1、优质文档优质文档第十一讲 功和机械能 【考纲要求】1理解功的两个必要因素；会判断力对物体是否做功；2会正确使用 W=FS 计算功的大小；3理解影响功率大小的因素，能用公式计算功率，知道功率的推导公式P=Fv 及应用；4. 理解有用功、总功和额外功；会用 =W 有用 /W 总 计算机械效率；5. 知道测定机械效率的方法，了解提高机械效率的途径；6. 知道决定动能、势能大小的因素，能正确分析动能和势能的转化【命题趋势】与运动、功率等知识结合命题；结合功、功率、运动、机械效率等知识综合命题；探究影响机械效率的因素；结合功、功率等知识命题；用能的转化知识解决实际应用问题【考点探究】考点一、 功的概念的
2、理解【例 1】在下图的四种情境中，人对物体做功的是（ ）A提着水桶在水平地面上匀速前进 B扛着米袋慢慢爬上楼梯C用力推汽车，汽车没动 D举着杠铃原地不动解析：提着水桶在水平地面上匀速前进，人给水桶的力的向上的，向上没有移动距离，人对水桶没有做功，A 不符合题意；扛着米袋慢慢爬上楼梯，人给米袋的力向上，向上移动了距离，人对米袋做功，B 符合题意；用力推汽车，汽车没动，人给汽车一个向前的力，向前没有移动距离，人对汽车没有做功，C 不符合题意；举着杠铃原地不动，人对杠铃的力向上，向上没有移动距离，人对杠铃没有做功，D 不符合题意。本题答案为 B。答案：B方法总结 做功必须满足两个必要条件：（必须有力
3、作用在物体上；（2）这个受力物体必须在力的方向上通过一段距离。如下图中三种情况，都因为不具被功的必要因素而没有做功。考点二、 机械效率【例 2】用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，不计绳子与滑轮的摩擦（ ）优质文档优质文档A甲较省力且机械效率较高B乙较省力且机械效率较高C两个滑轮组省力程度不同，机械效率相同D两个滑轮组省力程度相同，机械效率不同解析：甲、乙两个滑轮组，采用了四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子，在不计绳子和滑轮摩擦的情况下，对重物做的功是有用动，对动滑轮做的功为额外功.如果分别用它们把相同重量的货物提升到相同的高度，两个滑轮组所做的有用功相等，额外
4、功也一样，故机械效率相同；但是甲图由两股绳子承担物重，动力为物体和动滑轮总重的一半，乙图由三股绳子承担物重，所需动力为物体和动滑轮总重的三分之一，所以两个滑轮组省力程度不同，乙更省力，根据上面的分析，C 是正确的。答案：C方法总结：1有用功：为达到目的必须做的功；额外功：为了达到目的并非需要又不得不做的功；总功：有用功和额外功的总和。2机械效率是可变性：由公式 可知，如果该机械的额外功一定时，有用功越大，机械效率越大。3提高机械效率的方法：由公式 可知，当有用功一定时，额外功越小，机械效率越高，因此设法减小额外功可以提高机械效率。如减轻动滑轮 本身的重量，加润滑油可以减小摩擦等；当额外功一定时
5、，有用功越大，机械效率越高，因此增大有用功可以提高机械效率，如增加物重可以提高机械效率。来源:数理化网考点三 【例 3】如图所示，一瀑布的落差（瀑布顶端和底端的高度差）约为 100m。在0.1s 内有 18kg 的水流过瀑布顶端，经过 4.5s 落到瀑布底端。质量为 18kg 的这些水从顶端落到底端的过程中，重力的功率约为（ ）优质文档优质文档A4102W B4103W C1.8104W D1.8105W解析：18kg 的水大约经 4.5s 从瀑布顶端落到底端，在该过程中，重力的功率约 .本题答案为 B。答案：B方法总结：1功率是表示物体做功的快慢，与物体做功多少和做功的时间都有关系，但不是只
6、决定于其中某一个因素。2功率的计算： ， (匀速直线运动)考点四：功、机械效率和功率的综合应用【例 4】如图所示用滑轮组将重 600N 的物体在 10 秒内匀速提升了 5m，如拉力为 400N，则下列各计算结果正确的是（ ）A拉力所做的功为 6000JB机械所做的有用功为 2000JC拉力的功率为 600wD该滑轮组的机械效率为 75%解析：由滑轮组的结构可以看出，承担物重的绳子股数 n=2，则拉力 F 移动的距离 s=2h题目告诉了拉力大小，利用 W=Fs 求总功，知道做功时间利用 P= 求拉力做功功率；知道物体重和上升的高度，利用 W=Gh 求有用功；求出了有用功和总功，利用效率公式求滑轮
7、组的机械效率答案：解：由图知，s=2h=25m=10m ，拉力做功：W 总 =Fs=400N10m=4000J，故 A 错；拉力做功功率：P= = =400W，故 C 错；机械所做的有用功：W 有 =Gh=600N5m=3000J，故 B 错；滑轮组的机械效率：= 100%= 100%=75%，故 D 正确故选 D方法总结：本题是一个选择题，实质上是一个小综合题，最好的做法就是将每一个量计算出来进行判断本题的关键有二：一是 n 的确定（直接从动滑轮上引出的绳子股数） ，二是有用功和总功的区分【经典考题】1 （2013 四川自贡）小明将掉在地面上的物理书捡起来放在课桌上，他对课本所做功最接近于（
8、 ）A0.02J B0.2J C2J D20J2 （2013 年临沂）下列过 程中人对桶做功的是（ ）A.提着捅站立不动优质文档优质文档h S2m1 2hS1mh1 2 S3m甲 乙 丙B.提若桶水平移动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3(2013 杭州)在甲、乙两图中，甲图地面粗糙、乙图地面光滑。质量分别为 m, 2m 的两个物体在大小为 F 的恒力作用下，在力的方向上前进了相同的距离，则下列结论正确的是（ ）A甲图中 F 做的 功小于乙图中 F 做的功B甲图中 F 做的功等于乙图中 F 做的功C甲图中 F 做的功大于乙图中 F 做的功D条件不足，无法确定
9、甲、乙图中 F 做的功谁大4 （2013 漳州）用水平拉力 F 拉物体 A 在光滑水平面上沿力的方向移动距离s，拉力 F 做功为 W1；用同样的力 F 拉物体 A 在粗糙水平面上沿力的方向移动相同的距离 s，拉力 F 做功为 W2，则（ ）AW 1=W2 BW 1W2C W1W2 D条件不足，无法比较 5 （2013营口） （ 7分 ） 在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小丽同学设计了如图所示甲、乙、丙三次实验。让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，铁球与纸盒在水平面上共同移动一段距离后静止。（1）要探究动能大小与物体质量的关系应选用_两图；实验
10、中应 保证_相同，为了达到这一目的所采取的具体操作方法是_。（2）选用甲、丙两次实验可以得出的结论是_。（3）该实验是通过观察_来比较铁球动能的大小，从而得出结论的。下面的四个实例中也采用这种研究方法的是 。A 认识电压时，我们可以用水压来类比B 用磁感线来描述磁场C 探究电功大小与哪些因素有关，通过重物提升的高度来判断电流做功的多少D 保持电阻不变，改变电阻两端电压，探究电流与电压关系（4）若水平面绝对光滑，铁球将做_ _运动。【模拟预测】优质文档优质文档1用弹簧测力计沿水平方向两次拉着同一物体在同一水平面上运动，两次运动的 st 图象如图所示其对应的弹簧测力计示数分别为 F1、F 2，相同
11、时间内所做的功分别为 W1、W 2，则它们的关系正确的是（ ）A F1F 2 W1W 2B F1=F2 W1W 2C F1=F2 W1W 2D F1F 2 W1W 22、一定质量的货物在吊车钢索的拉力作用下，竖直向上运动(不考虑空气的阻力和钢索重力)，货物运动的路程(s)一时间(t)图 象如图所示，根据图象，下列判断正确的是：（ ）A2s 时钢索的拉力大小等于 8s 时钢索的拉力大小B货物竖直向上运动时，4s 时的速度小于 10s 时的速度C0 至 6s 内钢索拉力做的功小于 6s 至 12s 内钢索拉力做 的功D货物在 0 至 12s 内的竖直向上运动过程中，钢索拉力的功率保持不变3我们居住
12、的城市高楼林立，如不小心发生高空坠物事件，则可能给人们的生命财产造成损害，更不可有意为之日前，某小区的陈先生在早上下楼取车时发现车的后挡风玻璃被穿了一个孔，上面还插着一个可乐瓶，肇事的可乐瓶里大约还有的可乐对此，下列描述正确的是（ ）A 可乐瓶从高空坠落，动能会转化为重力势能B 可乐瓶对挡风玻璃没有做功C 可乐瓶从高空坠落，重力势能会转化为动能D 可乐瓶砸在挡风玻璃的瞬间，具有很大的重力势能4人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行。它从近地点向远地点运动过程中（ ）A动能增大，势能减小，机械能不变B动能增小，势能减大，机械能不变C动能不变，势能增大，机械能变大D动能减小，势能不变，机械能变小5乒乓球的直
13、径被加大后，提高了乒乓球比赛的观赏性。玛丽认为直径增加了，乒乓球的 弹性减弱了，吉姆认为乒乓球弹性是否减弱必须通过实验来证明。能够验证玛丽的说法是否正确的是（ ）A。把直径不同的乒乓球掷向竖直墙壁，比较反弹后落地的距离B。把直径不同的乒乓球抛向地面，比较落地后反弹的高度C。把直径不同的乒乓球在不同高度由静止释放，比较落地后反弹的高度D。把直径不同的乒乓球在同一高度由静止释放，比较落地后反弹的高度6已知雨滴在空中竖直下落时所受空气阻力与速度大小的二次方成正比，优质文档优质文档且不同质量的雨滴所受空气阻力与速度大小的二次方的比值相同现有两滴质量分别为 m1 和 m2 的雨滴从空中竖直下落，在落到地
14、面之前都已做匀速直线运动，那么在两滴雨滴落地之前做匀速直线运动的过程中，其重力的功率之比为（ ）Am 1：m 2 B ： B ： D ：12m21m31327.某同学的质量约为 50kg，他以正常速度从教学楼的一楼走上二楼。请估算在此过程中该同学上楼的功率最接近于（ ）A.1W B.10WC.100W D.1000W8图 13（a）是探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，实验中让同一钢球从斜面上不同的高度由静止灌下，碰到同一木块上；图 13（b）是探究“牛顿第一定律”的实验装置，实验中让同一小车从斜面上相同的高度由静止滑下，在粗糙程度不同的平面上运动，请回答一下问题：（1）图 13（
15、a）实验的目的是探究钢球动能的大小与 的关系.通过木块被推动距离的大小，说明钢球对木块做功的多少，从而判断钢球动能的大小，这种常用的实验方法是法 .来源:（2）图 13（b）实验中让同一小车从斜面上相同的高度由静止滑下的目的是： .水平面越光滑，小车受到的摩擦力越 （填“大”或“小” ） ，根据小车运动距离的远近，推理得出：运动的物体如果不受外力作用，将永远做 .来源:（3）小明同学想在图 13（a）基础上继续探究物体动能的大小与质量的关系，请你帮他设计实验，写出简要的实验步骤及论证方法： .9 （2 分） （2013日照）粗糙水平面上有一个重为 100N 的物体，用 10N 的水平推力使其在
16、 10s 内运动 30m，则推力做的功为 J；推力的功率是 W10 （4 分） （2013长沙） 2013 年长沙体育中考，男生新设引体向上项目如图是引体向上的示意图，小云同学在半分钟内做了 12 个规范的引体向上已 知小云的质量为 60kg，每次引体向上他能将自身重心提高 0.4m，则小云每做一次引体向上所做的功为 J，整个过程中的平均功率为 W （g 取 10N/kg）优质文档优质文档11小勇同学利用星期天积极参加社会实践活动， 到养老院当义工，在活动中要帮助老人将 3 壶相同的油从一楼搬到三楼。小勇第一趟将一壶油从一楼提到三楼，用时 20s；第二趟将两壶油从一楼提到三楼，用时 30s。已
17、知每壶油的质量为 5kg，小勇的质量为45kg，每层楼的楼高是 3m。 （g=10N/kg)（1）第一趟小勇做了多少有用功？小勇做功的总功率是多少？（2）比较小勇两趟做功效率的高低，并说明理由。优质文档优质文档参考答案【经典考题】1C2C3B4A5（1）甲、乙 铁球在水平面开始运动时的速度相同（铁球到达水平面时具有相同的初速度 ） 让铁球从同一斜面的同一高度由静止开始运动 （2）质量相同的物体，运动的速度越大，它具有的动能就越大 （3）纸盒被撞击后移动的距离 C（4）匀 速 直 线 【模拟预测】1B2A3C4B5D6A7B8（1 ）速度 转换（2）保持小车在水平面上的速度一样 小 匀速直线运动（3）步骤：1.取两个质量不同的小球 A、B2.让两个小球分别在同一高度自由滑下论证：通过观察两个小球分别推动木块的距离大小判断动能与质量的关系。9. 300 3010. 240 9611.（1 ） W 有用 =G 油 h=m 油 gh=5kg10N/kg6m=300JW 总 =G 总 h=（m 油 +m 人 ）gh=（5kg+45kg）10N/kg6m=3000JsJtP15023总
