《机械功和机械能》复习(超好用)ppt课件.ppt
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1、第十一章:机械功与机械能第十一章:机械功与机械能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:焦耳(单位:焦耳(J)1J=1N
2、m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:A有力无距离;有力无距离;B有距离而无力(靠惯性)有距离而无力(靠惯性)C既有力又既有力又有距离,但运动方向始终与力的方向垂直。有距离,但运动方向始终与力的方向垂直。(3)不做功的三种情况:)不做功的三种情况: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
3、受推力,是由于是由于惯性!惯性!(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。 在力在力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二、功率二、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
4、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)1 1、动能、动能(1 1)动能动能:物体由于:物体由于 而具有的能。而具有的能。三、动能和势能三、动能和势能运动运动(3)比较动能的大小:质量相同,速度大的动能大;)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。做匀速运动的物体,动速度相同时,质量大的动能大。做匀速运动的物体,动能可能不变。能可能不变。(2)动能大小的决定因素:由)动能大小的决定因素:由和和共同决定。共同决定。一切运动的物体都具有
5、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。速度速度质量质量物体的运动速度越大,质量越大,动能越大。物体的运动速度越大,质量越大,动能越大。重力势能重力势能:2、势能、势能弹性势能弹性势能:物体由于物体由于而具有的能而具有的能物体由于发生物体由于发生而具有的能而具有的能物体物体质量质量越大,举高的越大,举高的高度高度越高,重力势能越大越高,重力势能越大同一物体,同一物体,弹性形变弹性形变越大,具有的势能越大。越大,具有的势能越大。被举高被举高弹性形变弹性形变四、机械能及其转化四、机械能及其转化1 1、机械能、机械能: 如图:如图:A点:重力
6、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。ABC2、动能和势能的相互转化:、动能和势能的相互转化: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。动能和势能之和动能和势能之和,即:即:E机机=E动动+E势势例例1111. 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
7、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12、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
8、能不变,机械能也不变B3 3、机械能守恒定律、机械能守恒定律 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)概念:物体由于概念:物体由于运动运动 而具有的能而具有的能物体由于弹性形变而具有的能量物体由于弹性形变而具有的能量机械能机械能动能动能影响动能大小的因素影响动能大小的因素速度速度质量质量探究动能的大小与什么因素有关控制变量法控制变量法动能的大小动能的大小比较比较重力势能重力势能定义:定义:物体由于被举高而具有的能量物体由于被举高而具有的能量影响重力势能大小的因素影响重力势能大小的因素高度
9、高度弹性弹性势能势能影响弹性势能大小的因素:影响弹性势能大小的因素:势能势能质量质量弹性形变的程度弹性形变的程度一个物体的机械能一个物体的机械能等于等于它的动能和势能它的动能和势能之和。之和。动能和势能的转化动能和势能的转化动能和动能和重力势能的重力势能的相互转化相互转化动能和动能和弹性势能弹性势能的的相互转化相互转化方式规律:在动能和势能的相互转化在动能和势能的相互转化过程中过程中,必定有,必定有动能和势能各自的变化,而且是此增彼减。动能和势能各自的变化,而且是此增彼减。即即减小的能必定转化为增大那个能。减小的能必定转化为增大那个能。机械能守恒:机械能守恒:如果如果只有只有动能和势能相互转化
10、,机械能的动能和势能相互转化,机械能的总和不变总和不变,或,或者说者说机械能守恒。机械能守恒。机械能机械能功的概念功的概念:1:作用在:作用在物体物体上的上的力力做功的两个必要因素:做功的两个必要因素:2物体物体在在这个力这个力的方向上移动的距离的方向上移动的距离F0,s=0不做功三种的情况不做功三种的情况F=0,so功的计算公式:功的计算公式:W=FSF0,s0,但但Fs功的单位是:焦耳功的单位是:焦耳简称简称焦焦符号是符号是J1m功的原理:使用任何机械都不能省功功的原理:使用任何机械都不能省功有用功有用功:提升重物时:提升重物时:W有有=Gh额外功:额外功:对机械本身、对机械本身、对辅助物
11、品对辅助物品、克服摩擦克服摩擦所做的功所做的功总功总功: W总总=W有有+W额额 。或。或W总总=FS机械效率:机械效率: 测量: 意义功率功率概念:概念:单位时间内物体所做的功单位时间内物体所做的功公式:公式:P=W/t或或P=Fv单位单位总有WW= h公式:国际单位:国际单位:瓦瓦特特 ,符号,符号 W常用单位:千瓦常用单位:千瓦(kW)功功 五、机械效率五、机械效率1、有用功和总功、有用功和总功为达目的而做的,对人们有用的那一部分功,叫有用功(为达目的而做的,对人们有用的那一部分功,叫有用功(W有用有用)。)。(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。
12、表示。2、机械效率、机械效率并非我们需要但又不得不做的那一部分功叫额外功(并非我们需要但又不得不做的那一部分功叫额外功(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(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3、如何确定有用功和总功:、如何确定有用功和总功: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
13、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/FL=Gh/(Gh+fL)例例3 3. 两个完
14、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. 分别分别用图甲、乙两种方式,将重用图甲、乙两种方式,将重400N400N的物体以相同的速的物体以相同的速度匀速提升了度匀速提升了l0ml0m,不计摩擦和绳重,则下列判断正,不计摩擦和绳重,则下列判断正确的是确的是 ( )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
15、的建筑材料的建筑材料提升到提升到10m高的楼房上,做的额外功是高的楼房上,做的额外功是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
16、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:物体运动的速
17、度是则在这段时间内:物体运动的速度是多大?推力做的功是多少?推力的多大?推力做的功是多少?推力的功率是多大?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800N800
18、N的重物的重物以以0.5m/s0.5m/s的速度匀速提高了的速度匀速提高了2m2m,人对绳的拉力,人对绳的拉力为为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 2、滚摆、滚摆下降下降过程中过程中,重力势能重力势能,转速转速,动能。动能。当滚摆当滚摆上升上升过程中过程中,转速转速,动动能能,重力势能重力势能 。3、如图是人造地球卫星的轨道示意囹,人造地、如图是人造地球卫星的轨道示意囹,人造地球卫星在大气层外环绕地球运行的过程中,它在球卫星在大气层外环绕地球运行的过
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