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《功和机械能》学习指导  

2013-02-09 07:15:44|  分类: 物理教学 |  标签: |举报 |字号 订阅

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《功和机械能》学习指导



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《功和机械能》学习指导



《功和机械能》学习指导
山东威海新都中学  杨龙飞


  【知识要点】

 

  本章学习的重点是对功、功率含义的理解和计算,对机械能的理解,以及影响动能和势能大小因素、动能和势能之间的相互转化。

 

  1.理解做功的两个必要因素

 

  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。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:《功和机械能》学习指导 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间。我们要注意不做功的三种情况:

 

  ⑴物体受力,但物体没有在力的方向上通过距离,此情况叫“劳而无功”。

 

  ⑵物体移动了一段距离,但在此运动方向上没有受到力的作用(如物体因惯性而运动),此情况叫“不劳无功”。

 

  ⑶物体既受到力,又通过一段距离,但两者方向互相垂直(如起重机吊起货物在空中沿水平方向移动),此情况叫“垂直无功”。

 

  2.正确理解功率的含义

 

  功率是表示做功快慢的物理量。功率和功是两个不同的概念,做功多不一定做功快;反之,做功快不一定做功多。功率大,表示单位时间内做功多。从公式《功和机械能》学习指导 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间可知,相同的时间内做功多的,功率大;做相同的功,所用时间少的,功率大。

 

  由《功和机械能》学习指导 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间《功和机械能》学习指导 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间。物体在拉力《功和机械能》学习指导 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间的作用下,以速度《功和机械能》学习指导 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间沿拉力的方向做匀速直线运动,则拉力做功的功率等于力与物体速度的乘积。在功率《功和机械能》学习指导 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间一定时,力《功和机械能》学习指导 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间与速度《功和机械能》学习指导 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间成反比。汽车爬坡时,司机采取换挡的办法减小速度,以获得较大的牵引力。

 

  3.理解机械效率

 

  (1)定义:有用功跟总功的比值叫做机械效率。

 

  (2)公式:η = 《功和机械能》学习指导 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

  (3)机械效率总小于1。因为W总= W有+W额,由于额外功的存在,即W额>0,因此总功必定大于有用功,这就是机械效率一定小于1的原因。

 

  (4)比较滑轮组在不同使用情况下的机械效率

 

  对于同一个滑轮组,使用中提升不同的重物,其机械效率是不同的.提升重物多的机械效率就高,因为额外功基本一定,做的有用功越多,机械效率就越高。

 

  不同结构的滑轮组,在提升相同的重物,机械效率一般也不同。结构复杂的滑轮组所做的额外功多,因此做同样的有用功,其机械效率也就低。

 

  (5)提高滑轮组的机械效率,可以采用的办法:一是减轻机械自重;二是减小摩擦。
4.正确理解机械能

 

  一个物体能够做功,我们就说它具有能。“能够做功”指物体具有做功的本领;物体不一定正在做功。一个物体能够做的功越多,具有的能量越大。

 

  动能和势能都属于机械能。动能是物体运动时具有的能量;势能是存储着的能量,当物体被举高或发生形变时,它们便具有势能。它们虽然是两种不同形式的能量,但都属于机械能,或者说动能和势能是机械能的两种表现形式。一个物体可以既有动能,又有势能。

 

  物体在运动过程中,其速度、高度、弹性形变都可能发生变化,这时就可能伴随着能量的转化。不同形式的机械能是可以相互转化的,即:动能和重力势能之间可以相互转化,动能和弹性势能之间可以相互转化,重力势能和弹性势能之间也可以相互转化。

 

  【典型例题解析】

 

  [例1]某人用20N的力将重为15N的球推出去后,球在地面上滚动了10m后停下来,这个人对球所做的功为(    )

 

  A. 0J      B. 200J            C. 150J        D. 条件不足,无法计算

 

  解:D

 

  评析:理解功的计算公式中力与物体移动距离的关系是解题的关键。球的运动可分为两个阶段:其一是球出手前,人对球做了功,因为球在人的推力作用下,通过了一段距离,但这个距离不是10m,题目中也没有交代这个距离为多少,所以无法计算出推力对球做了多少功;其二是球离开人手在地面上滚动时,球不再受推力的作用而仅依靠惯性向前运动,人不再对球做功。

 

  [例2]一名举重运动员在3s内把质量为100kg的杠铃举高1.8m,则此过程中该运动员做功的功率是        W。(g取10N/kg)

 

  解:由功的计算公式W=FS可知,力对物体做功的多少只与该力的大小及物体在力的方向上移动的距离有关。由题意可知,举重运动员举起杠铃所做的功主要是克服杠铃的重力做功,所以W=FS=Gh,式中的G是杠铃的重力,h是杠铃被举起的高度,W=Gh=mgh=100kg×10N/kg×1.8m=1.8×103J。在这个过程中该运动员做功的功率是P=W/t=1.8×103J/3s=600W。

 

  评析:本题主要考查功、功率的计算,解答此题的关键是弄清各物理量之间的联系,并熟练掌握它们之间的相互变换。

 

  [例3]跳伞运动员在匀速下落过程中,下列说法正确的是

 

  A.势能增大,动能减小,机械能不变

 

  B.势能减小,动能不变,机械能减小

 

  C.势能减小,动能增大,机械能不变

 

  D.势能增大,动能不变,机械能增大

 

  解:因为跳伞运动员的质量是一定的,而且是匀速下落,说明运动员的速度不变,所以运动员的动能不变;又因为跳伞运动员的高度不断减小,所以它的重力势能不断减小,因此,跳伞运动员的机械能减小。所以答案是B。

 

  评析:动能和势能的转化问题是学习中的一个难点。在解释“跳伞运动员在匀速下落过程中”这个问题时,常常认为在此过程中,跳伞运动员的重力势能转化为动能,其实此过程跳伞运动员的动能不变,不属于动能和势能转化的现象,而是机械能转化为内能的现象。同学们应针对题设的物理情景进行分析,挖掘已知条件和隐含条件,找到其联系,从而做出正确的答案。


 




 

 

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