1、第十五章 機械能一、功1、物理意義：表示物體做功的多少 的物理量.2、定義：在物理學中，把 作用在物體上的力 和 物體在力的方向上移動的距離 的乘積.3、公式：W=Fs對公式WFs的理解A.公式 一般式 WFs 常用式 WGh(克服重力做功) 或 Wf阻s(克服摩擦阻力做功)B.注意事項A.有力才有可能做功,沒有力根本不做功.B.F與s的方向應在同一直線上(初中要求)(比如一個人提著一重物G,從山腳順著一之字形的山路爬到山頂,此時人克服重力做功所移動的距離并不是山路的長,而是從山腳到山頂的高)C.做功的多少,由WFs決定,而與物體的運動形式無關.4、單位：主單位：焦耳（J），1J= 1N

2、83;1m常用單位：千瓦時（kwh） 1 kwh=3.6x106J5、判斷力對物體做功的方法：(1)看是否具備做功的兩個必要因素：一 是作用在物體上的力，二 是物體在力的方向上通過的距離。若同時具備，則力做了功。(2)物體在力的作用下 動能或勢能是否發生變化，若有變化，則力做了功。6、功的原理：使用任何機械都不能省功。理想情況下：W機械= W人 即：Fs=Gh7不做功的三種情況：有力無距離、有距離無力、力和距離垂直。 鞏固：某同學踢足球，球離腳后飛出10m遠，足球飛出10m的過程中人不做功。（原因是足球靠慣性飛出）。8應用功的公式注意：分清哪個力對物體做功，計算時F就是這個力；公式中

3、S一定是在力的方向上通過的距離，強調對應。功的單位“焦”（牛·米=焦），不要和力和力臂的乘積（牛·米，不能寫成“焦”）單位搞混。9、在分析做功情況時還應注意以下幾點A.當物體的受力方向與運動方向不垂直時,這個力就要做功.B.一個物體同時受幾個力的作用時,有一些力做了功,有些力沒有做功.因此,講做功必須指出是哪一個力對哪一個物體做功.C.什么叫物體克服阻力做功:若物體在運動方向上受到一個與此方向相反的力F的作用,我們通常說物體克服阻力F做了功.比如:在豎直向上,物體克服重力做功,功的大小為WGh;在水平方向上,物體克服摩擦力做功,功的大小為Wfs.二、功率1、物理意義表示 物

4、體（力）做功快慢 的物理量.2、定義：物體（力）在單位時間內所完成的功.3、公式：P=W/t4、單位： 主單位：瓦（w）常用單位：馬力，千瓦（kw） 1 kw=1000w 換算：1kW=103W  1mW=106 W  1馬力=735W5、測量功率方法：（器材、步驟、表達式）6、比較功率大小方法 a、做功時間相同，比較做功的多少，在時間相同時，做功越多功率越大。 b、做功相同時，比較做功時間長短，在做相同多的功，用時越短，功率越大 注意事項 A.注意區別功與功率.功率與功是兩個不同的物理量,“功”表示做功的“多少”,而“功率”則表示做功的“快慢”,“多少”與“快慢”的意義不

5、一樣.只有在做功時間相同時,做功多的就做功快.否則,做功多,不一定做功就快,即“功率”不一定就大.也就是說:功率與功和時間兩個因素有關.B.由PW/t變形為PF·v可知:功率一定時,力F與速度v成反比.三、機械能能量：一個物體能夠做功，我們就說這個物體具有能。能量表示物體做功本領大小的物理量；能量可以用能夠做功的多少來衡量。 一個物體“能夠做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已經做功”。如：山上靜止的石頭具有能量，但它沒有做功。也不一定要做功。機械能：動能和勢能統稱為機械能。理解：有動能的物體具有機械能；有勢能的物體具有機械能；同時具有動能和勢能的物體具有機械能

6、。1、動能：物體由于 運 動 而具有的能。例子：流動的水、運動的汽車影響動能大小的因素：質量和速度2、勢能：（1） 重力勢能： 物體由于被舉高 而具有的能例子：高山上的石塊、空中的飛機影響動能大小的因素： 質 量 和 被舉高度。（2）彈性勢能：物體由于發生彈 性 形 變 而具有的能例子：被拉彎的弓、被壓縮的彈簧影響彈性勢能大小的因素：物 體 彈 性 形 變 的 大 小（3）動能 和 勢能 統稱為機械能, 動能和勢能可 相互轉化. 1、動能和勢能（2） 探究決定動能大小的因素： 猜想：動能大小與物體質量和速度有關； 實驗研究：研究對象：小鋼球 方法：控制變量； 如何判斷動能大小：看小鋼球能推動木

7、快做功的多少如何控制速度不變：使鋼球從同一高度滾下，則到達斜面底端時速度大小相同；何改變鋼球速度：使鋼球從不同同高度滾下；分析歸納：保持鋼球質量不變時結論：運動物體質量相同時；速度越大動能越大；保持鋼球速度不變時結論：運動物體速度相同時；質量越大動能越大；得出結論：物體動能與質量和速度有關；速度越大動能越大，質量越大動能也越大。（2）動能和重力勢能間的轉化規律：質量一定的物體，如果加速下降，則動能增大，重力勢能減小，重力勢能轉化為動能；質量一定的物體，如果減速上升，則動能減小，重力勢能增大，動能轉化為重力勢能；（3）動能與彈性勢能間的轉化規律：如果一個物體的動能減小，而另一個物體的彈性勢能增大

8、，則動能轉化為彈性勢能；如果一個物體的動能增大，而另一個物體的彈性勢能減小，則彈性勢能轉化為動能。（4）動能與勢能轉化問題的分析：首先分析決定動能大小的因素，決定重力勢能（或彈性勢能）大小的因素看動能和重力勢能（或彈性勢能）如何變化。還要注意動能和勢能相互轉化過程中的能量損失和增大如果除重力和彈力外沒有其他外力做功即：沒有其他形式能量補充或沒有能量損失），則動能勢能轉化過程中機械能不變。題中如果有“在光滑斜面上滑動”則“光滑”表示沒有能量損失機械能守恒；“斜面上勻速下滑”表示有能量損失機械能不守恒。四、機械效率1、 物理意義：表示 機 械 性 能 優 劣 的物理量。2、 定義： 有用功 和 總

9、功 的比值。3.公式: = W有用/W總4、注意：（1）W有用 小于W總 ，< 1 （2）機械效率用百分數表示5.提高的方法：1)減少動滑輪和繩子的重力2)加潤滑油以減少摩擦力6、測定的實驗方法：（器材、要測的物理量、步驟、表達式）（1）測斜面的機械效率:影響斜面 因素:斜面的傾度、粗糙程度。（2）測滑輪組的機械效率:影響滑輪 因素: 動滑輪和繩子的重力、摩擦力、被提高貨物的重力。7、注意以下物理量的區別:（1）有用功、額外功、總功的區別：有用功額外功總功概念對人們有用的功人們不需要但又不得不做的功有用功+額外功或動力所做的功滑輪組提升重物W有用=GhW額外=W總- W有用W額外=G輪h

10、（不計摩擦）W總=FsW總= W有用+ W額外把重物推上斜面W有用=GhW額外=fs=fLW總=Fs=FL（2）功率與機械效率的區別A、 功率是表示物體做功快慢的，功率越大的機械，單位時間里做的功越多，做功越快。B、 機械效率反映的是機械對總功的利用率，機械效率越高，表示有用功占總功的份額越大，機械對總功的利用率越高。C、 功率大的機械，其機械效率不一定高，功率小的機械，其效率也不一定低。二、功的原理 1內容：使用機械時，人們所做的功，都不會少于直接用手所做的功；即：使用任何機械都不省功。 2說明：（請注意理想情況功的原理可以如何表述？）功的原理是一個普遍的結論，對于任何機

11、械都適用。 功的原理告訴我們：使用機械要省力必須費距離，要省距離必須費力，既省力又省距離的機械是沒有的。使用機械雖然不能省功，但人類仍然使用，是因為使用機械或者可以省力、或者可以省距離、也可以改變力的方向，給人類工作帶來很多方便。 我們做題遇到的多是理想機械（忽略摩擦和機械本身的重力）理想機械：使用機械時，人們所做的功（FS）=直接用手對重物所做的功（Gh）。 3應用：斜面理想斜面：斜面光滑；理想斜面遵從功的原理； 理想斜面公式：FL=Gh，其中：F：沿斜面方向的推力；L：斜面長；G：物重；h：斜面高度。 如果斜面與物體間的摩擦為f，則：FL=

12、fL+Gh；這樣F做功就大于直接對物體做功Gh。 三、機械效率 1有用功：定義：對人們有用的功。 公式：W有用Gh（提升重物）=W總W額=W總 斜面：W有用=Gh2額外功：定義：并非我們需要但又不得不做的功。公式：W額=W總W有用=G動h（忽略輪軸摩擦的動滑輪、滑輪組） 斜面：W額=fL 3總功：定義：有用功加額外功或動力所做的功 公式：W總=W有用W額=FS= W有用 斜面：W總= fL+Gh=FL 4機械效率：定義：有用功跟總功的比值。 公式：  斜 面：  定滑輪：動滑

13、輪： 滑輪組：有用功總小于總功，所以機械效率總小于1。通常用百分數表示。某滑輪機械效率為60%表示有用功占總功的60%。 提高機械效率的方法：減小機械自重、減小機件間的摩擦。 5機械效率的測量： 原理：應測物理量：鉤碼重力G、鉤碼提升的高度h、拉力F、繩的自由端移動的距離S。 器材：除鉤碼、鐵架臺、滑輪、細線外還需刻度尺、彈簧測力計。步驟：必須勻速拉動彈簧測力計使鉤碼升高，目的：保證測力計示數大小不變。結論：影響滑輪組機械效率高低的主要因素有：A、動滑輪越重，個數越多則額外功相對就多。 B、提升重物越重，做的有用功相對就多。C、摩擦，

14、若各種摩擦越大做的額外功就多。繞線方法和重物提升高度不影響滑輪機械效率。 五、機械能（一）動能和勢能3探究決定動能大小的因素：猜想：動能大小與物體質量和速度有關。 實驗研究：研究對象：小鋼球  方法：控制變量。·如何判斷動能大小：看小鋼球能推動木塊做功的多少。·如何控制速度不變：使鋼球從同一高度滾下，則到達斜面底端時速度大小相同。 ·如何改變鋼球速度：使鋼球從不同高度滾下。 分析歸納：保持鋼球質量不變時結論：運動物體質量相同時；速度越大動能越大。保持鋼球速度不變時結論：運動物體速度相同時；質量越大動能越大； 得出結

15、論：物體動能與質量和速度有關；速度越大動能越大，質量越大動能也越大。 物體質量m/kg速度v/（ms-1）動能E/J牛約600約05約75中學生約50約6約900練習：上表中給出了一頭牛漫步行走和一名中學生百米賽跑時的一些數據：分析數據，可以看出對物體動能大小影響較大的是速度。你判斷的依據：人的質量約為牛的1/12，而速度約為牛的12倍，此時動能為牛的12倍，說明速度對動能影響大。4機械能：動能和勢能統稱為機械能。理解：有動能的物體具有機械能；有勢能的物體具有機械能；同時具有動能和勢能的物體具有機械能。（二）動能和勢能的轉化1知識結構：2動能和重力勢能間的轉化規律：質量一定的物體，如

16、果加速下降，則動能增大，重力勢能減小，重力勢能轉化為動能。 質量一定的物體，如果減速上升，則動能減小，重力勢能增大，動能轉化為重力勢能。3動能與彈性勢能間的轉化規律：如果一個物體的動能減小，而另一個物體的彈性勢能增大，則動能轉化為彈性勢能。如果一個物體的動能增大，而另一個物體的彈性勢能減小，則彈性勢能轉化為動能。4動能與勢能轉化問題的分析： 首先分析決定動能大小的因素，決定重力勢能（或彈性勢能）大小的因素看動能和重力勢能（或彈性勢能）如何變化。還要注意動能和勢能相互轉化過程中的能量損失和增大如果除重力和彈力外沒有其他外力做功（即：沒有其他形式能量補充或沒有能量損失），則動能

17、勢能轉化過程中機械能不變。 題中如果有“在光滑斜面上滑動”則“光滑”表示沒有能量損失機械能守恒；“斜面上勻速下滑”表示有能量損失機械能不守恒。（三）水能和風能的利用 1知識結構： 2水電站的工作原理：利用高處的水落下時把重力勢能轉化為動能，水的一部分動能轉移到水輪機，利用水輪機帶動發電機把機械能轉化為電能。練習：水電站修筑攔河大壩的目的是什么？大壩為什么要設計成上窄下寬？答：水電站修筑攔河大壩是為了提高水位，增大水的重力勢能，水下落時能轉化為更多的動能，通過發電機就能轉化為更多的電能。1功與功率：功是過程量，與力及物體在力的作用下的運動過程（位移）有關，表示的是力

18、的空間積累效應，其效果是引起受力物體的動能發生變化。功是標量，但有正負，由力的方向與位移方向間的夾角決定，功的正負僅表示外力對物體做功還是物體對外做功（物體克服外力做功）。恒力（大小方向均不變）的功由公式計算，公式中的位移一般指力的作用點的位移。對于變力的功，可通過變換研究對象，運用功能定律、功能關系、能量守恒定律等分析求解。功率是表示做功快慢的物理量，定義式一般用來計算t時間里的平均功率，公式用來計算恒力F的即時功率。會熟練運用功率公式及其它力學知識分析計算汽車等交通工具以固定功率起動和以固定牽引力起動（勻加速起動）類問題。 2動能定理：動能定理反映的是功這個過程量與它引起的物體動能這一狀態量