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1、
第十一章 功和機械能
全章預習知識點梳理
第一節(jié) 功
(一)功
1、做功的兩個必要因素:
(1)作用在物體上的力;
(2)物體在力的方向上通過的距離。
2、不做功的三種情況:
(1)有力無距離:“勞而無功”之一,如搬石頭未搬動;
(2)有力,也有距離,但力的方向和距離垂直:“勞而無功”之二,如手提水桶在水平面上走動。
(3)有距離無力:(“不勞無功”),如物體在光滑平面上自由滑動,足球踢一腳后運動;
3、功的計算:物體上的力與力的方向上通過距離的乘積。
公式 W=FS=Pt
各量單位—W:J(焦耳)F:N(牛頓) S:m(米) P:W(瓦
2、特) t:s(秒)
4、國際單位:將N·m稱為焦耳簡稱焦,符號(J) 1J=1 N·m
把一個雞蛋舉高1m ,做的功大約是0.5 J 。
5、公式應(yīng)用注意:
①分清哪個力對物體做功,計算時F就是這個力;
②公式中的S 一定是在力的方向上通過的距離,且與力對應(yīng)。
③功的單位“焦”(1?!っ?= 1焦)。
6、常見的功: 克服重力做功:W=Gh
克服阻力(摩擦力)做功:W=fs
(二) 功的原理:
使用任何機械都不省功
1、內(nèi)容:使用機械時,人們所做的功,都不會少于直接用手所做的功。
2、說明:①功的原理對于任何機械都適用。
3、②使用機械要省力必須費距離,要省距離必須費力,既省力又省距離的機械是沒有的。
③使用機械雖然不能省功,但人類仍然使用,是因為使用機械或者可以省力、或者可以省距離、也可以改變力的方向,給人類工作帶來很多方便。
④對于理想機械(忽略摩擦和機械本身的重力):人做的功(FS)= 直接用手對重物所做的功(Gh)
3、應(yīng)用:斜面
① 理想斜面:斜面光滑(不計摩擦)
②理想斜面遵從功的原理
③理想斜面公式:FL=Gh
其中—F:沿斜面方向的推力;L:斜面長;G:物重;h:斜面高度
④實際斜面:斜面粗糙(考慮摩擦)
若斜面與物體間的摩擦為f ,則:F
4、L=fL+Gh;這樣F做功FL就大于直接對物體做功Gh 。
第二節(jié) 功率
概念:單位時間內(nèi)做的功—P(單位:W)
1、公式:
2、單位:瓦特,簡稱瓦,符號W ,常用單位 kW ,MW, 馬力
換算:1kW=103W 1MW=106 W 1馬力=735W
3、物理意義:表示做功快慢的物理量(與機械效率無關(guān))。
某小轎車功率66kW,它表示:小轎車1s 內(nèi)做功66000J
4、機械中的功率
5、功率和機械效率是兩個不同的概念。他們之間沒有可比性。
(1)功率表示做功的快慢,即單位時間內(nèi)完成的功;
(2)機械效率表示機械做功的效率,即所做的總功中有多大比例的有
5、用功。
第三節(jié) 動能和勢能
能量:一個物體能夠做功,我們就說這個物體具有能。
①能量表示物體做功本領(lǐng)大小的物理量;能量可以用能夠做功的多少來衡量。
②一個物體“能夠做功”,并不是一定“要做功”,也不是“正在做功”或“已經(jīng)做功”。
如:山上靜止的石頭具有能量,但它沒有做功,也不一定要做功。
探究決定動能大小的因素
a、猜想:動能大小與物體質(zhì)量和速度有關(guān);
b、實驗研究—研究對象:小鋼球 方法:控制變量法
c、如何判斷動能大小?看小鋼球能推動木快做功的多少;
如何控制速度不變?使鋼球從同一高度滾下,則到達斜面底端時速度大小相同;
如何改變鋼球速
6、度?使鋼球從不同同高度滾下;
d、分析歸納:
保持鋼球質(zhì)量不變時結(jié)論:運動物體質(zhì)量相同時;速度越大動能越大;
保持鋼球速度不變時結(jié)論:運動物體速度相同時;質(zhì)量越大動能越大;
得出結(jié)論:物體動能與質(zhì)量和速度有關(guān);速度越大動能越大,質(zhì)量越大動能也越大。
機
械
能
勢能
重力
勢能
定義:物體由于被舉高而具有的能量
決定其大小的因素:
物體質(zhì)量越大、舉得越高(高度),重力勢能就越大
彈性
勢能
定義:發(fā)生彈性形變的物體具有的能量
決定其大小的因素:
物體彈性形變越大、彈性勢能就越大
動能
定義:物體由于運動而具有的能量
決定其大小的因素:
物體速度越大、
7、質(zhì)量越大,動能就越大
第4節(jié) 機械能及其轉(zhuǎn)化
1、機械能:動能和勢能統(tǒng)稱為機械能。
(1)理解
①有動能的物體具有機械能;
②有勢能的物體具有機械能;
③同時具有動能和勢能的物體具有機械能。
動能
轉(zhuǎn)化
轉(zhuǎn)化
勢能
彈性勢能
重力勢能
(1)動能和重力勢能間的轉(zhuǎn)化規(guī)律:
①質(zhì)量一定的物體,如果加速下降,則動能增大,重力勢能減小,重力勢能轉(zhuǎn)化為動能;
②質(zhì)量一定的物體,如果減速上升,則動能減小,重力勢能增大,動能轉(zhuǎn)化為重力勢能;
(2)動能與彈性勢能間的轉(zhuǎn)化規(guī)律:
①如果一個物體的動能減小,而另一個物體的彈性勢能增大,則動能轉(zhuǎn)化
8、為彈性勢能;
②如果一個物體的動能增大,而另一個物體的彈性勢能減小,則彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能。
3、動能與勢能轉(zhuǎn)化問題的分析
①首先分析決定動能大小、重力勢能(或彈性勢能)大小的因素——看動能和重力勢能(或彈性勢能)如何變化——質(zhì)量,速度,高度,彈性形變
②機械能守恒:如果除重力和彈力外沒有其他外力做功(即:沒有其他形式能量補充或沒有能量損失),則動能勢能轉(zhuǎn)化過程中機械能不變。
③人造地球衛(wèi)星的運動,近地點動能(速度)最大,勢能最小;遠地點勢能最大,動能(速度)最小,近地點向遠地點運動時,動能轉(zhuǎn)化為勢能,遠地點向近地點運動,勢能轉(zhuǎn)化為動能,整個過程機械能守恒。
④滾擺上升下落過程中,如
9、果不計空氣阻力,機械能守恒。上升動能轉(zhuǎn)化為重力勢能,下降重力勢能轉(zhuǎn)化為動能,最低點速度最大,動能最大,最高點重力勢能最大,動能最小,下降過程反之。
考慮空氣阻力,滾擺每次上升高度減小,機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
⑤題目中如果有“在光滑斜面上滑動”,“光滑”表示不計摩擦,沒有能量損失,此時機械能守恒。
4、水能和風能的利用
機械能的天然資源
風能
水能
攔河筑壩
海水潮汐
直接做功
發(fā)電
5、水電站的工作原理:
利用高處的水落下時把重力勢能轉(zhuǎn)化為動能,水的一部分動能轉(zhuǎn)移到水輪機,利用水輪機帶動發(fā)電機把機械能轉(zhuǎn)化為電能。
6、水電站修筑攔河大壩的目的是什么?
水電站修筑攔河大壩是為了提高水位,增大水的重力勢能,水下落時能轉(zhuǎn)化為更多的動能,通過發(fā)電機就能轉(zhuǎn)化為更多的電能。