《功和机械能》复习提纲

一、功 

　　1．力学里所说的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。 

　　2．不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。 

　　巩固：☆某同学踢足球，球离脚后飞出10m远，足球飞出10m的过程中人不做功。（原因是足球靠惯性飞出）。 

　　3．力学里规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。公式：W=FS。 

　　4．功的单位：焦耳，1J=1N·m。把一个鸡蛋举高1m，做的功大约是0．5J。 

　　5．应用功的公式注意：①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；②公式中S一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。③功的单位“焦”（牛·米=焦），不要和力和力臂的乘积（牛·米，不能写成“焦”）单位搞混。 

　　二、功的原理 

　　1．内容：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：使用任何机械都不省功。 

　　2．说明：（请注意理想情况功的原理可以如何表述？） 

　　①功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。

　　②功的原理告诉我们：使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。 

　　③使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。 

　　④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）理想机械：使用机械时，人们所做的功（FS）=直接用手对重物所做的功（Gh）。 

　　3．应用：斜面 

　　①理想斜面：斜面光滑； 

　　②理想斜面遵从功的原理； 

　　③理想斜面公式：FL=Gh，其中：F：沿斜面方向的推力；L：斜面长；G：物重；h：斜面高度。 

　　如果斜面与物体间的摩擦为f，则：FL=fL+Gh；这样F做功就大于直接对物体做功Gh。 

　　三、机械效率 

　　1．有用功：定义：对人们有用的功。 

　　公式：W_有用＝Gh（提升重物）=W_总－W_额=ηW_总 

　　斜面：W_有用=Gh 

　　2．额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功。 

　　公式：W_额=W_总－W_有用=G_动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组） 

　　斜面：W_额=fL

　　3．总功：定义：有用功加额外功或动力所做的功 

　　公式：W_总=W_有用＋W_额=FS= W_有用／η 

　　斜面：W_总= fL+Gh=FL 

　　4．机械效率：①定义：有用功跟总功的比值。 

　　②公式：  

　　斜 面：  

　　定滑轮：

　　动滑轮： 

　　滑轮组： 

　　③有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。通常用百分数表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。 

　　④提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。 

　　5．机械效率的测量：

　　①原理： 

　　②应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S。 

　　③器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。 

　　④步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。 

　　⑤结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有： 

　　A、动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。 

　　B、提升重物越重，做的有用功相对就多。 

　　C、摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。 

　　绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。 

　　四、功率 

　　1．定义：单位时间里完成的功。 

　　2．物理意义：表示做功快慢的物理量。 

　　3．公式： 

　　4．单位：主单位W；常用单位kW mW 马力。 

　　换算：1kW=10³W  1mW=10⁶ W  1马力=735W。 

　　某小轿车功率66kW，它表示：小轿车1s内做功66000J。

　　5．机械效率和功率的区别： 

　　功率和机械效率是两个不同的概念。功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功；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有用功。

　　五、机械能 

　　（一）动能和势能 

　　1．能量：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能。

　　理解：①能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量。

　　②一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已经做功”。如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功。也不一定要做功。

　　2．知识结构：

　　3．探究决定动能大小的因素： 

　　①猜想：动能大小与物体质量和速度有关。 

　　实验研究：研究对象：小钢球  方法：控制变量。

　　·如何判断动能大小：看小钢球能推动木块做功的多少。

　　·如何控制速度不变：使钢球从同一高度滚下，则到达斜面底端时速度大小相同。

　　·如何改变钢球速度：使钢球从不同高度滚下。

　　③分析归纳：保持钢球质量不变时结论：运动物体质量相同时；速度越大动能越大。

　　保持钢球速度不变时结论：运动物体速度相同时；质量越大动能越大；

　　④得出结论：物体动能与质量和速度有关；速度越大动能越大，质量越大动能也越大。

　　练习：☆上表中给出了一头牛漫步行走和一名中学生百米赛跑时的一些数据：分析数据，可以看出对物体动能大小影响较大的是速度。你判断的依据：人的质量约为牛的1/12，而速度约为牛的12倍，此时动能为牛的12倍，说明速度对动能影响大。

　　4．机械能：动能和势能统称为机械能。

　　理解：①有动能的物体具有机械能；②有势能的物体具有机械能；③同时具有动能和势能的物体具有机械能。

　　（二）动能和势能的转化

　　1．知识结构：

　　2．动能和重力势能间的转化规律：

　　①质量一定的物体，如果加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能。

　　②质量一定的物体，如果减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。

　　3．动能与弹性势能间的转化规律：

　　①如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能。

　　②如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。

　　4．动能与势能转化问题的分析：

　　⑴首先分析决定动能大小的因素，决定重力势能（或弹性势能）大小的因素──看动能和重力势能（或弹性势能）如何变化。

　　⑵还要注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大──如果除重力和弹力外没有其他外力做功（即：没有其他形式能量补充或没有能量损失），则动能势能转化过程中机械能不变。

　　⑶题中如果有“在光滑斜面上滑动”则“光滑”表示没有能量损失──机械能守恒；“斜面上匀速下滑”表示有能量损失──机械能不守恒。

　　（三）水能和风能的利用

　　1．知识结构：

　　2．水电站的工作原理：利用高处的水落下时把重力势能转化为动能，水的一部分动能转移到水轮机，利用水轮机带动发电机把机械能转化为电能。

　　练习：☆水电站修筑拦河大坝的目的是什么？大坝为什么要设计成上窄下宽？

　　答：水电站修筑拦河大坝是为了提高水位，增大水的重力势能，水下落时能转化为更多的动能，通过发电机就能转化为更多的电能。