《功和机械能》课件.ppt

考点考点1：功：功考点考点2：机械效率：机械效率考点考点3：功率：功率考点考点4：机械能：机械能功和功和机械能机械能回忆，功和机械能这一章知识回忆，功和机械能这一章知识总结总结:力学里做功包括两个必要因素：一是力学里做功包括两个必要因素：一是 ；二是物体在二是物体在 。有力无距离有力无距离“劳而无功劳而无功” 基础点拨基础点拨有距离无力有距离无力“不劳无功不劳无功”力和距离垂直力和距离垂直“垂直无功垂直无功”作用在物体上的力作用在物体上的力这个力的方向上通过的距离这个力的方向上通过的距离1判断下面三种情况是否做功：判断下面三种情况是否做功：一、功一、功2功的计算：力学里功等于力跟物体在力的方向上通过的距离功的计算：力学里功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的的 。公式：。公式：W= 。 功的单位：功的单位： 。3、功的原理：使用任何机械都、功的原理：使用任何机械都 。理想机械理想机械W总总W有有，提升物体时：，提升物体时：FS= 。非理想机械：非理想机械：W总总 W有有.JFsGh不省功不省功乘积乘积二、机械效率二、机械效率1有用功、额外功、总功的概念有用功、额外功、总功的概念（1）有用功：为达目的而做的对人们）有用功：为达目的而做的对人们 的功。的功。W有有（2）额外功：为达目的，并非我们需要而又）额外功：为达目的，并非我们需要而又 做的功。做的功。W额额（3）总功：有用功和额外功）总功：有用功和额外功 。W总总W有有+ W额额有用有用不得不不得不之和之和2机械效率：机械效率：（1）定义：）定义： 。（2）公式：）公式： ； （3）机械效率常用百分数表示，没有单位。由于机械总会做）机械效率常用百分数表示，没有单位。由于机械总会做一些额外功，因此，机械效率总一些额外功，因此，机械效率总 1.（4）机械效率的）机械效率的“可变性可变性”：根据公式：根据公式：有用功一定时，减少有用功一定时，减少 功可以提高机械效率，如：功可以提高机械效率，如：减小机械自重、减小机件间的摩擦。减小机械自重、减小机件间的摩擦。额外功一定时，增大额外功一定时，增大 功可以提高机械效率。如：功可以提高机械效率。如：同一机械，增大物重同一机械，增大物重有用功跟总功的比值有用功跟总功的比值额额有有有有总总有有WW WWW 额额有有有有总总有有WW WWW额外功额外功有用功有用功简单简单机械机械杠杆杠杆滑轮组滑轮组斜面斜面 做功做功目的目的有用有用功功 总功总功 机械机械效率效率 （5）机械效率的计算）机械效率的计算平移物体平移物体提升物体提升物体提升物体提升物体提升物体提升物体W有有fs物物W总总FsW有有GhnFGFnhGhFsGh W总总Fs绳绳W有有GhW有有GhW总总FsW总总FsFsGh FsGh nFfFnsfsFsfs 物物物物绳绳物物 例题例题1如图所示，斜面长如图所示，斜面长5m，高，高1m，工人用沿斜面方向工人用沿斜面方向400N的力把重的力把重1600N的的集装箱匀速推到车上，对集装箱做的有集装箱匀速推到车上，对集装箱做的有用功是用功是_J，斜面的机械效率是，斜面的机械效率是_。160080%典例探究典例探究例题例题2（2012自贡）如图所示，用滑轮组提升重物时，自贡）如图所示，用滑轮组提升重物时，重重800N的物体在的物体在10s内匀速上升了内匀速上升了1m已知拉绳子已知拉绳子的力的力F为为500N，则提升重物的过程中（），则提升重物的过程中（） A绳子自由端被拉下绳子自由端被拉下3m B做的有用功是做的有用功是500JC做的总功为做的总功为 900J D滑轮组的机械效率是滑轮组的机械效率是80%S=nh=21m=2mD%801000800 JJWW总总有有 W有有=F物h=Gh=800N1m=800JW总总=Fs=500N2m=1000JF物例题例题3（2012乐山）如图所示，在乐山）如图所示，在50N的水平拉力的水平拉力F作用下，作用下，重重800N的物体沿水平地面做匀速直线运动，物体与地面间滑的物体沿水平地面做匀速直线运动，物体与地面间滑动摩擦力为动摩擦力为120N。则滑轮组的机械效率为。则滑轮组的机械效率为 ，若绳子自，若绳子自由端向前移动的速度为由端向前移动的速度为0.6 m/s，则物体在，则物体在1 min内移动的距内移动的距离为离为m。 =120N350N= 80%S绳绳=0.6m/s60s=36mS物物= 0.2m/s 60s=12m80%12nFfFnsfs物物物物mmnss12336 绳绳物物或：或：smsmnvv/2 . 03/6 . 0 绳绳物物绳物绳物物总有sfsssFWWFF解析：解析：物物绳绳nssF物物例题例题4：如图所示滑轮组，物体浸没在水：如图所示滑轮组，物体浸没在水中，已知物重中，已知物重400N，重物的体积为，重物的体积为5dm3，拉力做的总功为，拉力做的总功为900J，物体上升，物体上升的距离是的距离是2m（物体不出水面），不计绳（物体不出水面），不计绳重和摩擦，重和摩擦，(g取取10N/kg)，求机械效率。，求机械效率。77.78%F物W有用有用W总总滑轮组对物体所做的滑轮组对物体所做的功功（从滑轮组直接对物体施加（从滑轮组直接对物体施加的力处入手）的力处入手）动力对滑轮组所做的功动力对滑轮组所做的功（从动力一般为人手处（从动力一般为人手处入手）入手）F物F物F物物以滑轮组为例总结机械效率以滑轮组为例总结机械效率F物名称名称测滑轮组机械效率测滑轮组机械效率测斜面的机械效率测斜面的机械效率原理原理要测要测的量的量测量测量工具工具注意注意事项事项实验时要实验时要 提升重物，提升重物，使弹簧测力计示数大小不变。使弹簧测力计示数大小不变。 实验时要使弹簧测力计实验时要使弹簧测力计沿斜面沿斜面 拉动物拉动物体，使示数大小不变。体，使示数大小不变。（6）机械效率的测量）机械效率的测量FsGhWW 总总有有 FsGhWW 总总有有 G、h、F、sG、h、F、s弹簧秤、刻度尺弹簧秤、刻度尺弹簧秤、刻度尺弹簧秤、刻度尺匀速匀速匀速匀速名称名称测滑轮组机械效率测滑轮组机械效率测斜面的机械效率测斜面的机械效率额外额外功产功产生生不计绳重和摩擦时，额外功主不计绳重和摩擦时，额外功主要是克服动滑轮的重，要是克服动滑轮的重，W额额 克服摩擦所做的功，克服摩擦所做的功，W额额 影响影响因素因素 的个数和重量、绳重、的个数和重量、绳重、摩擦、摩擦、斜面的斜面的 程度、程度、 程度程度得出得出结论结论滑轮组动滑轮个数越多越省滑轮组动滑轮个数越多越省力，但机械效率越力，但机械效率越 ；同一滑轮组，提升的物体越同一滑轮组，提升的物体越重，机械效率越重，机械效率越 。提升同一物体，斜面粗提升同一物体，斜面粗糙程度相同时，斜面越糙程度相同时，斜面越陡，机械效率越陡，机械效率越 G动动hfs动滑轮动滑轮物重物重倾斜倾斜粗糙粗糙低低高高高高名称名称测滑轮组机械效率测滑轮组机械效率测斜面的机械效率测斜面的机械效率提高提高方法方法减小减小 的个数和重的个数和重减小减小 ；增加增加 ；使斜面更使斜面更 ；增大斜面的增大斜面的 程度程度评估评估交流交流滑轮组的机械效率与重物提升的滑轮组的机械效率与重物提升的高度和绳端移动距离无关高度和绳端移动距离无关倾斜程度一定的斜面，机械效率倾斜程度一定的斜面，机械效率与物体沿斜面上升的高度无关。与物体沿斜面上升的高度无关。公式公式推导推导动滑轮动滑轮摩擦摩擦光滑光滑倾斜倾斜物重物重FsGhW总总有有W fsGhGh nFGFnhGh 额额有有有有总总有有WWW WW 三、功率三、功率1定义：定义： 。2物理意义：表示做功物理意义：表示做功 的物理量。的物理量。3公式：公式： ；导出公式：；导出公式： ； 推导：推导：4单位：单位： ；1W1J/s ，某机器功率某机器功率6kW，表示：该机器，表示：该机器 。四、机械能四、机械能1能量：一个物体能量：一个物体 ，我们就说这个物体具有，我们就说这个物体具有能量。能量。物体单位时间内完成的功物体单位时间内完成的功快慢快慢W1s内做功内做功6000J能够对外做功能够对外做功tWP FvtFstWP FvP 2、知识结构：、知识结构：动能动能定义：物体由于定义：物体由于 而具有的能。而具有的能。 影响因素：影响因素： 、 。 重力势能重力势能 定义：物体由于定义：物体由于 而具有的能。而具有的能。 影响因素：影响因素： 、 。 弹性势能弹性势能定义：物体由于发生定义：物体由于发生 而具有的能。而具有的能。 定义：定义： 和和 统称机械能。统称机械能。 单位：单位： 。机械能及机械能及其转化其转化动能和势能的相互转化动能和势能的相互转化机械能守恒定律：只有动能和势能的相互转化机械能守恒定律：只有动能和势能的相互转化时，机械能的总量时，机械能的总量 。 影响因素：影响因素： 的程度的程度 势能势能机械能机械能保持不变保持不变运动运动质量质量速度速度被举高被举高质量质量高度高度弹性形变弹性形变弹性形变弹性形变动能动能势能势能J例例5：某人用：某人用20N的力将重为的力将重为15N的球推出去后，球在地面上的球推出去后，球在地面上滚动了滚动了10m后停下来，这个人对球所做的功为（后停下来，这个人对球所做的功为（ ）A0J B200J C150J D条件不足，无法计算条件不足，无法计算典例探究典例探究D 例例6（2010宁波）如图所示的是运宁波）如图所示的是运动员在铅球比赛中的场景铅球离手动员在铅球比赛中的场景铅球离手后，在空中飞行过程中动能后，在空中飞行过程中动能EK随时间随时间t变化的曲线最接近的是（）变化的曲线最接近的是（）ABCDA（1）用质量不同的）用质量不同的A、B两个小球（两个小球（mAmB）碰撞静止在）碰撞静止在同一水平面上的纸盒实验中控制小球的高度相同，是为同一水平面上的纸盒实验中控制小球的高度相同，是为了控制两球到达底端时了控制两球到达底端时 相同；实验中通过观察纸盒相同；实验中通过观察纸盒被推动的距离的大小，可以比较被推动的距离的大小，可以比较A、B两个小球的两个小球的 的的大小大小（2）将（甲）与（乙）两实验比较可知，小球动能的大小）将（甲）与（乙）两实验比较可知，小球动能的大小与小球的与小球的 有关有关将（甲）与（丙）两实验比较可知，将（甲）与（丙）两实验比较可知，小球动能的大小与小球的小球动能的大小与小球的 有关有关（3）本次实验采用物理最常用的一种实验方法）本次实验采用物理最常用的一种实验方法是是 。例例7：（2012娄底）如图所示，是探究娄底）如图所示，是探究“动能的大小与哪些动能的大小与哪些因素有关因素有关”的实验：的实验：控制变量法控制变量法质量质量速度速度动能动能速度速度知识要点：知识要点：功功1.两个必要因素两个必要因素2.功的计算功的计算3.功的原理功的原理机械效率机械效率 1.有用功、额外功、总功有用功、额外功、总功.2.机械效率机械效率:功率功率1.定义：定义：2.物理意义：物理意义：1.动能、势能的概念及影响因素动能、势能的概念及影响因素定义、公式定义、公式机械效率的计算机械效率的计算机械效率的测量机械效率的测量机械能机械能2.动能和势能的相互转化动能和势能的相互转化3.机械能守恒条件机械能守恒条件杠杆杠杆滑轮组滑轮组斜面斜面滑轮组滑轮组斜面斜面3.公式、单位公式、单位功和机械能功和机械能1：（：（2012 呼和浩特）如图所示，用相同的滑轮不同的呼和浩特）如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，绕法提起相同的重物，不计摩擦和绳重不计摩擦和绳重，在物体匀速上，在物体匀速上升的过程中（）升的过程中（）A甲图省力，机械效率甲图大甲图省力，机械效率甲图大B甲图省力，机械效率一样大甲图省力，机械效率一样大C乙图省力，机械效率乙图大乙图省力，机械效率乙图大D乙图省力，机械效率一样大乙图省力，机械效率一样大=GG动动 3F甲甲=GG动动 2F乙乙分析：分析：额额有有有有WWW BhGGhGh动动 有用功和额外功都相同，所以有用功和额外功都相同，所以也一样大也一样大 有效训练有效训练例题例题2、如图所示，用、如图所示，用40N的拉力使物体匀速上升，的拉力使物体匀速上升，不计绳重和摩擦，此时整个装置的机械效率是不计绳重和摩擦，此时整个装置的机械效率是75%.求求: (1)物体的重力是多少？物体的重力是多少？ (2)若物体的重力变为若物体的重力变为150N, 绳绳的拉力又是多少？的拉力又是多少？(3)机械效率又是多少？机械效率又是多少？F物（1）由题可知物体承担物重的绳子的段数为）由题可知物体承担物重的绳子的段数为3，则，则 s绳绳nh物物 由由 得得nFGFnhGhFsGhWW总有 G物物1=n1 F拉拉=375%40N=90N(2) 若不计绳重和摩擦，若不计绳重和摩擦，F=1/n(G物物1+G动动)则，则， G动动=nF拉拉1 G物物1=3 40N90N=30N 当提升当提升150N的重物时，则的重物时，则 F拉拉2=1/n(G物物2+G动动)=1/3（150N+30N）=60N=150N150N+30N=83.33 WGhGWGhG hGG有用总动动解：解：例题例题3、如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水、如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。已知货物的质量为平轨道拉出的示意图。已知货物的质量为600kg,所受轨所受轨道的摩擦力为其重力的道的摩擦力为其重力的0.1倍，滑轮组的机械效率为倍，滑轮组的机械效率为75.若人以若人以0.5m/s的速度匀速前行，经的速度匀速前行，经100s将货物拉出将货物拉出仓库仓库. 求过程中求过程中:（1）人做的有用功为多大？）人做的有用功为多大？ （2）人的拉力为多大？）人的拉力为多大？ （3）人拉力的功率为多大（）人拉力的功率为多大（ g取取 10N/kg）解：解：W有用有用fs物物 代入数据得：代入数据得：W有用有用1.5104 J = = 代入数据得：代入数据得： F=400N P= 或或PFv 代入数据得：代入数据得：P=200Wvtss2121人物%100总有用WW %100人物FsfstW总4 ： （2012昆明）商场电动扶梯载着顾客匀速向上运动的过程中，顾客的动能 ，势能 （选变大、变小或不变）。不变不变变大变大5、小芳在3s 内将重为60 N的哑铃举高2 m 后, 在空中停留了3 s , 则此人前3 s内的功率为_W；后3s内的功率为_W；6 s内的功率为_W。6、如图所示的滑轮组，小李用750N的拉力将重为1200N的物体在10s内匀速提高2m（不考虑绳重及摩擦）求：（1）拉力做的功和功率（2）滑轮组的机械效率（3）若用此滑轮组提升重900N的物体，机械效率是多少？7：（2012丹东）如图所示，用弹簧测力计沿粗糙斜面匀速向上拉动木块由图中数据可知，弹簧测力计示数为 N，斜面的机械效率为 ；若将图中的斜面变陡，则该斜面的机械效率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）FsGhWW总有6=10N0.2m6N0.4m= 83.3%83.3%变大变大8（2012连云港）一个人先后用同样大小的力连云港）一个人先后用同样大小的力F将不将不同质量的物体分别在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜同质量的物体分别在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移动相同的距离面上沿力的方向移动相同的距离S（如图所示），该力（如图所示），该力在这三个过程中所做的功分别为在这三个过程中所做的功分别为W1、W2、W3，关于它，关于它们之间的大小关系说法正确的是（）们之间的大小关系说法正确的是（）AW1W2W3 BW1W2=W3CW1=W2=W3 DW1=W2W3W=Fs F和和s都相同，所以都相同，所以W也相同也相同C9、（、（2012仙桃）如图，重为仙桃）如图，重为12N的物体的物体A放在足够长的水放在足够长的水平桌面上，通过轻质细绳与滑轮相连，平桌面上，通过轻质细绳与滑轮相连，不计绳与滑轮间的不计绳与滑轮间的摩擦及动滑轮重。摩擦及动滑轮重。重为重为6N的物体的物体B通过滑轮拉动物体通过滑轮拉动物体A向向右作匀速直线运动一段时间后，物体右作匀速直线运动一段时间后，物体B接触地面，接触地面，A A继续继续向右运动的过程中向右运动的过程中，物体，物体A受到的摩擦力为受到的摩擦力为 N，物，物体体A的动能将的动能将 （选填（选填“变大变大”、“不变不变”或或“变变小小”）GB6N3N3N3N3N变小变小10、（、（2011 直升）直升）如图，小型牵引车通过滑轮组匀速打捞如图，小型牵引车通过滑轮组匀速打捞起深井中的物体，已知物体重起深井中的物体，已知物体重1200N，密度为，密度为1.6103kg/m3。物体完全出水后，牵引车作用在绳子上的。物体完全出水后，牵引车作用在绳子上的拉力为拉力为550N，若不计摩擦、绳重及水的阻力，若不计摩擦、绳重及水的阻力，g取取10N/kg，问：问：（1）物体体积是多大？（）物体体积是多大？（2）动滑轮的重？）动滑轮的重？（3）物体出水前，滑轮组的效率是多少？）物体出水前，滑轮组的效率是多少？333m0.075kg/m101.6kg120mV kgkgNNgGm120/101200 （2）不计绳重和摩擦，）不计绳重和摩擦，物体完全出水后物体完全出水后nGF动动G 31200550N动动GN G动动450N解析解析（1）代入数值代入数值已求得：（已求得：（1）物体体积是）物体体积是0.075m3（2）动滑轮重）动滑轮重450N（3）物体出水前，滑轮组的效率是多少？）物体出水前，滑轮组的效率是多少？NmkgNmkggVF7500.075/10/01333 排排水水浮浮 （3）物体出水前浮力：）物体出水前浮力：物体出水前，滑轮组对物体出水前，滑轮组对物体的拉力：物体的拉力：额额有有有有总总有有WW WWW TGF浮浮1200N750N450N动动动动GTThGThh T出水前的效率：出水前的效率：0050450N450N450N 300N3450N450N0动动 nGTF00000503003450nFTFT NNnhFThshWW总总有有 或求：出水前车或求：出水前车对绳的拉力对绳的拉力