《功和機械能》複習提綱

一、功

1．力學裏所說的功包括兩個必要因素：一是作用在物體上的力；二是物體在力的方向上通過的距離。

2．不做功的三種情況：有力無距離、有距離無力、力和距離垂直。

鞏固：☆某同學踢足球，球離腳後飛出10m遠，足球飛出10m的過程中人不做功。（原因是足球靠慣性飛出）。

3．力學裏規定：功等於力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積。公式：W=FS.

4．功的單位：焦耳，1J=1N·m.把一個雞蛋舉高1m，做的功大約是0.5J.

5．應用功的公式注意：①分清哪個力對物體做功，計算時F就是這個力；②公式中S一定是在力的方向上通過的距離，強調對應。③功的單位“焦”（牛·米=焦），不要和力和力臂的乘積（牛·米，不能寫成“焦”）單位搞混。

二、功的原理

1．內容：使用機械時，人們所做的功，都不會少於直接用手所做的功；即：使用任何機械都不省功。

2．說明：（請注意理想情況功的原理可以如何表述）

①功的原理是一個普遍的結論，對於任何機械都適用。

②功的原理告訴我們：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，是因爲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我們做題遇到的多是理想機械（忽略摩擦和機械本身的重力）理想機械：使用機械時，人們所做的功（FS）=直接用手對重物所做的功（Gh）.

3．應用：斜面

①理想斜面：斜面光滑；

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

如果斜面與物體間的摩擦爲f，則：FL=fL+Gh；這樣F做功就大於直接對物體做功Gh.

三、機械效率

1．有用功：定義：對人們有用的功。

公式：W(有用)＝Gh（提升重物）=W(總)－W(額)=ηW(總)

斜面：W(有用)=Gh

2．額外功：

定義：並非我們需要但又不得不做的功。

公式：W(額)=W(總)－W(有用)=G(動)h（忽略輪軸摩擦的動滑輪、滑輪組）

斜面：W(額)=fL

3．總功：定義：有用功加額外功或動力所做的功

公式：W(總)=W(有用)＋W(額)=FS= W(有用)/η

斜面：W(總)= fL+Gh=FL

4．機械效率：①定義：有用功跟總功的比值。

③有用功總小於總功，所以機械效率總小於1。通常用百分數表示。某滑輪機械效率爲60%表示有用功佔總功的60%。

④提高機械效率的方法：減小機械自重、減小機件間的摩擦。

5．機械效率的測量：

①原理：

②應測物理量：鉤碼重力G、鉤碼提升的高度h、拉力F、繩的自由端移動的距離S。

③器材：除鉤碼、鐵架臺、滑輪、細線外還需刻度尺、彈簧測力計。

④步驟：必須勻速拉動彈簧測力計使鉤碼升高，目的：保證測力計示數大小不變。

⑤結論：影響滑輪組機械效率高低的主要因素有：

A、動滑輪越重，個數越多則額外功相對就多。

B、提升重物越重，做的.有用功相對就多。

C、摩擦，若各種摩擦越大做的額外功就多。

繞線方法和重物提升高度不影響滑輪機械效率。

四、功率

1．定義：單位時間裏完成的功。

2．物理意義：表示做功快慢的物理量。

3．公式：

4．單位：主單位W；常用單位kW、mW 馬力

換算：1kW=10^3W 1mW=10^6 W 1馬力=735W.

某小轎車功率66kW，它表示：小轎車1s內做功66000J.

5．機械效率和功率的區別：

功率和機械效率是兩個不同的概念。功率表示做功的快慢，即單位時間內完成的功；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用功。　　

五、機械能　　

（一）動能和勢能

1．能量：一個物體能夠做功，我們就說這個物體具有能。

理解：①能量表示物體做功本領大小的物理量；能量可以用能夠做功的多少來衡量。

②一個物體“能夠做功”並不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已經做功”。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。

2．知識結構：

3．探究決定動能大小的因素：

①猜想：動能大小與物體質量和速度有關。

實驗研究：研究對象：小鋼球 方法：控制變量。

·如何判斷動能大小：看小鋼球能推動木塊做功的多少。

·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。

·如何改變鋼球速度：使鋼球從不同高度滾下。

③分析歸納：保持鋼球質量不變時結論：運動物體質量相同時；速度越大動能越大。

保持鋼球速度不變時結論：運動物體速度相同時；質量越大動能越大；

④得出結論：物體動能與質量和速度有關；速度越大動能越大，質量越大動能也越大。

練習：☆上表中給出了一頭牛漫步行走和一名中學生百米賽跑時的一些數據：分析數據，可以看出對物體動能大小影響較大的是速度。你判斷的依據：人的質量約爲牛的1/12，而速度約爲牛的12倍，此時動能爲牛的12倍，說明速度對動能影響大。

4．機械能：動能和勢能統稱爲機械能。

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。

（二）動能和勢能的轉化

1．知識結構：

2．動能和重力勢能間的轉化規律：

①質量一定的物體，如果加速下降，則動能增大，重力勢能減小，重力勢能轉化爲動能。

②質量一定的物體，如果減速上升，則動能減小，重力勢能增大，動能轉化爲重力勢能。

3．動能與彈性勢能間的轉化規律：

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，則動能轉化爲彈性勢能。

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，則彈性勢能轉化爲動能。

4．動能與勢能轉化問題的分析：

⑴首先分析決定動能大小的因素，決定重力勢能（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。

⑵還要注意動能和勢能相互轉化過程中的能量損失和增大──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），則動能勢能轉化過程中機械能不變。

⑶題中如果有“在光滑斜面上滑動”則“光滑”表示沒有能量損失──機械能守恆；“斜面上勻速下滑”表示有能量損失──機械能不守恆。

（三）水能和風能的利用

1．知識結構：

2．水電站的工作原理：利用高處的水落下時把重力勢能轉化爲動能，水的一部分動能轉移到水輪機，利用水輪機帶動發電機把機械能轉化爲電能。

練習：☆水電站修築攔河大壩的目的是什麼？大壩爲什麼要設計成上窄下寬？

答：水電站修築攔河大壩是爲了提高水位，增大水的重力勢能，水下落時能轉化爲更多的動能，通過發電機就能轉化爲更多的電能。