专题17 功、功率和能-2019年初高中物理无忧衔接精品课程

专题17 功、功率和能 目录 一、知识内容详解 1 二、 例题领路 7 三、衔接练习尝试 8 阅读材料13: 小实验：测量你爬楼梯时的功和功率 10 一、知识内容详解 1. 功 ⑴定义：力和物体在力的方向上移动距离的乘积叫做机械功，简称功。 ⑵功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过的距离。 ⑶表达式：功＝力×距离，即W＝F·s ( · · F 1 F 1 F F G G s ) 单位：国际制主单位是焦耳，简称焦，符号为J，1J＝1N·m 问：某同学体重50kg，提着10kg的一桶水，在教室门前走廊上走了30m，提桶的拉力做了多少功？如果该同学爬楼梯从一楼到4m高的二楼，提桶的拉力至少要做多少功？他做的总功是多少？ 当力F的方向与位移S方向有一夹角α α是力的方向与位移方向的夹角 W＝FScosα (4) 正功和负功 W=Fscosa 功是标量，没有方向、但是有正负。正负表示力的作用效果。 正功: 表示动力对物体做功（促进作用）负功: 表示阻力对物体做功（阻碍作用） 一个力对物体做负功，往往说成物体克服这个力做功。例如：一个力对物体做了－6J的功，可以说成物体克服这个力做了6J的功。 （5）摩擦力做功特点 1. 滑动摩擦力和静摩擦力都可以对物体不做功。 2. 滑动摩擦力和静摩擦力都可以对物体做负功。 3. 滑动摩擦力和静摩擦力都可以对物体做正功。 例题：质量为M的长木板放在光滑的水平面上（如图所示），一个质量为m的滑块以某一速度沿木板表面从A点滑至B点，在木板上前进了L，而木板前进了s。若滑块与木板间的动摩擦因数为μ，问： （1）摩擦力对滑块所做功多大？ （2）摩擦力对木板所做功多大？ 2. 功率 ⑴定义：单位时间里物体完成的功。 物理意义：表示物体做功快慢的物理量。 ⑵表达式： 单位：国际制主单位是瓦特，简称瓦，符号W，1W=1J/s； 常用单位有千瓦（kW）、兆瓦（MW），1kW=103W，1MW=106W 注意：①功率大的物体做功快，但做功不一定多；同样，做功多的机器功率不一定大。②， 式中的v，如果是匀速直线运动，则为匀速直线运动的速度；如果是变速运动，则为物体的平均速度。在考虑发动机的功率一定的汽车爬坡过程中，为了获得更大的爬坡牵引力，则可以把高挡位换为低挡位即是减小爬坡速度的办法。③比较做功快慢有三种方法：一是做相同的功，比较所需的时间，所需时间越少，则做功就越快，即功率越大；二是取相同的时间，比较做功的多少，做的功越多，则做功就越快，即功率越大；三是用表达式直接求得结果比较，数值大的，则做功就越快，即功率越大。 3. 机械效率：反映机械性能优劣的物理量。 机械效率是表示机械做功或利用该机械实现能量转化的有效程度的物理量。在总功一定的的情况下，机械效率越高，有用功越多，额外功越少。实际上人们在不断探索提高机械效率的途径，如加润滑油、使用轴承等，减小运动的阻力。 功率和机械效率是从不同方面反映机械性能的两个物理量，它们之间没用必然的联系。功率大，表示机械做功快；机械效率高，表示机械对总能量的利用率高。功率大的机械不一定效率高。不论在什么情况下，提高机械效率都具有十分重要的意义，它不仅有很高的经济价值，还能够增强人们的效率意识，而讲求效率正是现代人们必须具备的基本素质之一。 物理量 概念 公式（利用机械提升重物为例） 有用功 利用机械做功时，对人们有用的非做不可的功 额外功 利用机械做功时，对人们无用但又不得不做的功 总 功 有用功与额外功的总和 机械效率 有用功跟总功的比值 4. 机械能 ⑴能的概念：一个物体能够做功，这个物体就具有能量，简称为能。能是表征物体做功本领的物理量，一个物体的能量越大，表明它具有更大的做功本领。能的形式很多，内能、电能、化学能、原子能等，机械能也是能的一种形式。 ⑵机械能 动能：物体由于运动而具有的能叫动能。运动物体的速度越大，质量越大，它的动能就越大。高中物理将要学习动能的表达式为： 在光滑的水平面上有一个质量为m的物体，在与运动方向相同的水平恒力的作用下发生一段位移，速度由v1增加到v2，求这个过程中该力所做的功。 动能定理：合力对物体所做的功等于物体动能的变化。 英国巨石阵的巨石被举高具有重力势能 ②势能：势能有重力势能和弹性势能两种形式。 重力势能：物体由于被举高而具有的势能叫重力势能。一个物体如果质量越大，被举得越高，它的重力势能就越大。 如果以地面为参考面