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功和机械能易错剖析  

2013-02-24 07:14:37|  分类: 物理教学 |  标签: |举报 |字号 订阅

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功和机械能易错剖析



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功和机械能易错剖析



功和机械能易错剖析
江苏丰县广宇学校 刘庆贺

功和机械能一章涉及的重点知识有功、功率的概念和计算,斜面和滑轮组的机械效率,动能、势能的影响因素及相互转化等。由于概念较多,且概念间相互交叉,再加上与滑轮组结合,很多同学常出错。

 

一、理解功的概念时出错

 

例1.(2010 苏州)一建筑工人用50N的水平推力推小车,使小车在水平地面上匀速前进了15m,小车受到的阻力为   N。撤去推力,小车仍然能继续向前运动0.5m,这是由于小车具有     。在上述小车前进15.5m的过程中,建筑工人对小车做的功为      J。

 

错解:50  惯性  775

 

错因:解答错在第三个空。认为工人对小车做的功中涉及的距离就是15.5m。实际上只有前15m是小车受推力而移动的距离,后0.5m小车虽然前进,但没有推力,自然推力不做功。因此整个过程工人对小车做的功为功和机械能易错剖析 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

正解:50  惯性  750

 

反思:要准确理解做功包括两个必要因素:一是物体要受到力的作用,二是物体要在这个力的方向上下通过一定的距离。所以下面三种情况下是不做功的:有力作用在物体上,但没有使物体移动,这个力就没有做功;由于惯性,物体做匀速直线运动而发生移动,没有力对物体做功;如果作用力和物体发生位置移动的方向垂直,说明物体没有在这个力方向上通过距离,那么这个力对物体也没有做功。

 

二、辨别功、功率、机械效率时出错

 

例2.(2010宜昌)关于功、功率和机械效率,下列说法正确的是(      )

   

A.机械效率越高的机械做功越快      B.机械效率越高的机械做功越多

 

C.功率越大的机械做功越快          D.功率越大的机械做功越多

 

错解:选A、B或D

 

错因:错选的原因是不能正确辨别功、功率和机械效率的关系。机械效率用有用功与总功的比值来反映。它与时间无关,因此不能反映做功的快慢。机械效率越高,表示总功相等时,机械做的有用功越多;或做相等的有用功时,总功小。功率用功与时间的比值来反映。功率大反映做功的快;或相等时间内做功多;再或者表示做相等的功用时少。

 

正解:C

 

反思:准确理解功、功率和机械效率的定义有助于我们理解三者的关系。功率和功之间没有直接的因果关系,功率大多只反应做功快,但时间短时做功不一定多。功和机械效率之间也没有直接的因果关系。功率和机械效率是完全无关的两个量,功率表示做功的快慢,而机械效率是有用功和总功的比值,它们是完全不同的。

 

三、使用动滑轮时几个关系出错

 

例3.(2010四川巴中)如图1所示,重为80N的物体M,在30N的拉力F作用下,以0.2m/s的速度在水平面上做匀速直线运动,此时弹簧秤的示数为        N,拉力F在5s内做的功W=      J,拉力的功率P=          W。(不计滑轮重,不计绳重,不计绳与滑轮之间的摩擦)

 

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错解:40   30(或60)   6(或12)

 

错因:做第一个空时,认为使用动滑轮能省一半力,所以弹簧秤的示数为物体重力80N的一半为40N。实际上此时因为是水平拉动物体,拉力与摩擦力有关,与物体重力无关。另外图中拉力作用在动滑轮的轴上,弹簧秤的示数应该是拉力的一半,即为15N。做第二空时,可以先计算物体移动的距离为1m,误认为拉力作用点移动的距离与物体相等,也有不少同学认为拉力作用点移动的距离是物体的二倍,导致功和功率计算错误。实际上,拉力作用点移动的距离是物体的一半。

 

正解:15   15   3

 

反思:

 

1.使用滑轮或滑轮组时,拉力不一定与物体重力有关。当竖直装配时,拉力与物体重力有关系;如果水平装配,拉力与摩擦力有关。

 

2.使用动滑轮不一定省力。动滑轮正常使用时(即物体挂在轴上,拉力在轮上)能省力;当物体在轮上,拉力在轴上(如本题中的情况)时,要费力。

 

3.拉力移动的距离与物体移动的距离不同。动滑轮省力使用时,要费一半距离;动滑轮费力使用时,能省一半距离。关于后一条这里介绍两种方法帮助大家理解:①拉力F移动的距离s1肯定与动滑轮移动的距离相同。假设动滑轮向右移动s1,则绕在其上的每股绳均应向右移动s1,即物体A应向右移动2s1。②用功的原理帮助理解。拉力F对动滑轮做的功为Fs1,动滑轮对物体A做的功为fs2(其中f为物体M受到的摩擦力,易知f=30N;s2为在拉力作用下,物体M移动的距离),由功的原理知:F s1= f s2,又F=2 f ,所以,s2=2s1。

 

四、判断机械能转化时出错

 

例4(2010烟台)过山车是一项非常惊险刺激的娱乐休闲活动。过山车时而从轨道的最低端上升到最高端,时而从最高端飞驰而下(2)。不计能量损失,下列说法正确的是(     )

 

A.a点机械能小于b点机械能

 

B.a点动能最大,b点势能最大,c点机械能最大

 

C.由a到b的过程中,动能减少,势能增大,机械能不变

 

D.由b到c的过程中,动能增大,势能减少,机械能变大

 

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错解:选A、B或D

 

错因:错选的原因是不能正确理解动能、势能和机械能的概念。从图上看出a是轨道最低端,b是最高端,c是下一个轨道的最高端。当过山车从轨道的最低端a上升到最高端b时,速度变小而高度增大。所以此过程中,动能减少,势能增大。由于不计能量损失,减少的动能全部变为增大的势能,所以机械能不变。

 

答案:C

 

反思:

 

1.动能和势能统称为机械能。动能和势能之间可以相互转化,动能转化为重力势能的标志是速度减小,所处的高度增加;重力势能转化为动能的标志是所处的高度减小,速度增大。

 

2.判断机械能是否变化的方法:①在动能和势能相互转化的过程中,如果没有机械能与其它形式的能之间的转化,即没有空气阻力和摩擦等原因造成的机械能的损失,机械能的总量是保持不变的。②在动能和势能相互转化的过程中,如果存在空气阻力和摩擦等,机械能的总量减小。③由“机械能=动能+势能”判断,若速度和高度不变,质量减小,则动能减小,势能减小,机械能也减小;若质量和速度不变,高度减小,则动能不变,重力势能减小,机械能减小。

 

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