1、第11讲功和机械能,知识梳理,自主测试,一,二,三,四,一、功1.定义如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了一段距离,就说这个力对物体做了功。2.做功的两个必要因素(1)作用在物体上的力;(2)物体在这个力的方向上移动的距离。3.计算公式W=Fs。4.单位焦耳(J),1 J=1 Nm。,知识梳理,自主测试,一,二,三,四,知识梳理,自主测试,一,二,三,四,二、功率1.物理意义表示物体做功快慢的物理量。2.定义功与做功时间的比。3.公式4.单位瓦特(W),1 W=1 J/s。,知识梳理,自主测试,一,二,三,四,知识梳理,自主测试,一,二,三,四,三、动能和势能1.能量物体能够对外
2、做功就具有能量。2.动能(1)定义:物体由于运动而具有的能。(2)影响动能大小的因素。速度:质量相同的物体,运动的速度越大,它的动能越大。质量:运动速度相同的物体,质量越大,它的动能越大。3.势能(1)重力势能:物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能。物体的质量越大,位置越高,它具有的重力势能就越大。(2)弹性势能:物体由于发生弹性形变而具有的能。物体的弹性形变越大,它具有的弹性势能就越大。,知识梳理,自主测试,一,二,三,四,四、机械能及其转化1.定义动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。2.转化动能和势能可以相互转化。如滚摆、单摆等。3.机械能守恒如果只有动能和势能相互转化,尽管动能和
3、势能的大小会变化,但机械能的总和不变,或者说,机械能是守恒的。4.水能和风能的利用(1)能量:流动的水和风具有大量的机械能。(2)利用:发电,即将水能和风能具有的机械能转化为电能。,知识梳理,自主测试,一,二,三,四,知识梳理,自主测试,1,2,3,4,1.下列过程中人对桶做功的是()A.提着桶站立不动B.提着桶水平移动C.提着桶站在匀速向上运动的电梯内D.提着桶站在匀速水平运动的车厢内答案:C解析:提着桶站立不动,人给桶一个向上的力,桶向上没有移动距离,人对桶没有做功,选项A错误;提着桶水平移动,人给桶一个向上的力,桶向上没有移动距离,人对桶没有做功,选项B错误;提着桶站在匀速向上运动的电梯
4、内,人给桶一个向上的力,桶向上移动了距离,人对桶做功,选项C正确;提着桶站在匀速水平运动的车厢内,人给桶一个向上的力,桶向上没有移动距离,人对桶没有做功,选项D错误。,知识梳理,自主测试,1,2,3,4,2.如图所示,捻动滚摆的轴使其升高后释放,观察滚摆运动过程,经过较长时间后滚摆会停止上下摆动。从能量角度对其分析,下列说法不正确的是()A.滚摆沿着悬线向下运动时,重力势能减小,动能增加B.滚摆到最低点后又上升,动能转化为重力势能C.滚摆整个运动过程中,机械能守恒D.滚摆每次上升的高度逐渐减小,说明滚摆具有的机械能减小答案:C,知识梳理,自主测试,1,2,3,4,解析:滚摆向上运动的过程中,由
5、于高度升高,则重力势能增加,同时速度减小,则动能减小,即动能转化为了重力势能,故选项A、B正确;因重力势能和动能统称为机械能,又因为滚摆在运动的过程中,高度逐渐减小,说明机械能转化为内能,故机械能会减小,选项C错误,D正确。,知识梳理,自主测试,1,2,3,4,3.起重机把一个质量为0.5 t的工件在15 s内匀速向上提升了6 m,则起重机提升工件的拉力为 N,起重机提升工件的功率为 W。(g取10 N/kg)答案:5 0002 000解析:由题意知,工件所受的拉力与工件的重力是一对平衡力,所以F=G=mg=500 kg10 N/kg=5 000 N;起重机提升工件的功率,知识梳理,自主测试,
6、1,2,3,4,4.我国某种新型坦克,其质量为2104 kg。(g取10 N/kg)求:(1)坦克受到的重力。(2)坦克以36 km/h的速度行驶5 min通过的路程。(3)在某次任务中坦克发动机以500 kW的功率工作了0.5 h,这次任务中发动机所做的功。答案:(1)2105 N(2)3103 m(3)9108 J,1,2,3,1.关于功的计算问题关于功的计算问题,一般综合性较强,往往综合考查重力公式、二力平衡、力的三要素、力和运动的关系等问题。【例1】 某工人在水平地面上,用100 N水平推力以 0.5 m/s 的速度匀速推动500 N的物体,使它沿水平方向移动10 m,该过程中工人所做
7、的功是J,水平推力的功率是W。解析:该过程中工人所做的功W=Fs=100 N10 m=1 000 J,所用答案:1 00050,1,2,3,1,2,3,一个重200 N的物体在水平拉力作用下匀速前进了25 m,拉力撤销后,物体由于惯性又前进了10 m。若拉力做的功为500 J,则拉力的大小为N。答案:20解析:题中描述的过程,在水平拉力作用下前进了25 m,拉力对物体做了功。而物体由于惯性前进了10 m,这一过程拉力消失了,所以拉力对物体没有做功。由W=Fs得,1,2,3,2.人体输出功率的测量与计算测定人体输出功率时,均利用功率的定义式 通过间接方法来进行,需要测量的量有:人体的重力(或质量
8、)、人体在竖直方向上移动的距离以及完成这些功所用的时间。,1,2,3,的距离以及完成这些功所用的时间。【例2】 三位同学准备进行爬楼比赛,看看谁的功率大。他们展开了如下的讨论:甲:只有测出各自的体重、爬楼用的时间和爬楼的高度,才能进行比较;乙:在爬楼的时间相同时,只要测出各自的体重、爬楼的高度,就可以进行比较;丙:在爬楼的高度相同时,只要测出各自的体重、爬楼的时间,就可以进行比较。正确的是()A.甲、乙和丙B.甲和乙C.甲和丙 D.乙和丙,1,2,3,解析:在爬楼的过程中,需要克服人的重力做功,即所做的功W=Gh=mgh,故爬楼的功率 ,在爬楼的时间相同时,只要测出各自的体重、爬楼的高度,就可
9、以进行比较;在爬楼的高度相同时,只要测出各自的体重、爬楼的时间,就可以进行比较,故正确的选项是D。答案:D,1,2,3,1,2,3,某同学质量是40 kg,在2015年体育中考“1 min跳绳”测试中,她每次起跳的高度约5 cm,测试成绩是150次,1 min内该同学克服自身重力做的功约为J,平均功率约为W。(g取 10 N/kg)答案:3 00050解析:该同学每起跳一次克服自身重力做的功W1=Gh=mgh=40 kg10 N/kg0.05 m=20 J,该同学在1 min内克服自身重力做的功W=150W1=15020 J=3 000 J,平均功率,1,2,3,3.关于机械能大小的判断(1)
10、根据机械能=动能+势能来判断。【例3】 如图是运载火箭点火起飞的情景。在火箭离地升空的过程中,关于火箭中搭载的卫星的能量及能量转化,下列说法正确的是() A.动能转化为重力势能B.重力势能转化为动能C.机械能的总量不变D.机械能的总量增加解析:在火箭离地升空的过程中,卫星的动能增大,重力势能增大,故机械能的总量增加,选项D正确。答案:D,1,2,3,(2)在动能和势能的转化过程中,若考虑摩擦,则机械能减小。【例4】 某同学骑自行车下一长坡时,在途中由于车速过快,于是捏紧刹车,降低车速,保持安全速度匀速行至坡底,下车检查,发现刹车片发烫。有关此过程的说法,正确的是 ()A.刚下坡时,是动能转化为
11、重力势能B.匀速下行时,是重力势能转化为动能C.匀速下行时,机械能保持不变D.刹车片发烫,是做功改变了内能解析:刚下坡时,是重力势能转化为动能,故选项A错误;匀速下行时,动能不变,所以不是重力势能转化为动能,故选项B错误;匀速下行时,动能不变,重力势能转化为内能,机械能减小,故选项C错误;刹车时,刹车片和轮胎互相克服摩擦做功,内能增加,这一过程中机械能转化成了内能,但能的总量不变,故选项D正确。答案:D,1,2,3,(3)在动能和势能的转化过程中,若题中有“光滑”“自由”“不计阻力”等问题,说明不计摩擦,机械能不变。【例5】 如图所示,一个小球由静止从光滑曲面的顶端自由滑下,若它在顶端的重力势能为65 J,则滑到底端的动能是()A.35 JB.50 JC.55 JD.65 J解析:小球由静止从光滑曲面的顶端自由滑下,即在摩擦力不计的情况下,机械能守恒,所以滑到底端的动能为65 J。答案:D,
