的功率越大，做功越多
C、机器的功率越小，机械效率越少
D、机器的功率越大，做的有用功越多
6、在一次体育课上，甲、乙两同学进行爬竿比赛。
甲从某一位置匀速爬到竿顶用时9s，乙从同一位置匀速爬到竿顶用时10s，若甲、乙两人体重之比是5：
6，则他们爬竿的功率之比为P甲：
P乙是（）
A、4：
3B、3：
4C、27：
25D、25：
27
7、高出水面20m处有一水箱，容积为60m3，要用一台水泵抽水，一小时可将水箱充满，这台水泵的功率至少是多少千瓦？
8、俯卧撑是同学们经常做的健身活动。
做俯卧撑时，身体俯卧、伸直，两手用力撑地，使身体上半部抬起，直至两臂伸直。
此过程中可将个体看成以脚的着地点为支点的杠杆，李扬同学身高1.8m，体重700N，30s内做了30个俯卧撑，假定他的重心在他身体的中心上，请你估算一下李扬同学做功的功率。
9、“五·
一”假期，小林和爸爸一起去登山，小林用了15分钟，到达山顶，爸爸用了20分钟到达山顶，爸爸的体重是60kg，小林的体重是40kg，则小林与爸爸的登山功率之比为多少？
第四节动能和势能
1、动能：
物体由于运动而具有的能，叫做动能。
2、势能包括重力势能和弹性势能。
3、动能的大小与什么因素有关？
2、重力势能的大小与什么因素有关？
[例1]玩具小车中，有的有一个“惯性轮”，该“轮子”不是用塑料制成的，而是用金属制成的，其原因是（）
A、增大车的质量
B、使该“轮子”玩的时间较长，不易损坏
C、用增大质量的方法来增大惯性
D、用增大质量的方法来增大动能
[剖析]“惯性轮”用金属做是为了增大质量，外力使“惯性轮”运动时，它就能储存较多的动能，从而这些动能做功使玩具车运动较长时间，运动较长的路程。
[例2]在空中沿水平方向匀速飞行的飞机，在向灾区空投物质的过程中，飞机的（）
A、动能、重力势能都增大B、动能、重力势能都不变
C、动能、重力势能都减小D、动能减小、重力势能不变
C
[剖析]飞机在空中沿水平方向匀速飞行，可知飞机的运动速度和高度都没有发生变化。
但这里应注意，动能和重力势能都与质量有关。
在向灾区投物质的过程中，飞机的质量不断地减少，所以飞机的动能和重力势能都不断地减小。
1、飞行的子弹中靶后，能将靶击穿，这是因为子弹具有；
将钟表的发条拧紧后，能让钟表的指针走相当长的时间，这是因为拧紧的发条由于而具有弹性势能；
爬上树玩耍的小孩，时刻有被摔伤的危险，是因为他具有。
2、唐诗中有“黄河远上白云间”、“不尽长江滚滚来”的诗句，这动人的诗句生动、形象地反映了这两条大河蕴藏了大量的能。
3、质量较大的喜鹊和质量较小的燕子在空中飞行，如果它们的动能相等，那么的飞行速度较快。
4、撑杆跳高时，在杆弯曲而运动员正在上升的过程中，运动员和杆具有能、能和能，运动员上升到最高点的瞬间具有能。
5、如图14-1所示，原长为L的软弹簧上端固定,下端挂一小重球,
从图示A处释放时,弹簧长仍为L,小球从A运动到最低点B处的过程中,能减小，能和能增加。
6、跳伞运动员在匀速下落的过程中，它的（）
A、势能增大，动能减小
B、势能减小，动能不变
C、势能减小，动能增大
D、势能增大，动能不变
7、从雪山上匀速下滚的雪球越来越大，则（）
A、动能一定不变
B、势能一定不变
C、动能一定增大
D、以上说法都不正确
8、某同学骑自行车上坡时，速度越来越慢，则车和人（）
A、动能变大，重力势能变大B、动能变小，重力势能变小
C、动能不变，重力势能不变D、动能变小，重力势能变大
9、如图14-2所示，让钢球从斜面上静止滚下，打到一个小木块上，能将木块撞出一段距离。
放在同一水面上相同位置的木块，被撞得越远，表示钢球的动能越大，现用质量不同的钢球从同一高度滚下，发现质量大的钢球将木块推得较远。
（1）设计该实验的目的是研究。
（2）让不同的钢球从同一高度滚下是为了。
（3）由此而得到的结论是。
（4）若要研究动能与速度的关系，应用钢球从高度滚下，观察哪次木块被推得远。
10、2003年10月16日，“神州五号”载人飞船成功返航，实现了中国人几千年的“飞天梦”，当飞船减速着陆时，“航天英雄”杨利伟的。
A、动能增加，重力势能减小
B、动能减小，重力势能减小
C、动能减小，重力势能不变
D、动能不变，重力势能减小
11、在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中，三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击，陷入沙坑中的情况如图14-3所示。
（1）在此实验中，我们是通过观察来比较各铁块重力势能的大小。
（2）若A、B两铁块质量相等,则两铁块下落高度的关系是hAhB.
（3）若A、C两铁块下落的高度相同，则两铁块的质量关系是
mAmc.
（4）实验得出的结论是：
物体重力势能的大小与、
有关。
12、一般情况下，载重汽车的车祸比小轿车造成的车祸要严重得多，这是什么道理？
第五节机械能及其转化
1、动能与势能之和称为机械能，其单位是焦耳。
2、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，机械能守恒。
图14-8
[例1]中国跳水队被人们称为“梦之队”，如图14-8是跳水运动员跳水时的情景，运动员在离开跳板到落入水的过程中（）
A、运动员的动能一直增大，机械能不变
B、运动员的重力势能一直减小，机械能不变
C、运动员的动能先减小，后增大，机械能不变
D、运动员的重力势能先减小后增大，机械能增大
[剖析]运动员在离开跳板后上升的过程中，速度逐渐减慢，但高度不断地增加，可见在这一过程中，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能；
到达最高点时动能为零，重力势能最大，在接下来下降的过程中，速度越来越快，动能逐渐增加，高度减少，重力势能逐渐减小，运动员的重力势能转化为动能。
在整个过程中，动能先减小后增大；
而重力势能是先增大，然后逐渐减小，由于只是动能和重力势能相互转化，所以，机械能总是保
1、人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运转，卫星在近地点时能最大，在远地点时能最大，从近地点向远地点运动的过程中，转化为。
2、骑自行车上坡前，往往要加紧蹬几下，加大速度，增加自行车上坡时的，上坡时，这些转化为，车就容易上到高处。
3、“会挽雕弓如满月，西北望，射天狼”的诗句表达了诗人苏轼企望为国御敌立功的壮志，拉弯的弓箭射出去，这一过程中能量的转化情况是转化为。
4、2003年3月20日，美英联军调用大量空降部队对伊拉克实施军事打击。
在空降兵离开机舱，尚未打开降落伞的一段时间里，他们在空中加速下降。
若不计空气阻力，那么在这段时间里，空降兵的重力势能，动能，机械能。
5、下列过程中，属于动能转化为势能的是（）
A、雪撬从山坡上滑下
B、推开的弹簧门自动关闭
C、人造地球卫星从近地点向远地点运动
图14-10
D、雪滴从空中落下
6、如图14-9所示，林中树上挂着蜂房，养蜂人为了不使蜂房受侵犯，便在树干周围挂圆木棒，熊来了，看到树上有蜂房就顺着树干往上爬，遇到圆木棒的阻碍，就把木头向旁推了一下，圆木摆开后又迅速摆回来，撞击了熊的头部，熊很生气地又把木头推开，结果头部又挨了重重的一击，几次过后，熊便垂头丧气地下树走开了。
试分析一下，养蜂人应用了什么物理知识。
7、2003年10月16日，“神州五号”载人飞船成功返航，实现了中国人几千年的“飞天梦”，当飞船减速着陆时，“航天英雄”杨利伟的。
8、某城市铁路车站的设计方案如图14-10所示，进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡。
从能量利用的角度看，这种设计的优点是什么？
图14-
单元检测
一、填空题
1、如图14-17所示：
用滑轮组拉着一只木块P沿水平面以0.5m/s的速度匀速向右运动，此时弹簧测力计的读数为4N，若每只滑轮重1N，绳与滑轮间的摩擦不计，则该滑轮组的机械效率为，在2s内拉力F做的功为J。
图14-17
2、如图14-18所示的动滑轮把重为100N的物体匀速提升1m。
若不计轮重和摩擦，拉力F为N；
若不计摩擦，轮重为50N，则拉力F′为N，滑轮的机械效率为。
图14-18
3、如图14-19所示，某同学在做俯卧撑运动，可将他视为一个杠杆。
他的重心在A点，重力为500N，那么他将身体撑起，双手对地面的压力至少N。
若将他在1min内做了30个俯卧撑，每次肩部上升的距离均为0.4m，则他的功率至少为W。
图14-19
4、小婷跳绳时所穿鞋的总质量为0.4kg,她1min跳绳180次,假定每次双脚抬离地面的最大高度均为5cm，则每上升一次,她对鞋所做的功为J。
跳跃时若上升所用的时间占每次跳跃时间的3/10，则每上升一次，她对鞋做功的平均功率为W（g=10N/kg）
5、正常人的心脏推动血液流动的功率约为1.5W，那么在一天时间内心脏做功J，如果心脏每分钟跳动60次，那么每跳动一次做功J。
6、甲、乙两位同学分别把同样重的木头从一楼搬到三楼，甲用的时间比乙用的时间长，两个人对木头做功的大小关系是W甲W乙（选填“＞”）、“＝”、“＜”，对木头做功快的是同学。
7、我们可以用两种方法来判断物体做功的快慢。
图表示用挖掘机挖土与人力挖力做功的快慢不同，它所用的判断方法是：
做功时间相同，比较做功多少，另一种的判断方法是：
相同，比较。
二、选择题
1、物体受平衡力作用时，下列说法正确的是（）
A、物体的机械能可能增大
B、物体的动能可能增大
C、物体的势能一定不变
D、物体机械能一定不变
2、在一次体育课上，甲、乙两同学进行爬竿比赛。
甲从某一位置匀速爬到竿顶用时9s，乙从同一位置匀速爬到竿顶用时10s，若甲、乙两人体重之比是6：
5，则他们爬竿的功率之比为P甲：
3、司机开车上坡前，往往加大油门，以提高汽车的速度，这是为了（）
A、增大动能
B、增大势能
C、增大惯性
D、减少阻力
4、小敏同学和他所骑的轻便自行车总重约600N，上学路上他骑车在20s内匀速通过了一段长100m的平直公路。
若自行车所受路面的阻力约为人和车总重力的0.05倍，则通过该段公路时，小敏同学蹬车的功率约为（）
A、150WB、300WC、1500WD、3000W
5、李明同学将掉在地上的物理课本捡回来，放回桌面，根据你平时的观察和了解，估算李明同学捡回课本时所做的功约为（）。
A、0B、1.5JC、0.15JD、15J
6、如图14-20所示，滚摆在下降的过程中越转越快，它在下降过程中（）
图14-20
A、动能增加，势能增加
B、动能增加，势能减小
C、动能减小，势能减小
D、动能减小，势能增加
7、关于机器的功率，下列说法中正确的是（）
8、如图14-21所示，在水平拉力F作用下，使重40N的物体A匀速移动5m，物体A受到地面的摩擦力为5N，不计滑轮、绳子的重力及滑轮与绳子间的摩擦，拉力F做的功为（）
A、50JB、25J
C、100JD、200J
图14-21
9、一物体沿斜面匀速下滑，物体的（）
A、动能增加，势能减小
B、动能不变，势能减小
C、动能和势能都减小
D、机械能的总量保持不变
10、同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时，提出了下列假设：
①滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关
②滑轮组机械效率高低可能与被提物重有关
③滑轮组机械效率高低可能与物体提高度有关
④滑轮组机械效率高低可能与承重绳子段数有关
然后一位同学设计了如图14-22所示的两个滑轮组，进行对比实验来验证提出的假设，则该实验验证的假设是（）
A、①B、②C、③
D、④
图14-22
三、实验题
1、如图14-23所示，在“研究物体动能与哪些因素有关”的实验中，将A、B、C三小球先后从同一装置的hA、hB、hC高处滚下（hA＝hC＜hB，mA＝mB＜mC＝，推动纸盒运动一段距离后静止。
图14-23
（1）要研究动能与质量的关系，我们应选择两图来进行比较。
（2）从图中可以看出A、B、C三个小球刚到达水平面时，
球的动能最大。
2、某小组同学在做“测滑轮组的机械效率”实验时，对一滑轮组进行了两次实验，测得数据如下表：
实验
次数
钩码重力/N
钩码上升的高度/m
弹簧测力计的示数/N
弹簧测力计上升的高度/m
机械效率（η）
1
1.8
0.1
1.2
0.3
2
3.6
0.2
1.5
0.6
（1）请你计算两次实验的机械效率并填入表内。
（2）该实验装置至少由——只定滑轮和只动滑轮组成。
（3）两次实验测得的机械效率不同，说明。
3、在做“测滑轮组的机械效率”的实验中，小明和同学们测得图中甲、乙两个滑轮组的机械效率不同。
图14-24
（1）实验后小明想：
对于同一个滑轮组，它的机械效率是否不变呢？
经过思考后他认为：
即使像图14-24中甲那样已绕好的滑轮组，机械效率也不是固定的，还应该与
有关，并用实验证明了自己的猜想是正确的。
你认为小明的实验方法是：
。
（2）小明将自己所做的上述实验告诉他的同学，大家探究的欲望更加强烈了，大家认为：
用滑轮组提升重物时，提升动滑轮所做的功是没有用的，所以，也应该是影响滑轮组机械效率高低的主要因素。
小明说
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