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1、第四章第四章机械能和能源机械能和能源一功一功1、功的计算、功的计算W=FScos（只适用恒力的功）只适用恒力的功）力对物体所做的功等于力的大小、位移的大小力对物体所做的功等于力的大小、位移的大小以及力和位移夹角的余弦的乘以及力和位移夹角的余弦的乘积。积。功的单位：焦耳（牛功的单位：焦耳（牛*米）米）2、功是标量但功有正负之分功是标量但功有正负之分 900、做正功、做正功、900、做负功。、做负功。当当=90时，时，cos=0，W=0.力对物体不做功。力对物体不做功。3.在下列情况中，推力做功最多的是在下列情况中，推力做功最多的是A10N的水平力推一质量为的水平力推一质量为m的物体，在的物体，在
2、光滑水平面上前进光滑水平面上前进1mB5N的水平力推一质量为的水平力推一质量为2m的物体在光的物体在光滑水平面上前进滑水平面上前进2mC10N的水平力推一质量为的水平力推一质量为2m的物体，的物体，在摩擦因数为在摩擦因数为的水平面上前进的水平面上前进1mD5N的水平力推一质量为的水平力推一质量为m的物体，在的物体，在光滑水平面上前进光滑水平面上前进3mD二、动能、势能二、动能、势能1、能的概念：粗浅地说、能的概念：粗浅地说,如果一个物体如果一个物体能够对外界做功能够对外界做功,我们就说物体具有能我们就说物体具有能量量,如流动的河水能够推动水轮机而做如流动的河水能够推动水轮机而做功，举到高处的铁
3、锤下落时能够把木功，举到高处的铁锤下落时能够把木状打进土里而做功，流动的河水、举状打进土里而做功，流动的河水、举高的铁锤都具有能量高的铁锤都具有能量。2、动能的概念：物体由于运动具有的动能的概念：物体由于运动具有的能量叫做动能。动能是描述物体运动能量叫做动能。动能是描述物体运动状态的物理量。状态的物理量。3、动能的表达式是：、动能的表达式是：物体动能的大小等于它的质量与它的速物体动能的大小等于它的质量与它的速度平方乘积的一半。因速度具有相对度平方乘积的一半。因速度具有相对性，从而动能也具有相对性。性，从而动能也具有相对性。动能是标量，只有大小，没有方向。单动能是标量，只有大小，没有方向。单位是
4、位是“焦耳焦耳”。4.重力势能重力势能受重力作用的物体具有与它的高度有关受重力作用的物体具有与它的高度有关的能称为重力势能的能称为重力势能.Ep=mgh因为因为h具有相对性，重力势能也具有相对具有相对性，重力势能也具有相对性。因此要取一个性。因此要取一个零势能面零势能面5、弹性势能、弹性势能发生形变的物体，在恢复原状时都能够发生形变的物体，在恢复原状时都能够对外界做功，因而具有能量，这种能量对外界做功，因而具有能量，这种能量叫做叫做弹性势能。弹性势能。4、下列说法正确的是、下列说法正确的是（）A.能就是功能就是功,功就是能功就是能;B.做功越多做功越多,物体的能就越大物体的能就越大;C.外力对
5、物体不做功外力对物体不做功,这个物体就没有能量这个物体就没有能量;D.能量转化的多少可用功来量度能量转化的多少可用功来量度.D练练习习5、两物体质量比为、两物体质量比为1:4,速度比为速度比为4:1,则两个则两个物体的动能比物体的动能比（）A.1：1 B.1:4 C.4:1 D.2:1C6、关于重力势能的说法、关于重力势能的说法,正确的有正确的有:A.重力势能只由重物决定重力势能只由重物决定;B.重力势能不能有负值重力势能不能有负值;C.重力势能的大小是相对的重力势能的大小是相对的;D.物体克服重力做的功等于势能的增加物体克服重力做的功等于势能的增加.CD7、井深、井深8m,井上支架高井上支架
6、高2m,在支架在支架上用一根上用一根3m长的绳子系住一个重长的绳子系住一个重100N的物体的物体,则物体的重力势能是则物体的重力势能是(以地面为参考面以地面为参考面).A.100J;B.700J;C.-100J;D.无法确定无法确定.C三：动能定理：三：动能定理：1、内容：合力所做的功等于物体动能的变化。、内容：合力所做的功等于物体动能的变化。W合合=Ek=Ek末末-Ek初初或：或：W合合=2、推导：、推导：动能定理说明外力功是物体动能变化的量动能定理说明外力功是物体动能变化的量度，其外力可以是一个力，也可以是几个力度，其外力可以是一个力，也可以是几个力的合力；外力可以是动力，也可以是阻力。的
7、合力；外力可以是动力，也可以是阻力。3、应用动能定理进行解题的步骤：、应用动能定理进行解题的步骤：确定研究对象确定研究对象,明确它的运动过程明确它的运动过程;并建立并建立好模型。好模型。分析物体在运动过程中的受力情况分析物体在运动过程中的受力情况,明确明确各个力是否做功各个力是否做功,是正功还是负功是正功还是负功;明确起始状态和终了状态的动能明确起始状态和终了状态的动能(可分段、可分段、亦可对整个运动过程亦可对整个运动过程).用用W总总=Ek=Ek2-Ek1列方程求解列方程求解.练习练习8、下列关于运动物体所受的合外力、合外、下列关于运动物体所受的合外力、合外力做功和功能力做功和功能 变化的关
8、系正确的是：变化的关系正确的是：A.如果物体所受的合外力为零如果物体所受的合外力为零,那么那么,合外力合外力对物体做的功一定为零对物体做的功一定为零;B.如果合外力对物体所做的功为零如果合外力对物体所做的功为零,则合外则合外力一定为零力一定为零;C.物体在合外力作用下作变速运动物体在合外力作用下作变速运动,动能一动能一定变化定变化;D.物体的动能不变物体的动能不变,所受的合外力必定为零所受的合外力必定为零.A9、关于做功和物体动能变化的关系、关于做功和物体动能变化的关系,不正不正确的是确的是()A.只有动力对物体做功只有动力对物体做功,物体的动能增加物体的动能增加;B.只有物体克服阻力做功只有
9、物体克服阻力做功,它的动能减少它的动能减少;C.外力对物体做功的代数和等于物体的末外力对物体做功的代数和等于物体的末动能与初动能之差动能与初动能之差;D.动力和阻力都对物体做功动力和阻力都对物体做功,物体的动能一物体的动能一定变化定变化.C10、一个物体沿着高低不平的曲面做匀、一个物体沿着高低不平的曲面做匀速率运动速率运动,在下面几种说法中在下面几种说法中,正确的是正确的是:()A.动力做的功为零动力做的功为零;B.动力做的功不为动力做的功不为零零;C.动力做功与阻力做功的代数和为零动力做功与阻力做功的代数和为零;.D.合力做的功为零合力做的功为零.C D11、某人用手将、某人用手将1kg的物
10、体由静止向的物体由静止向上提起上提起1m,这时物体的速度为这时物体的速度为2m/s,则手对物体做的功是则手对物体做的功是A.2JB.10JC.12JD.8JC四:机械能守恒定律1.机械能机械能E的概念的概念:动能、弹性势能和重力动能、弹性势能和重力势能统称机械能势能统称机械能.即即:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2.2.证明证明:3.机械能守恒定律机械能守恒定律:内容内容:如果没有摩擦力和介质如果没有摩擦力和介质阻力阻力,物体只发生动能和势能的相互转化时物体只发生动能和势能的相互转化时,机械机械能的总量保持不变能的总量保持不变,*或者说在只有重力和系统内或者说在只有重力和系统内弹力做功的情况下弹
11、力做功的情况下,物体的动能和势能发生相互物体的动能和势能发生相互转化转化,但机械能的总量保持不变但机械能的总量保持不变4.机械能守恒条件机械能守恒条件:只有重力和系统内相只有重力和系统内相互作用弹力做功互作用弹力做功.5.注意注意:只有重力和系统内相互作用弹力只有重力和系统内相互作用弹力做功时做功时,只是系统内动能和势能的相互只是系统内动能和势能的相互转化转化,系统机械能守恒系统机械能守恒.如果其它力做功如果其它力做功,则说明系统的机械能和系统外的能有转则说明系统的机械能和系统外的能有转化化,系统机械能不守恒系统机械能不守恒,如果所有力但都如果所有力但都不做功不做功,系统动能和势能均不发生变化
12、系统动能和势能均不发生变化,系统机械能还是守恒的系统机械能还是守恒的.公式公式:E1=E2或或Ek=-Ep.12.在下列运动过程中在下列运动过程中,物体的机械能不守物体的机械能不守恒的是恒的是:A.物体沿圆弧匀速下滑过程中物体沿圆弧匀速下滑过程中;B.物体沿光滑曲面自由下滑过程中物体沿光滑曲面自由下滑过程中;C.人造卫星沿椭圆轨道绕地球运动的过人造卫星沿椭圆轨道绕地球运动的过程中程中;D.圆锥摆的摆球在水平面内做匀速圆周圆锥摆的摆球在水平面内做匀速圆周运动的过程中运动的过程中.练习练习A13.物体在地面附近以物体在地面附近以2m/s2的加速度的加速度匀减速竖直上升，则在上升过程中，匀减速竖直上
13、升，则在上升过程中，物体的机械能的变化是物体的机械能的变化是()A.不变不变B.减少减少C.增大增大D.无法确定无法确定B14.在下列情况中在下列情况中,物体的机械能不守恒的是物体的机械能不守恒的是:A.手榴弹在空中飞行过程中手榴弹在空中飞行过程中(不计空气阻不计空气阻力力);B.子弹射入放在光滑水平面上的木块的过子弹射入放在光滑水平面上的木块的过程中程中;C.细绳的一端系一小球细绳的一端系一小球,绳的另一端固定绳的另一端固定,使小球在竖直平面内做圆周运动使小球在竖直平面内做圆周运动;D.小球落到竖直放置的弹簧上之后运动过小球落到竖直放置的弹簧上之后运动过程中的小球程中的小球;方法方法:用做功
14、来判定用做功来判定(一般对一个物体一般对一个物体),用能量用能量转换来判定转换来判定(常用于系统常用于系统)B15.物体由距地面物体由距地面h高处自由下落，不计高处自由下落，不计空气阻力，当物体下降过程中到达某空气阻力，当物体下降过程中到达某一位置时，它的动能为势能的一位置时，它的动能为势能的2倍，则倍，则这一位置离地面的高度为这一位置离地面的高度为(设地面为零设地面为零势面势面)A.hhhhB.C.D.C解：解：Ek1+Ep1=Ek2+Ep2.mgh=2mgH+mgH16.以以10m/s的速度从的速度从10m高的塔上抛高的塔上抛出一个石子出一个石子,石子落地时的速度大小石子落地时的速度大小是
15、是(不计空气阻力不计空气阻力)A.10m/sB.14.1m/sC.17.3m/sD.无法确定无法确定,因为不知道石子质量和因为不知道石子质量和抛出方向抛出方向C17.下列关于机械能守恒的说法中下列关于机械能守恒的说法中,正确的是正确的是A.若只有重力做功若只有重力做功,则物体机械能一则物体机械能一定守恒定守恒B.若物体的机械能守恒若物体的机械能守恒,一定是重力一定是重力做功做功C.物体合外力不为零物体合外力不为零,机械能一定守机械能一定守恒恒D.物体的合外力不为零物体的合外力不为零,机械能也可机械能也可以守恒以守恒AD1、能量有各种不同的形式、能量有各种不同的形式.课本课本74页页2、能量之间
16、的互相转化和、能量之间的互相转化和做功之间的关系做功之间的关系分析以下例子中能的转化和做功的过程之分析以下例子中能的转化和做功的过程之间的关系间的关系例如：例如：a.举重运动员把重物举起来；举重运动员把重物举起来；b.被压缩的弹簧放开时把一个小球弹出去；被压缩的弹簧放开时把一个小球弹出去；c.列车在机车的牵引下加速运动；列车在机车的牵引下加速运动；d.起重机提升重物。起重机提升重物。五、能量、能量转化和守恒定律五、能量、能量转化和守恒定律由上可知：做功的过程就是能量转化的由上可知：做功的过程就是能量转化的过程，做了多少功就有多少能量发生了过程，做了多少功就有多少能量发生了转化。即功是能转化的量
17、度转化。即功是能转化的量度.3、能量守恒定律、能量守恒定律 能量既不会凭空产生，也不会凭空消能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化成另一种形失，它只能从一种形式转化成另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中其总量不变，这在转化或转移的过程中其总量不变，这就是就是能量守恒定律。能量守恒定律。公式公式E1=E24.能量转化和转移的方向性阅读课本能量转化和转移的方向性阅读课本77页。页。练习练习18.下列关于功和能的说法，正确的是：下列关于功和能的说法，正确的是：A功就是能量功就是能量B功是能量的量度功是能量的量度C做功过
18、程是能量转化的过程做功过程是能量转化的过程D功是能量变化的量度功是能量变化的量度CD六六.功率功率 1.功率是反映做功快慢的物理量。功跟功率是反映做功快慢的物理量。功跟完成这些功所用时间的比值，叫做完成这些功所用时间的比值，叫做功率功率。功率的功率的定义式定义式是：是：2.功率的功率的单位单位：在国际单位制中为：在国际单位制中为瓦特瓦特，简称简称瓦瓦。符号是。符号是W。1W=1J/s，而，而kW的单的单位也很常用，位也很常用，1kW=1000W 功率的功率的另一种表示式另一种表示式：P=Fv3、平均功率和瞬时功率、平均功率和瞬时功率若若F为恒力，根据为恒力，根据P=Fv（或（或P=Fvcos）
19、，），v为时间为时间t内的平均速度，内的平均速度，W为时间为时间t内所做的功，则内所做的功，则P为为平均功率平均功率。若若V是即时速度计算的是即时功率。是即时速度计算的是即时功率。计算的计算的是是平均功率平均功率当时间当时间t趋近于趋近于0时，平均功率就趋近时，平均功率就趋近于于即时功率即时功率。注意注意：在变力对物体做功时，物体在：在变力对物体做功时，物体在做变速运动情况下，做变速运动情况下，P=Fvcos仍成立适仍成立适用，用，F和和v分别是某一时刻的力和即时速度。分别是某一时刻的力和即时速度。P=Fvcos表示该时刻的即时功率。表示该时刻的即时功率。3、额定功率和实际功率、额定功率和实际
20、功率 额定功率额定功率是发动机正常工作时的最大输是发动机正常工作时的最大输出功率，通常在发动机铭牌及说明书中标出功率，通常在发动机铭牌及说明书中标明。明。实际功率实际功率是发动机工作时实际的输出功是发动机工作时实际的输出功率。特殊情况下发动机的实际功率可以小于率。特殊情况下发动机的实际功率可以小于或大于额定功率，正常情况下等于额定功率，或大于额定功率，正常情况下等于额定功率，但不允许超过额定功率。但不允许超过额定功率。当发动机以额定功率工作时，由当发动机以额定功率工作时，由P=Fvcos可知，动力（牵引力）跟速度成反比。要增可知，动力（牵引力）跟速度成反比。要增大动力，则需减小行驶速度。大动力
21、，则需减小行驶速度。注意：机车的功率即为注意：机车的功率即为牵引力牵引力的功率的功率练习练习19.质量为质量为5103Kg的汽车，在水平公路上的汽车，在水平公路上由静止开始做匀由静止开始做匀加速直线运动，加速度加速直线运动，加速度为为2m/s2，所受阻力是所受阻力是1.0103N，汽车汽车在第在第1秒末即时功率是秒末即时功率是A.22KWB.20KWB.C.11KWD.2KWA解：Ff=ma F=f+maP=FV =(f+ma)V20.一个物体在相同的水平恒力作用下，由一个物体在相同的水平恒力作用下，由静止开始运动。先静止开始运动。先后分别在沿光滑水平面后分别在沿光滑水平面和粗糙水平面上移动相同的距离。力和粗糙水平面上移动相同的距离。力做的做的功分别为功分别为W1和和W2，末态的功率分别为末态的功率分别为P1和和P2，则则A.W1W2，P1=P2B.W1=W2，P1P2D.W1P2C21.长长4m重重500N的钢管横放在水平地面上，的钢管横放在水平地面上，若在若在2秒内将其一端缓慢匀速地向上抬高秒内将其一端缓慢匀速地向上抬高2m，则做功的平均功率是则做功的平均功率是A.1000WB.500WC.250WD.125WCP=mgh/t h=1m