内容正文:
第十一章、功和机械能
一、功
1、【功的概念】:一个力作用在物体上,使物体在力的方向上通过一段距离 ,这个力就对物体做了功。
2、【判断力是否做功包括两个必要因素】:
①力作用在物体上;
②物体在力的方向上通过的距离;
3、【不做功的三种情况】:
①有力无距离也叫“劳而无功 ”。如,石头搬不动。
②有距离无力也叫“不劳无功 ”。如,冰壶脱手后继续滑行。
③力和距离垂直也叫“垂直无功”。如,用竖直向上的力F,提着滑板在水平路面上前行。
4、【功的原理】 :
使用任何机械时,人们所做的功,都不会少于(即≥)不用机械时所做的功,也就是使用任何机械都不省功,这个结论叫做功的原理。
二、功的计算
1、【功的定义】: 功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积;
2、【功的计算公式】: 功=力×距离 W=FS,
①功W: 单位J ( 焦耳 )
②力F: 单位 N ( 牛顿 )
③移动距离S: 单位m ( 米 )
④或者W=Pt(即功=功率*时间)
3、【做题时注意】:
①分清哪个力对物体做功,计算时F就是这个力;
②公式中的S一定是在力的方向上通过的距离,且与力对应;
③功的单位“焦”(1牛 *米=1 焦 ) ,注意题中是否有坑,比如给出移动距离为2cm
4、【推导公式】:
根据W=FS,可得:
①作用在物体上的力F=W/S
②在力的方向上移动的距离S=W/F
5、【例题(中考真题)】
三、功率
1、【功率的概念】:
(1)功率定义:物体在单位时间内所做的功叫功率, 在物理学中用字母P表示;
(2)功率意义:物理学中,用功率来表示物体做功的快慢;
(3)功率公式:功率=功/时间,即 P=W/t
(4)功率单位:
①国际单位: 瓦 (W),1W=1J/s;
②常用单位:千瓦 (kW)
③单位换算:1kW=10³w
2、【功率大小比较】:
功率是表示物体做功快慢的物理量,根据公式 P=W/t,可按数学思维理解(正比)
(1)在相同时间内,比较做功的多少,做功越多的物体,功率越大。
(2)在完成相同功的条件下,比较所用时间的长短,所用时间越短的物体,功率越大。
(3)做功多少和所用时间都不同的情况下,通过公式计算,然后进行比较。
3、【功率的应用】:
(1)功率的公式:P=W/t
(其中P表示功率,W表示功,t表示时间)
(2)功率定义的推导公式:P=W/t=FS/t=Fv,
即物体在拉力F的作用下,以速度v 沿拉力的方向做匀速直线运动,则拉力F所做的功的功率可表示为Fv.
(F 表示物体所受的拉力, v表示物体运动的速度)
(3)由公式P=Fv可知:在功率P一定时,力F与速度v 成反比。
(4)实际应用:当汽车上坡时,司机采取换挡的办法,减小速度,以获得较大的牵引力。
(5)人爬楼梯功率
功率表达式:P=W/t=Gh/t =mgh/t
t:爬楼所用时间
h:楼层高度
4、【公式汇总】:
①功率=功/时间,即 P=W/t
②P=W/t=FS/t=Fv,
③P=W/t=Gh/t =mgh/t
5、【功与功率的区别】
四、动能和势能
1、【动能】
(1)动能定义:物体由于运动而具有的能,叫做动能。一切运动的物体都具有动能。
(2)影响动能大小的因素:物体的质量和速度。
(3)物体质量越大,速度越大,物体的动能就越大 。
(4)单位:焦耳 (J)。
2、【势能】
(1)重力势能:在地球表面附近,物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能,叫做重力势能。
①影响重力势能大小的因素:物体的质量和物体所处的高度。
②物体的质量越大,所处的高度越高,物体的重力势能就越大。
③单位:焦耳(J) ④重为1N的物体(质量约为0 . 1kg), 被举高1m时所获得的能量,就是1J。
(2)弹性势能:物体由于发生弹性形变而具有的能, 叫做弹性势能。
①影响弹性势能大小的因素: 弹性形变程度。
②同一物体在弹性形变范围内的弹性形变程度越大,弹性势能就越大。
③单位:焦耳 (J)。
(3)势能:弹性势能和重力势能统称为势能。
(4)动能和势能的比较:
五、机械能及其转化
1、【机械能】:
(1)机械能:动能和势能(重力势能、弹性势能)统称为机械能。
①动能和势能都属于机械能,
②动能是物体运动时具有的能量,势能是存储着的能量,动能和势能是机械能的两种表现形式。
(2)机械能大小: 等于动能和势能的总和。
机械能=动能+势能
=动能+(重力势能、弹力势能)
2、【动能和势能的转化与机械能守恒】
(1) 动能⇄重力势能
①在一定条件下,动能和重力势能可以相互转化。
②例子:如将一块小石块,从低处抛向高处,再从高下落的过程中,先是动能转化为重力势能,后又是重力势转化为动能。
(2)动能⇄弹性势能
①在一定的条件下,动能和弹性势能之间可以相互转化。
②举例:如跳水运动员,在起跳的过程中,压跳板是动能转化为弹性势能,跳板将运动员反弹起来是弹性势能转化为动能。
(3)机械能守恒: 如果一个过程中,只有动能和势能相互转化,机械能的总和就保持不变, 这个规律叫做机械能守恒。
(4)水能利用:
①水能:流动的水具有动能,高处的水具有重力势能,水所具有的机械能统称为水能。
②利用水能发电,一定量的水,上、下水位差越大,水的重力势能越大,能发出的电就越多。
③水能的大小由流量、流速和水位差决定。
④水能发电站:将水的机械能转化成电能。
(5)风能的利用:
①风能:空气在流动过程中所具有的机械能叫做风能。
②风能的大小由风速和流动空气的质量决定。
③将风的机械能转化成电能。
利用风能发电,在风力资源丰富的地区,可以同时安装几十台到几百台风力发电机,组成“风车田”联在一起供电。
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