内容正文:
第11章 功和机械能
考点梳理
考点1 功
1、功的含义
一个力作用在物体上,并且物体在这个力的方向上通过了一段距离,则这个力有了“成效”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)物体在力的方向上通过的距离。这两个因素缺一不可。
不做功有三种情况:①物体受到了力,但保持静止;②物体由于惯性运动了距离,但不受力;③物体受力的方向与运动的方向相互垂直,这个力不做功。
3、功的计算
(1)计算公式
力学中规定:功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积,即W=Fs。
(2)功的单位
功的单位是焦耳,符号为J,1 J=1 N·m。
(3)计算时的注意事项
a.分清是哪个力对物体做功,即明确公式中的F;
b.公式中的“s”是在力F的方向上通过的距离,必须与“F”对应;
c.F、s的单位分别是N、m,得出功的单位才是J。
考点2 机械效率
1、有用功
使用机械做功时,对人们有用的功叫有用功,用W有用表示。也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功,也等于在理想情况下(即不考虑摩擦和机械本身的重力)人们所做的功,或者是机械对物体做的功。在提升物体时,W有用=Gh。
2、额外功
使用机械时,对人们没有用但又不得不做的功叫额外功,用W额表示。额外功的来源主要有:①提升物体时,克服机械自重、容器重、绳重等所做的功;②克服机械的摩擦所做的功。
3、总功
人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功,用W总表示。它等于有用功和额外功的总和,即W总=W有用+W额,或人对机械的动力为F,则W总=Fs。
4、机械效率
(1)定义:有用功与总功的比值叫做机械效率。
(2)公式:η=×100%
由于总是存在额外功,使得W有用<W额,所以η总是小于1;影响机械效率的主要因素有摩擦和机械自重等。
考点3 功率
1、定义
单位时间内所做的功叫做功率,用符号“P”表示;功率是表示物体做功快慢的物理量。
2、公式
P=(其中W是物体所做的功,单位是J;t是做功所用的时间,单位是s)
3、单位
功率P的国际单位是瓦特,符号是W,1 W=1 J/s;常用单位还有kW,1 kW=103 W。
4、功率与机械效率的区别
功率和机械效率是两个不同的概念,功率表示物体做功的快慢,即单位时间内所做的功;机械效率表示机械做功的效率,即所做的总功中有多大比例的功是有用的。它们之间的物理意义不同,也没有直接联系,功率大的机械,机械效率不一定大;机械效率高的机械,功率也不一定大。
考点4 动能和势能
1、能量
一个物体能够______,就说这个物体具有能。能量是表示物体______本领大小的物理量,能量的大小可用能够做功的多少来量度,一个物体能够做的功越多,它具有的能量就越大。
2、 动能
(1)定义:物体由于______而具有的能叫做动能。
(2)影响因素:物体动能的大小与物体的______和运动的______有关,物体的质量越大,运动的速度越大,具有的动能就______。
3、重力势能
(1)定义:物体由于________而具有的能叫做重力势能。
(2)影响因素:重力势能的大小与物体的______和________________有关,物体的质量越大,被举得越高,具有的重力势能就______。
4、弹性势能
(1)定义:物体由于____________而具有的能叫做弹性势能。
(2)影响因素:弹性势能的大小与物体__________的程度有关,物体的弹性形变程度越大,具有的弹性势能就______。
考点5 机械能及其转化
1、机械能
分类
定义
影响因素
动能
物体由于运动而具有的能
物体的质量、运动的速度
势能
重力势能
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、所处的高度
弹性势能
物体因发生弹性形变而具有的能
物体的弹性形变程度
考点5 机械能守恒
1、机械能守恒的条件:
只有动能和势能的相互转化,而没有机械能转化为其他形式的能,也没有其他形式的能转化为机械能.
(1)只有重力或弹力做功.
(2)除重力、弹力外,物体还受其他力,但其他力不做功.
(3)除重力、弹力外,还有其他力做功,但其他力做功之和为零.
2、易错提示:
机械能守恒是一个理想化的定律.
(1)在动能和势能相互转化的过程中,由于不可避免地要克服阻力对外做功,消耗一部分自身的机械能,所以机械能总量会变小.
(2)在理想情况下(忽略对外所做的功),可以认为在动能和势能相互转化过程中,机械能的总量保持不变.
(3)从空中自由下落的物体,如果忽略空气阻力,其机械能是守恒的;沿光滑水平面或光滑斜面自由运动的物体,其机械能也是守恒的.
典例·解读
1.巧判物体是否做功的方法
判断物体是否做功的关键是看是否满足做功的两个必要条件:一是有力作用在物