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第十五章第十五章 功和机械能功和机械能复习课复习课人教版新课标中考复习课件人教版新课标中考复习课件2 2、功的原理：、功的原理：使用任何机械都不省功使用任何机械都不省功。省了距离的一定费了力，费力的一定省了距离。但力和距离的省了距离的一定费了力，费力的一定省了距离。但力和距离的乘积（功）不变。乘积（功）不变。（不考虑摩擦和机械重）（不考虑摩擦和机械重）一、一、功功在物理学中，把力和在力的方向上移动的距离在物理学中，把力和在力的方向上移动的距离的乘积叫功。的乘积叫功。（2）做功的两个必要因素做功的两个必要因素：功功=力力X距离距离W=FSW-功功-焦（焦（J）F-力力-牛（牛（N）S-距离距离-米（米（m）单位：单位：焦耳（焦耳（J）1J=1Nm作用在物体上的作用在物体上的力力；物体在物体在力的方向上力的方向上移动的移动的距离距离。（4）公式：）公式：1、（1）定义）定义：（3）不做功的三种情况：）不做功的三种情况：A有力无距离；有力无距离；B有距离而无有距离而无力（靠惯性）力（靠惯性）C既有力又有距离，但运动方向始终与力的既有力又有距离，但运动方向始终与力的方向垂直。方向垂直。例例1、小明用、小明用100N的力将的力将50N的铅球的铅球掷出掷出10m远，则在铅球抛出的过程中，远，则在铅球抛出的过程中，人对铅球所作的功是：（人对铅球所作的功是：（）A、1000JB、500JC、0JD、1500JC铅球在空中不受推力，铅球在空中不受推力，是由于是由于惯性！惯性！例例2 2.在平地面上，用在平地面上，用50N50N的水平拉力拉的水平拉力拉重重100N100N的箱子，前进了的箱子，前进了10m10m，拉力做了，拉力做了多少功？如果把这个箱子匀速举高多少功？如果把这个箱子匀速举高1 1.5 5米，又做了多少功？米，又做了多少功？拉力做的功：拉力做的功：W拉拉=F拉拉s解：解：=50N10m=500J举力做的功：举力做的功：W举举=F举举s=Gh=100N1.5m=150J二、机械效率二、机械效率1、有用功和总功、有用功和总功利用机械做功时，对人们有用的功，叫有用功（利用机械做功时，对人们有用的功，叫有用功（W有用有用）。）。对人们没有用但又不得不做的功叫额外功（对人们没有用但又不得不做的功叫额外功（W额外额外）。）。有用功和额外功的总和叫总功（有用功和额外功的总和叫总功（W总总）。）。W总总=W有用有用+W额外额外（1）有用功和总功的比值叫机械效率，用）有用功和总功的比值叫机械效率，用表示。表示。（2）公式：机械效率）公式：机械效率=有用功有用功/总功总功即：即：=W有用有用/W总总2、机械效率、机械效率3、如何确定有用功和总功：一般说来：、如何确定有用功和总功：一般说来：人或其他动人或其他动力力对对某一机械某一机械所做的功为所做的功为总功总功；而；而机械机械对对该物体该物体所所做的功为做的功为有用功有用功。注意：对于起重机电梯等靠电动注意：对于起重机电梯等靠电动机带动的机械，其总功为电动机实际消耗的电能机带动的机械，其总功为电动机实际消耗的电能。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用W总总=Fs（F为施加的外力，为施加的外力，s为在力的方向上移动为在力的方向上移动的距离）的距离）W有用有用=Gh（机械沿竖直方向上提升重物。（机械沿竖直方向上提升重物。G为重物为重物重，重，h为重物上升的高度。）为重物上升的高度。）W有用有用=fs（机械沿水平方向拉物体。（机械沿水平方向拉物体。f为物体沿水平方为物体沿水平方向移动时受到的摩擦力，向移动时受到的摩擦力，s为物体水平移动的距离。）为物体水平移动的距离。）任何实际机械的机械效率任何实际机械的机械效率1且且是一个没有单位的是一个没有单位的量。量。（竖直方向）（竖直方向）=w有用有用/w总总=Gh/Fs=G/nF(不计摩擦和绳重）不计摩擦和绳重）=G/G+G动动（水平方向）（水平方向）=fs物物/Fs绳绳=f/nF滑轮组的机械效率：滑轮组的机械效率：斜面的机械效率：斜面的机械效率：=w有用有用/w总总=Gh/Fs例例3 3.两个完全相同的滑轮，其重力均为两个完全相同的滑轮，其重力均为20N.20N.分分别用图甲、乙两种方式，将重别用图甲、乙两种方式，将重400N400N的物体以相同的的物体以相同的速度匀速提升了速度匀速提升了l0ml0m，不计摩擦和绳重，则下列判断，不计摩擦和绳重，则下列判断正确的是正确的是 （）A AF F1 1和和F F2 2做的功相等做的功相等B BF F1 1做的功大于做的功大于F F2 2做的功做的功C.C.F F1 1做功的功率小于做功的功率小于F F2 2做功的功率做功的功率D D甲的机械效率小于乙的机械效率甲的机械效率小于乙的机械效率A例例4、一台起重机将重、一台起重机将重6000N的建筑材料的建筑材料提升到提升到10m高的楼房上，做的额外功高的楼房上，做的额外功是是40000J，总功是多少？机械效率是多少，总功是多少？机械效率是多少？解：解：有用功：有用功：W有用有用=Gh=6000N10m=60000J总功：总功：W总总=W有有+W额额=60000J+40000J=105J机械效率：机械效率：=W有用有用/W总总=60000J/105J=60例例5 5.如图，把重为如图，把重为10N10N的物体推上的物体推上高为高为0.5m0.5m的斜面，斜面的长为的斜面，斜面的长为1m1m所所用的推力为用的推力为12N,12N,沿斜面向上沿斜面向上,求推求推力所做的功和斜面的机械效率力所做的功和斜面的机械效率?解：解：推力做的功：推力做的功：W总总=FL=12N1m=12J有用功：有用功：W有有=Gh=10N0.5m=5J机械效率：机械效率：=W有有/W总总=5J/12J=41.67LhF.G例例6、下列叙述中能够提高机械效率的、下列叙述中能够提高机械效率的是（是（）A、增加有用功、增加有用功B、减小机械间的摩擦、减小机械间的摩擦C、减小总功、减小总功D、使用最省力的机械、使用最省力的机械B（4 4）单位：瓦（）单位：瓦（W W）另外还有：千另外还有：千（KWKW）1W=1J/s1W=1J/s注意：做的功多不一定功率大，所用的时间短也不一定功率注意：做的功多不一定功率大，所用的时间短也不一定功率大；只有相等的时间内做的功越多，功率才大。大；只有相等的时间内做的功越多，功率才大。在在力力F F作用下做匀速直线运动时，有：作用下做匀速直线运动时，有：P=W/t=Fs/t=P=W/t=Fs/t=FvFv三、功率三、功率（1）定义：单位时间内所做的功。用）定义：单位时间内所做的功。用P表示。表示。1、功率、功率（2）物理意义：反映物体）物理意义：反映物体做功快慢做功快慢的物理量。的物理量。（3）公式：功率）公式：功率=功功/时间，即时间，即P=W/tP功率功率瓦特（瓦特（W）W功功焦耳（焦耳（J）t时间时间秒（秒（s）例例7、用、用100N的力推着小车在水平面上的力推着小车在水平面上作匀速直线运动，作匀速直线运动，5s内小车前进了内小车前进了10m，则在这段时间内：，则在这段时间内：物体运动的速度物体运动的速度是多大？是多大？推力做的功是多少？推力做的功是多少？推力推力的功率是多大？的功率是多大？解：解：速度：速度：v=s/t=10m/5s=2m/s推力做的功：推力做的功：W=Fs=100N10m=1000J推力的功率：推力的功率：P=W/t=1000J/5s=200WF解：解：W有有=Gh=800N2m=1600J解：解：W总总=Fs=250N42m=2000J=W有有/W总总=1600J/2000J=80解：解：P=W/t=Fs/t=Fv=250N40.5m/s=500W例例8 8.一个工人用图所示的滑轮组将一个工人用图所示的滑轮组将800N800N的重的重物以物以0.5m/s0.5m/s的速度匀速提高了的速度匀速提高了2m2m，人对绳的拉，人对绳的拉力为力为250N250N，求：，求：（1 1）有用功是多少？）有用功是多少？（2 2）滑轮组的机械效率是多少？）滑轮组的机械效率是多少？（3 3）拉力的功率是多大？）拉力的功率是多大？G例例9、使用如图所示的滑轮组，匀速提升质量是、使用如图所示的滑轮组，匀速提升质量是500kg的物体，的物体，机械效率是机械效率是70%，对滑轮组做功的总功率是，对滑轮组做功的总功率是7kW，则重物上升，则重物上升的速度是多少？的速度是多少？解：解：=滑轮组对物体做功的有用功率为滑轮组对物体做功的有用功率为：P有用有用=P总总=7000W70=4900W物体的重力物体的重力G=mg=500kg10N/kg=5000Np=FV V=P/F=7000W/5000N=1.4m/s1 1、动能、动能（1 1）动能动能：物体由于：物体由于运动运动而具有的能。而具有的能。一切运动的物体都具有动能。静止的物体（速一切运动的物体都具有动能。静止的物体（速度为度为0 0）动能为）动能为0 0。（2 2）动能大小的决定因素：由）动能大小的决定因素：由速度速度和和质量质量共共同决定。物体的运动速度越大，质量越大，动同决定。物体的运动速度越大，质量越大，动能越大。能越大。（3 3）比较动能的大小：质量相同，速度大的）比较动能的大小：质量相同，速度大的动能大；速度相同时，质量大的动能大。做匀动能大；速度相同时，质量大的动能大。做匀速运动的物体，动能不变。速运动的物体，动能不变。四、动能和势能四、动能和势能2 2、势能、势能（1 1）定义：物体）定义：物体由于被由于被举高举高或者发生或者发生弹性形弹性形变变而具有的能。而具有的能。（2 2）分类：）分类：重力势能重力势能：物体由于：物体由于被举高被举高而具有的能。物而具有的能。物体体质量质量越大，举高的越大，举高的高度高度越高，重力势能越越高，重力势能越 大。大。通常认为在地面上的物体的重力势能为通常认为在地面上的物体的重力势能为零。零。弹性势能弹性势能：物体由于发生：物体由于发生弹性形变弹性形变而具有的而具有的能。能。同一物体，同一物体，弹性形变弹性形变越大，具有的势能越大，具有的势能越大。越大。例例9 9.如图所示，一小孩从公园中的滑梯上加速滑下，对如图所示，一小孩从公园中的滑梯上加速滑下，对于其机械能的变化情况，下列说法中正确的是于其机械能的变化情况，下列说法中正确的是 （）A、重力势能减小，动能不变，有重力势能转变为动能重力势能减小，动能不变，有重力势能转变为动能B B、重力势能减小，动能增加，有重力势能转变为动能、重力势能减小，动能增加，有重力势能转变为动能C、重力势能减小，动能不变，没有重力势能转变为动能重力势能减小，动能不变，没有重力势能转变为动能D、重力势能减小，动能增加，没有重力势能转变为动能重力势能减小，动能增加，没有重力势能转变为动能B例例10、一架匀速上升的直升飞机，它的、一架匀速上升的直升飞机，它的（）A、动能增加，重力势能不变、动能增加，重力势能不变B、动能不变，重力势能增加、动能不变，重力势能增加C、动能和重力势能都增加、动能和重力势能都增加D、动能不变，机械能也不变、动能不变，机械能也不变B例例11、下列自然灾害中，主要由机械能、下列自然灾害中，主要由机械能造成的破坏的是：（造成的破坏的是：（）A、大火烧毁房屋、大火烧毁房屋B、干旱使庄稼枯死、干旱使庄稼枯死C、洪水冲垮堤坝、洪水冲垮堤坝D、汽油燃烧爆炸、汽油燃烧爆炸C五、机械能及其转化五、机械能及其转化1 1、机械能、机械能：动能和势能之和动能和势能之和,即：即：E E机机=E=E动动+E+E势势 一个物体可以既有动能又有势能一个物体可以既有动能又有势能。2 2、动能和势能的相互转化、动能和势能的相互转化：A如图：如图：A点：重力势能最大，动能为零。点：重力势能最大，动能为零。B点：动能最大，重力势能最小。点：动能最大，重力势能最小。AB：重力势能转化为动能。：重力势能转化为动能。BC：动能转化为重力势能。：动能转化为重力势能。BC3 3、机械能守恒、机械能守恒定律定律 如果如果只有只有动能动能和和势能势能的转的转化，机械能的总和保持不化，机械能的总和保持不变。变。（不考虑摩擦阻力做额外功）（不考虑摩擦阻力做额外功）例例1212.运动员跳高时从离开地面到上升到最运动员跳高时从离开地面到上升到最大高度的过程中大高度的过程中 （）A A动能转化为重力势能动能转化为重力势能B B重力势能转化为动能重力势能转化为动能C C弹性势能转化为机械能弹性势能转化为机械能D D重力势能减小，动能增大重力势能减小，动能增大A例例13：一辆重：一辆重6104N的载重汽车，以的载重汽车，以36km/h的速的速度驶上一个长为度驶上一个长为100m的斜坡，已知汽车的牵引力为的斜坡，已知汽车的牵引力为4.8103N，求：，求：（1）汽车从坡底升到坡顶所需的时间；）汽车从坡底升到坡顶所需的时间；（2）汽车的牵引力做的功；）汽车的牵引力做的功；（3）汽车发动机的功率）汽车发动机的功率解：解：（1）时间：）时间：t=s/v=100m/(36/3.6m.s-1)=10s(2)牵引力做的功：牵引力做的功：W=FS=4.8103N100m=4.8105J(3)功率：功率：P=W/t=4.8105J/10s=4.8104W例例14、在、在20m深的矿井里，有积水深的矿井里，有积水9m3，用抽水，用抽水机把水抽出去花了机把水抽出去花了18min的时间，问：的时间，问：（1）该抽水机做了多少功？）该抽水机做了多少功？（2）抽水机的功率至少要多大？（不考虑损耗）抽水机的功率至少要多大？（不考虑损耗）解解：（1）水的质量：）水的质量：m=水水v=1.0103kg/m39m3=9103kg水的重力：水的重力：G=mg=9103kg10N/kg=9104N功：功：W=FS=Gh=9104N20m=1.8106J(2)抽水机的功率：抽水机的功率：P=W/t=1.8106J/(1860s）=1666.67W13、探究：影响滑轮组的机械效率的因素 猜想1：可能与匀速提升的速度大小有关；猜想2：可能与被提升的钩码重力有关；猜想3：可能与匀速提升的速度大小和被提升的钩码重力都有关；猜想4：可能与钩码被提升的高度有关兰兰的实验记录：物理量控制因素钩码重N绳端拉力N 机械效率大致相同的速度提升 10 42 794%15 60探究结果物理量控制因素钩码重N绳端拉力N机械效率较小提升速度 10 42 794%较大提升速度 10 42 794%探究结果芳芳的实验记录：14、如图是小红同学探究影响斜面机械效率因素的实验装置。实验准备的、如图是小红同学探究影响斜面机械效率因素的实验装置。实验准备的器材有：三个质量不同的木块器材有：三个质量不同的木块A；三条粗糙程度不同的长木板；三条粗糙程度不同的长木板B；三个高度不同的长方体铁块三个高度不同的长方体铁块C；刻度尺。；刻度尺。（1）实验还需补充的器材有）实验还需补充的器材有_；（2）下面是小红探究斜面机械效率与物重的关系时）下面是小红探究斜面机械效率与物重的关系时记录的有关数据。记录的有关数据。测测量量次数次数斜面粗斜面粗糙程度糙程度物重物重G(N)斜面高斜面高h(m)沿斜面的沿斜面的拉力拉力F(N)斜面斜面长长L(m)有用功有用功W有有(J)总总功功W总总(J)机械效率机械效率1较较粗糙粗糙1.50.10.60.40.150.2462.52较较粗糙粗糙30.11.20.40.30.4862.53较较粗糙粗糙60.12.40.40.60.9662.5通过分析数据，你可以得出结论：；通过分析数据，你可以得出结论：；（3）上述实验中，保持斜面长度不变，将斜面升高）上述实验中，保持斜面长度不变，将斜面升高到到0.2m，把一个重，把一个重6N的物体沿斜面向上拉时，所需的物体沿斜面向上拉时，所需拉力为拉力为3.8N，则此时斜面的机械效率是，则此时斜面的机械效率是_；（4）斜面的机械效率可能与斜面的）斜面的机械效率可能与斜面的_有关。有关。（只填一个因素）（只填一个因素）15、如图所示是一种起重机的简图，用它把质量为、如图所示是一种起重机的简图，用它把质量为4103kg，底面积为，底面积为1m2的货物的货物G匀速提起。（取匀速提起。（取g10N/kg）问：）问：（1）当货物静止于水平地面时，它对地面的压强是多少？）当货物静止于水平地面时，它对地面的压强是多少？（2）若把货物匀速吊起）若把货物匀速吊起16m，用了，用了40s，则货物上升的速，则货物上升的速度是多少？度是多少？（3）起重机对货物做了多少功？）起重机对货物做了多少功？（4）吊起货物时，为使起重机不翻倒，其右边至少要配一）吊起货物时，为使起重机不翻倒，其右边至少要配一个质量为多大的物体？个质量为多大的物体？已知：已知：OA10m，OB5m。（起重机本身重力不计）。（起重机本身重力不计）