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1、十一章十一章机械功和机械能机械功和机械能2021/9/231复习目标复习目标1、做功的两个必要因素做功的两个必要因素2 2、机械功的计算公式：、机械功的计算公式：W=FSW=FS3 3、功率的概念、功率的概念:P=W/t:P=W/t4 4、机械机械功的原理功的原理5 5、有用功和总功，机械效率、有用功和总功，机械效率6 6、动能、势能的初步概念，动能、势能可以相互转化、动能、势能的初步概念，动能、势能可以相互转化2021/9/232思维感悟成体系物理物理新课标（新课标（RJRJ）公式和公式和单位单位功功定义定义分类分类定义定义物理物理意义意义功率功率必要必要条件条件势能势能转化转化决定决定因素
2、因素定义、定义、公式和公式和单位单位动能动能功和功和功率功率机械能机械能重力重力势能势能决定决定因素因素机械能守恒机械能守恒2021/9/233回眸教材析知识物理物理新课标（新课标（RJRJ）1功的必要因素功的必要因素 某同学踢足球，球离脚后飞出某同学踢足球，球离脚后飞出10 m远，足球飞出远，足球飞出10 m的过的过程中人不做功。力学里规定：功等于程中人不做功。力学里规定：功等于 。功包括两个必要因素：一是作用在。功包括两个必要因素：一是作用在 ；二是物体在；二是物体在 的方向上通过的距离。不做功的的方向上通过的距离。不做功的三种情况：三种情况：，例如提重物却没有提起；有距离无，例如提重物却
3、没有提起；有距离无力，如踢出去的足球在地面上滚动过程；力和距离垂直，例如力，如踢出去的足球在地面上滚动过程；力和距离垂直，例如物体在水平冰面上滑行，水平方向没有力做功，此时虽然有重物体在水平冰面上滑行，水平方向没有力做功，此时虽然有重力作用在物体上，但重力没有做功。力作用在物体上，但重力没有做功。力与物体在力的方向上通力与物体在力的方向上通过的距离的乘积过的距离的乘积物体物体上的力上的力力力有力无距离有力无距离2021/9/234物理物理新课标（新课标（RJRJ）2功的原理功的原理 事实告诉我们，使用扳手拧螺丝要省力必须费事实告诉我们，使用扳手拧螺丝要省力必须费 ，钓鱼时要省距离必须钓鱼时要省
4、距离必须 ，既，既 的机械是没的机械是没有的。使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做有的。使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功，即：的功，即：。使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械 或或 者者 可可 以以 、或或 者者 可可 以以 、也也 可可 以改变以改变 ，给人类工作带来很多方便。，给人类工作带来很多方便。我们做题遇到的多是理想机械我们做题遇到的多是理想机械(忽略摩擦和机械本身的重力忽略摩擦和机械本身的重力)：使用机械时，人们所做的功：使用机械时，人们所做的功(Fs)直接用手对重物所做直接用手对重
5、物所做的功的功(Gh)。省力省力距离距离使用任何机械都不省功使用任何机械都不省功 费力费力省力又省距离省力又省距离省距离省距离力的方向力的方向等于等于2021/9/235物理物理新课标（新课标（RJRJ）3功率功率 功功 率率 是是 指指 做功多少与所用时间的比做功多少与所用时间的比。它。它 表表 示做功示做功 的物理量。例如，某小轿车功率的物理量。例如，某小轿车功率66 kW，它表示：小轿车，它表示：小轿车1 s 内内做功做功66000 J，公式：，公式：P，对于功率一定的机械，由公式，对于功率一定的机械，由公式PFv可知，当速度越小时，产生的拉力越大，可知，当速度越小时，产生的拉力越大，例
6、如，汽车载重上坡时，要挂低挡来获得较大的拉力。例如，汽车载重上坡时，要挂低挡来获得较大的拉力。t快慢快慢WWt2021/9/236物理物理新课标（新课标（RJRJ）4机械能及其转化机械能及其转化 荡秋千时，人处于最高点时，由于人被举高而具有荡秋千时，人处于最高点时，由于人被举高而具有 能，下降过程中，高度能，下降过程中，高度 ，重力势能减小，速度逐，重力势能减小，速度逐渐增大，动能渐增大，动能 ，即人的重力势能向动能转化，到达最低，即人的重力势能向动能转化，到达最低点，人的速度最大，动能最大，高度最小，重力势能最小，继点，人的速度最大，动能最大，高度最小，重力势能最小，继续向最高点上升过程中，
7、续向最高点上升过程中，能又转化为能又转化为 能，再能，再次到达最高点时，动能减小到零，转化为的重力势能最大。转次到达最高点时，动能减小到零，转化为的重力势能最大。转化过程中，若没有能量损失，机械能的总量不变，即两者之和化过程中，若没有能量损失，机械能的总量不变，即两者之和不变，这就是机械能守恒。不变，这就是机械能守恒。动能不仅与速度有关，还与物体的质量有关，速度相同时，动能不仅与速度有关，还与物体的质量有关，速度相同时，质量越大，动能越质量越大，动能越 ；同速行驶的火车动能大于汽车的动；同速行驶的火车动能大于汽车的动能。重力势能不仅与高度有关，还与物体的质量有关，高度相能。重力势能不仅与高度有
8、关，还与物体的质量有关，高度相同时，质量越大，重力势能也越同时，质量越大，重力势能也越 ，高度相同的铁钉和铁，高度相同的铁钉和铁锤，铁钉重力势能要锤，铁钉重力势能要 铁锤的重力势能。铁锤的重力势能。重力重力减小减小增大增大势势动动重力势重力势大大大大小于小于2021/9/237物理物理新课标（新课标（RJRJ）典例典例1：做功的两个必要因素：做功的两个必要因素 例例1下列实例中，力对物体没有做功的是下列实例中，力对物体没有做功的是()A起重机吊起重物起重机吊起重物 B马拉车，车未动马拉车，车未动 C跳水运动员从跳台跳下跳水运动员从跳台跳下 D举重运动员，将杠铃举起举重运动员，将杠铃举起 典例精
9、析把方向B2021/9/238物理物理新课标（新课标（RJRJ）解析解析判断做功一看是否有力作用在物体上，二看物体是判断做功一看是否有力作用在物体上，二看物体是否在力的方向上通过距离。否在力的方向上通过距离。A中，起重机对重物有力的作用，中，起重机对重物有力的作用，“吊起吊起”是通过了距离。是通过了距离。D 同理。跳水运动员受到的重力向下同理。跳水运动员受到的重力向下且移动了距离，故重力做功，且移动了距离，故重力做功，C对。对。B中车没有移动距离，故中车没有移动距离，故力没有做功。力没有做功。知识点拨：知识点拨：力做功必须是有力作用在物体上，且物体在力的方向上通力做功必须是有力作用在物体上，且
10、物体在力的方向上通过一段距离，力与距离垂直时不做功，力与距离不同时发生不过一段距离，力与距离垂直时不做功，力与距离不同时发生不做功，有力没有距离不做功，有距离没有力时也不做功。做功，有力没有距离不做功，有距离没有力时也不做功。2021/9/239物理物理新课标（新课标（RJRJ）典例典例2:功率的测量功率的测量 例例2如图如图111所示，粗略测量小明同学引体向上运所示，粗略测量小明同学引体向上运动的功率时，下列物理量不需要测量的是动的功率时，下列物理量不需要测量的是()A小明的质量小明的质量 B单杠的高度单杠的高度 C每次身体上升的高度每次身体上升的高度 D做引体向上的时间做引体向上的时间B图
11、图1112021/9/2310物理物理新课标（新课标（RJRJ）解析解析测定功率的大小需要测量功的大小与时间的大小，测定功率的大小需要测量功的大小与时间的大小，而功的大小可以测出人的质量大小与引体时身体上升的高度，而功的大小可以测出人的质量大小与引体时身体上升的高度，然后算出功率的大小，因此不需要测单杠的高度。然后算出功率的大小，因此不需要测单杠的高度。知识点拨：知识点拨：根据功率的计算公式根据功率的计算公式P，测量功率需要得到功和对，测量功率需要得到功和对应做功所需要的时间，本题小明同学做引体向上运动，克服应做功所需要的时间，本题小明同学做引体向上运动，克服重力做功，即重力做功，即WGh，整
12、理公式可得，整理公式可得P所以测量的物所以测量的物理量是人的重力理量是人的重力(可由人的质量计算得出可由人的质量计算得出)，人上升的高度以，人上升的高度以及做功消耗的时间。及做功消耗的时间。WttGh2021/9/2311典例典例3：机械能的探究：机械能的探究 例例3在学习势能知识时，小明同学猜想物体的重力势能的在学习势能知识时，小明同学猜想物体的重力势能的大小可能与以下三个因素有关：大小可能与以下三个因素有关：物体高度，物体高度，物体质量大小，物体质量大小，物体所处地理位置。为了证明自己的猜想，首先决定对因素物体所处地理位置。为了证明自己的猜想，首先决定对因素进行验证。他把橡皮泥平铺在水平面
13、上，让进行验证。他把橡皮泥平铺在水平面上，让1个小球从不同高个小球从不同高度自由下落，记录结果如表所示：度自由下落，记录结果如表所示：物理物理新课标（新课标（RJRJ）实验实验次数次数球离橡皮泥高度球离橡皮泥高度/米米凹痕程度凹痕程度10.5很浅很浅21.0比比较较浅浅32.0比比较较深深44.0较较深深2021/9/2312物理物理新课标（新课标（RJRJ）(1)该同学依据该同学依据 判断重力势能的判断重力势能的大小；大小；(2)本实验的结论是本实验的结论是 ；(3)若想对因素若想对因素进行验证，你认为实验中应控制的变量是进行验证，你认为实验中应控制的变量是 。方法点评：方法点评：间接法是物
14、理学中重要的探究方法之一，就是将不容易直间接法是物理学中重要的探究方法之一，就是将不容易直接得到的结论通过间接方式体现出来。本题通过间接的作用效接得到的结论通过间接方式体现出来。本题通过间接的作用效果来显示重力势能的大小与哪些因素有关，探究的过程中要注果来显示重力势能的大小与哪些因素有关，探究的过程中要注意条件的变化，即小球从不同高度自由下落，也是控制变量法意条件的变化，即小球从不同高度自由下落，也是控制变量法的应用体现。的应用体现。橡皮泥凹痕深浅程度橡皮泥凹痕深浅程度同一物体高度越高重力势能越大同一物体高度越高重力势能越大高度和实验地点高度和实验地点(地理位置地理位置)2021/9/2313
15、物理物理新课标（新课标（RJRJ）1两名举重运动员，甲比乙高，如果他们举起相同质量的两名举重运动员，甲比乙高，如果他们举起相同质量的杠铃所用的时间相等，如图杠铃所用的时间相等，如图112所示，则所示，则()A甲运动员做功较多，功率较小甲运动员做功较多，功率较小 B甲运动员做功较多，功率较大甲运动员做功较多，功率较大 C甲运动员做功较多，他们的功率相等甲运动员做功较多，他们的功率相等 D甲、乙运动员做功相等，功率相等甲、乙运动员做功相等，功率相等实战演习成高手B图图1122021/9/2314物理物理新课标（新课标（RJRJ）解解析析在在杠杠铃铃重重力力相相同同的的情情况况下下，举举得得越越高高
16、，做做的的功功越越多。做功时间相同，做功多的功率大。多。做功时间相同，做功多的功率大。2021/9/2315物理物理新课标（新课标（RJRJ）2如图如图113所示，所示，AB3AE，AC2AE，AD1.5AE，若把物体从斜面底部沿，若把物体从斜面底部沿AB、AC、AD三个斜面匀三个斜面匀速拉到顶端速拉到顶端A时，时，(不计摩擦不计摩擦)则则()A沿着沿着AB用的拉力最小，做功最多用的拉力最小，做功最多 B沿着沿着AC用的拉力最小，做功最多用的拉力最小，做功最多 C沿着沿着AD用的拉力最小，做功也最小用的拉力最小，做功也最小 D沿着三个斜面用的拉力不相等，做功一样多沿着三个斜面用的拉力不相等，做
17、功一样多图图113D2021/9/2316物理物理新课标（新课标（RJRJ）解析解析 沿着光滑斜面拉动物体时，人们所做的额外沿着光滑斜面拉动物体时，人们所做的额外功为功为0，则有用功等于总功，所以拉力所做的功相同，斜，则有用功等于总功，所以拉力所做的功相同，斜面是省力机械，且当斜面光滑且高度相等时，斜面越长面是省力机械，且当斜面光滑且高度相等时，斜面越长越省力。越省力。2021/9/2317 第十一章过关测试（一）第第十一章过关测试（一）第1题针对训练题针对训练 1关于做功和功率，下列说法错误的有关于做功和功率，下列说法错误的有()A地面支持力对静止在地面上的物体不做功地面支持力对静止在地面上
18、的物体不做功 B举重运动员举起杠铃的过程中对杠铃做了功举重运动员举起杠铃的过程中对杠铃做了功 C在国际单位制中，功率的单位是瓦在国际单位制中，功率的单位是瓦 D在国际单位制中，功率的单位是牛顿在国际单位制中，功率的单位是牛顿物理物理新课标（新课标（RJRJ）试卷讲评针对练D2021/9/2318物理物理新课标（新课标（RJRJ）第十一章过关测试（一）第第十一章过关测试（一）第3题针对训练题针对训练 2如图如图115所示的过程中，人对物体做功的是所示的过程中，人对物体做功的是()A图图1152021/9/2319 第十一章过关测试（一）第第十一章过关测试（一）第9题针对训练题针对训练 3用用60
19、 N的水平拉力，拉着重的水平拉力，拉着重500 N的物体在水平路面上的物体在水平路面上匀速前进了匀速前进了10 m，则，则()A重力做的功是重力做的功是5000 J B重力没有做功重力没有做功 C拉力对物体做的功是拉力对物体做的功是5000 J D拉力对物体做的功是拉力对物体做的功是5600 J物理物理新课标（新课标（RJRJ）B2021/9/2320 第十一章过关测试（一）第第十一章过关测试（一）第10题针对训练题针对训练 4如图如图116所示，把同一物体分别沿所示，把同一物体分别沿AB、AC、AD三个三个斜面匀速推到同一高度的斜面匀速推到同一高度的A点，不计摩擦力，则点，不计摩擦力，则()
20、A沿沿AB斜面最省力，做功最少斜面最省力，做功最少 B沿沿AD斜面最省力，但做功最多斜面最省力，但做功最多 C沿三个斜面的推力一样大，做功也一样多沿三个斜面的推力一样大，做功也一样多 D沿三个斜面推力做的功一样多，沿沿三个斜面推力做的功一样多，沿AD斜面最省力斜面最省力物理物理新课标（新课标（RJRJ）图图116D2021/9/2321物理物理新课标（新课标（RJRJ）第十一章过关测试（二）第第十一章过关测试（二）第4题针对训练题针对训练 5受高空落物伤人的启示，美军正在研制一种名为受高空落物伤人的启示，美军正在研制一种名为“上帝上帝之杖之杖”的太空武器。的太空武器。“上帝之杖上帝之杖”实质就
21、是高密度、耐高温的实质就是高密度、耐高温的金属棒，它要依托太空平台的搭载，借助小型火箭助推和高空金属棒，它要依托太空平台的搭载，借助小型火箭助推和高空下落产生的巨大动能，对地球战略目标实施打击，破坏力巨大，下落产生的巨大动能，对地球战略目标实施打击，破坏力巨大，它攻击目标的巨大能量主要来源于它攻击目标的巨大能量主要来源于()A小型火箭助推动能小型火箭助推动能 B与大气摩擦产生的能量与大气摩擦产生的能量 C“上帝之杖上帝之杖”本身的内能本身的内能 D下落过程中重力势能转化的动能下落过程中重力势能转化的动能D2021/9/2322物理物理新课标（新课标（RJRJ）第十一章过关测试（二）第第十一章过
22、关测试（二）第6题针对训练题针对训练 6小红按照如图小红按照如图117所示情景做了一所示情景做了一个有趣的实验。她把一个悬挂起来的铁锁拉个有趣的实验。她把一个悬挂起来的铁锁拉到自己的面前并接触鼻子，然后将铁锁由静到自己的面前并接触鼻子，然后将铁锁由静止释放，保持头的位置不变，铁锁摆回时不止释放，保持头的位置不变，铁锁摆回时不会撞击她的鼻子。铁锁由接触鼻子的位置会撞击她的鼻子。铁锁由接触鼻子的位置a开开始，沿弧线始，沿弧线abc向另一侧的最高点向另一侧的最高点c运动的过运动的过程中，关于它的动能大小，下列说法中正确程中，关于它的动能大小，下列说法中正确的是的是()A铁锁在位置铁锁在位置a动能最大
23、动能最大 B铁锁在位置铁锁在位置b动能最大动能最大 C铁锁在位置铁锁在位置c动能最大动能最大 D铁锁在铁锁在a、b、c三处的动能相同三处的动能相同B图图1172021/9/2323物理物理新课标（新课标（RJRJ）第十一章过关测试（二）第第十一章过关测试（二）第15题针对训练题针对训练 7质量较大的鸽子与质量较小的燕子在空中飞行，如果它质量较大的鸽子与质量较小的燕子在空中飞行，如果它们的动能相等，那么们的动能相等，那么()A燕子比鸽子飞得快燕子比鸽子飞得快 B鸽子比燕子飞得快鸽子比燕子飞得快 C燕子比鸽子飞得高燕子比鸽子飞得高 D鸽子比燕子飞得高鸽子比燕子飞得高A2021/9/2324物理物理
24、新课标（新课标（RJRJ）第十一章过关测试（二）第第十一章过关测试（二）第16题针对训练题针对训练 8据报道，一辆横穿铁路的拖拉机，因故障而停在铁道上，据报道，一辆横穿铁路的拖拉机，因故障而停在铁道上，此时从远处驶来一列火车，尽管司机及时采取紧急制动措施，此时从远处驶来一列火车，尽管司机及时采取紧急制动措施，但是缓慢行驶的列车还是将拖拉机撞但是缓慢行驶的列车还是将拖拉机撞“飞飞”了。了。这是因为火车这是因为火车的的()A动能很大动能很大B速度很大速度很大 C势能很大势能很大 D功率很大功率很大A2021/9/2325物理物理新课标（新课标（RJRJ）第十一章过关测试（二）第第十一章过关测试（二
25、）第17题针对训练题针对训练 9.如图如图118所示是研究所示是研究“物体动能的大小与哪些因素有物体动能的大小与哪些因素有关关”的实验装置。下列关于这个实验的说法正确的是的实验装置。下列关于这个实验的说法正确的是()A球的动能大小是从球被放的高度体现出来的球的动能大小是从球被放的高度体现出来的 B相同质量的球滚到水平面上时获得的动能相同相同质量的球滚到水平面上时获得的动能相同 C不同质量的球滚到水平面上时获得的速度相同不同质量的球滚到水平面上时获得的速度相同 D球从斜面滚到水平面上时重力势能转化为动能球从斜面滚到水平面上时重力势能转化为动能。D图图1182021/9/2326物理物理新课标（新
26、课标（RJRJ）阶段综合测试三（月考）第阶段综合测试三（月考）第8题针对训练题针对训练 10如图如图119所示，有一质量为所示，有一质量为10 kg的小球在桌面上滚的小球在桌面上滚动了动了10 cm后在空中沿弧线飞行了后在空中沿弧线飞行了1.5 m，最后落到地面上，桌，最后落到地面上，桌面到地面的距离是面到地面的距离是1 m，在小球运动的整个过程中，重力做了，在小球运动的整个过程中，重力做了 J的功。的功。98图图1192021/9/2327物理物理新课标（新课标（RJRJ）阶段综合测试三（月考）第阶段综合测试三（月考）第9题针对训练题针对训练 11体育课上两位同学进行爬杆比赛，假如他们先后从
27、同一体育课上两位同学进行爬杆比赛，假如他们先后从同一根杆的底端匀速爬到顶端。如果要粗略比较一下两人做功的大根杆的底端匀速爬到顶端。如果要粗略比较一下两人做功的大小，需要知道的物理量是小，需要知道的物理量是()A爬杆的速度爬杆的速度B爬杆的时间爬杆的时间 C两人的体重两人的体重 D杆的具体高度杆的具体高度C2021/9/2328物理物理新课标（新课标（RJRJ）阶段综合测试三（月考）第阶段综合测试三（月考）第12题针对训练题针对训练 12蹦床运动是一种深受青年人喜爱的运动。如图蹦床运动是一种深受青年人喜爱的运动。如图1110所示，当运动员从蹦床弹起后向上运动的过程中，其动能所示，当运动员从蹦床弹起后向上运动的过程中，其动能和重力势能的变化是和重力势能的变化是()A重力势能增大，动能减小重力势能增大，动能减小 B重力势能增大，动能增大重力势能增大，动能增大 C重力势能减小，动能减小重力势能减小，动能减小 D重力势能减小，动能增大重力势能减小，动能增大A图图11102021/9/23292021/9/2330