内容正文:
第十一章 机械功与机械能
单元总结
知识要点一:功
1.做功的两个必要因素:
(1)作用在物体上的力;
(2)物体在力的方向上通过的距离。
2.不做功的三种情况
(1)物体受力,但物体没有在力的方向上通过距离。此情况叫“劳而无功”。
(2)物体移动了一段距离,但在此运动方向上没有受到力的作用(如物体因惯性而运动)。此情况叫“不劳无功”。
(3)物体既受到力,又通过一段距离,但两者方向互相垂直(如起重机吊起货物在空中沿水平方向移动)。此情况叫“垂直无功”。
3.功的计算:
(1)公式:一般式 W=Fs ;常用式 W=Gh(克服重力做功)或W=f阻s(克服摩擦阻力做功)。
(2)单位:焦耳(J)
4.注意事项:
(1)F与s的方向应在同一直线上(初中要求)(比如一个人提着一重物G,从山脚顺着“之”字形的山路爬到山顶,此时人克服重力做功所移动的距离并不是山路的长,而是从山脚到山顶的高)
(2)做功的多少,由W=Fs决定,而与物体的运动形式无关。
下列说法中正确的是( )
A.用手从地面竖直提起水桶,手竖直向上的拉力对水桶做了功
B.提着水桶在路面上水平向前移动一段路程,手竖直向上的拉力对水桶做了功
C.抛出手的铅球在空中向前运动的过程中,推力对铅球做了功
D.用力推一辆汽车,汽车静止不动,推力在这个过程中对汽车做了功
物体在水平面上做直线运动,先在大小为F的水平推力作用下匀速前进了一段距离,接着在方向不变大小为2F的推力作用下继续前进了相同距离,下列说法正确的是( )
A.整个过程重力对物体做了功
B.前一段距离物体所受力合力为零
C.后一段距离物体仍匀速运动
D.前、后两段距离物体受到的摩擦力不相等
1.判断物体做功的依据:做功的两个必要因素。
2.在分析做功情况时还应注意以下几点:
(1)当物体的受力方向与运动方向不垂直时,这个力就要做功。
(2)一个物体同时受几个力的作用时,有一些力做了功,有些力没有做功。因此,讲做功必须指出是哪一个力对哪一个物体做功。
(3)什么叫物体克服阻力做功:若物体在运动方向上受到一个与此方向相反的力F的作用,我们通常说物体克服阻力F做了功。
比如:物体在竖直向上运动h的过程中,物体克服重力做功,功的大小为W=Gh;
再如:物体在水平方向上向前运动s,物体克服摩擦力做功,功的大小为W=fs。
知识要点二:功率
1.物理意义:表示物体做功的快慢。
2.定义:把做功的多少与所用时间的比叫做功率。
3.计算式:
, P 表示功率,W 表示功,t 表示时间,使用公式计算功率时,必须注意W 和t的对应关系。W 为在t时间内所做的功,而t为做W 这么多的功所用的时间。
4.推导式:
,式中F为做功的力而v为速度。
5.单位:瓦(W)
(多选题)下列说法中正确的是( )
A.做功快的机械,功率一定大
B.正在行驶的汽车,如果所受的力全部消失,汽车将做匀速直线运动
C.小明用力推地上的木箱,没有推动,是因为推力小于摩擦力
D.起重机吊着重物匀速水平运动的过程中,拉力对重物不做功
如图所示,不计滑轮重及摩擦,分别用力F1、F2匀速提升同一重物,若力F1、F2在相等时间内对物体所做的功相等,则力F1、F2及其功率P1、P2的大小关系为( )
A.F1>F2 P1<P2 B.F1>F2 P1>P2
C.F1>F2 P1=P2 D.F1<F2 P1<P2
1.注意区别功与功率。功率与功是两个不同的物理量,“功”表示做功的“多少”,而“功率”则表示做功的“快慢”,“多少”与“快慢”的意义不一样。只有在做功时间相同时,做功多的就做功快。否则,做功多,不一定做功就快,即“功率”不一定就大。也就是说:功率与功和时间两个因素有关。
2.由P=W/t变形为P=Fv可知:功率一定时,力F与速度v成反比。
知识要点三:有用功、额外功、总功
1、总功:使用机械时,拉力(或动力)所做的的功;例如:用桶从井中打水,人在整个提水过程中拉力做的功是总功。
2、额外功:对我们是无用的,但又不得不做的功;如提沙子上楼时对桶、滑轮等做的功就是额外功。
3、有用功:从总功中减去额外功,才是对我们有用的功;如提沙子上楼时对沙子做的功就是有用功。
甲吊车比乙吊车的机械效率高,当它们分别把相同质量的物体匀速提升相同高度时,则( )
A.甲吊车的电动机做的有用功较多
B.乙吊车的电动机做的额外功较多
C.甲吊车的电动机做的总功较多
D.甲、乙两吊车的电动机做的总功相同
如图所示,斜面高为1m,长为4m,用沿斜面向上大小为75N的拉力F,将重为200N的木箱由斜面底端匀速缓慢拉到顶端,下列关于做功的判断正确的是( )
A.木箱受到重力做功的大小为800J
B.木箱受到斜面摩擦力做功大小为100J
C.木箱受