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第2节 功和能,一、机械功的原理 阅读教材第89页“机械功的原理”部分,初步知道输入功、输出功和损失功的概念。知道机械功的原理。 1.输入功、输出功和损失功：,动力,有用阻力,额外阻力,2.机械功的原理 使用任何机械时,_对机械所做的功总是等于机械克服_所做的功。也就是说，使用任何机械都_。 思维拓展 任何机械都不能省功，人们为何要使用简单机械呢？ 答案 使用任何机械虽然都不能省功，但可以省力或省位移，改变人的工作方式和劳动强度，提高工作效率。,动力,阻力,不省功,二、做功和能的转化 阅读教材第910页“做功和能的转化”部分。了解能的概念，功和能之间的关系。 1.能的概念：如果一个物体能够对别的物体_，我们就说这个物体具有_。 2.功和能之间的关系：做功的过程就是_转化的过程。做了多少功，就表示有多少能从一种_转化为另一种形式。因此，功是_转化的量度。 3.机械做功的本质：做功的机械是传递能量、实现_的装置。机械做功，只能将能量从一个物体_到另一个物体，或者将一种形式的能量_为另一种形式的能量。,做功,能量,能量,形式,能量,能量转化,转移,转化,思考判断 (1)能够做功的物体具有能量。( ) (2)机械可以对外做功是因为机械可以产生能量。( ) (3)能量的转化并不一定需要做功来完成。( ) 答案 (1) (2) (3),对机械功原理的理解,要点归纳 1.功的原理的表达式 (1)不使用机械时：W输入W输出(或W动W阻)。 (2)使用机械时：W动W阻W有用W额外(或W输入W输出W损失)。 (3)功的意义 W动W总表示动力对机械做的功； W阻表示机械克服所有阻力做的功； W有用W输出表示机械克服有用阻力做的功； W额外W损失表示机械克服额外阻力做的功。,2.不省功的两层含义 (1)等于(即理想机械)，是指使用机械做的功与不使用机械而直接用手所做的功是相等的。 (2)大于，即费功(即非理想机械)，是指使用机械做的功比不使用机械而直接用手所做的功多。,3.机械在生活中的应用 (1)省力机械：千斤顶、螺丝刀、斜面、钳子、扳手、开瓶器等。 (2)省位移的机械：自行车、理发剪、筷子、鱼竿等。 (3)不省力也不省位移，只改变工作方式的机械：定滑轮、等臂杠杆等。,精典示例 例1 如图1所示，通过一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，将一重物匀速提高2 m，已知重物的质量为100 kg，动滑轮自身的质量为1 kg，绳的质量和摩擦均不计，(g取10 m/s2)求：,图1,(1)人的拉力大小及拉力做的功；(计算结果保留四位有效数字) (2)该机械的有用功和额外功。 解析 (1)由题意知，动滑轮和重物的整体受力平衡，而整体向上的方向有三根绳子承担，即3FG1G21 010 N,要使重物升高2 m，绳的作用点的位移s3h6 m 拉力做的功WFFs2 020 J。 (2)该机械是为了将重物提升2 m 所以有用功为W有用G1h1 0002 J2 000 J 而提升过程中，克服动滑轮的重力做功是不可避免的，这是额外的，所以额外功W额外G2h102 J20 J。 答案 (1)336.7 N 2 020 J (2)2 000 J 20 J,应用机械功的原理解题时应注意的问题 (1)通过对研究对象的受力分析，确定动力和阻力，区分有用阻力和无用阻力(或额外阻力)。 (2)通过过程的分析或效果的分析确定各力作用下的位移。 (3)根据功的定义式求解各力所做的功，根据机械功的原理列方程求解。,针对训练1 如图2所示，甲、乙、丙三位建筑工人用三种不同的方法把水泥从一楼运到三楼，根据图中的数据分析，这三种方法中：,图2,(1)所做的有用功分别是多少？ (2)哪种方法所做的总功最多，是多少？哪种方法所做的总功最少，是多少？ 解析 (1)甲、乙、丙三位工人都是将重为400 N的水泥运到三楼，有用阻力相同，都为水泥的重力，故三人所做的有用功都为W有用G水泥h4006 J2 400 J。 (2)工人甲做的总功为W甲(G水泥G桶G人)h(40020400)6 J4 920 J 工人乙做的总功为W乙(G水泥G桶G滑轮)h(4002010)6 J2 580 J 工人丙做的总功为W丙(G水泥G口袋G滑轮)h(400510)6 J2 490 J 可见，工人甲做的总功最多，为4 920 J，工人丙做的总功最少，为2 490 J。 答案 见解析,做功与能量转化的关系,要点归纳 1.功与能之间的关系,2.功与能的区别 (1)能量是表征物体具有做功本领的物理量，是状态量。 (2)功描述了力的作用效果在空间上的累积，反映了物体受力并运动的效果，是过程量。,3.对功能关系的理解 (1)做功的过程就是能量转化的过程，能量转化的过程也就是做功的过程。 (2)做功与能量转化的数值相等，即做了多少功，就有多少能量发生了转化。因此，可以用做功的多少来量度能量转化的多少，反之，也可用能量转化的多少来计算做功的多少，功是能转化的量度。 (3)功与能并不等同，功只是反映了能量转化的多少，但不能认为物体对外做的功等于物体具有的能量。,精典示例 例2 (多选)如图3所示为撑竿跳高运动的几个阶段：助跑、撑竿起跳、越横竿。下面定性地说明在这几个阶段中能量的转化情况，其中正确的是( ),图3,A.运动员助跑阶段，身体中的化学能转化为运动员和竿的动能 B.起跳阶段，运动员的动能和身体中的化学能转化为运动员的重力势能，使人体升高 C.起跳阶段，运动员的动能和身体中的化学能转化为运动员的重力势能和竿的弹性势能，使人体升高 D.运动员上升越过横竿后，运动员的重力势能转化为动能 解析 助跑阶段：运动员做功将自身化学能转化为运动员和竿的动能，A正确；起跳阶段：运动员的动能和身体中的化学能转化为运动员的重力势能和竿的弹性势能，B错误，C正确；运动员上升越过横竿后，其重力势能转化为动能，D正确。 答案 ACD,功能关系问题应注意的四个方面 (1)做功的过程一定伴随着能量的转化，做了多少功就有多少能量发生了转化，做功的多少反映的是能量转化的多少，绝不是能量的多少。 (2)某种形式的能量减少，必然存在其他形式的能量增加，减少的能量与增加的能量一定相等。 (3)某个物体的能量减少，必然存在其他物体的能量增加，且减少的能量与增加的能量一定相等。 (4)能的基本性质就是不同形式的能量间可发生相互转化，并且转化过程中能的总量不变。,针对训练2 (多选)关于功和能，下列说法正确的是( ) A.功就是能，功可以转化为能 B.做功越多，物体具有的能不一定越大 C.能量转化中，做的功越多，能量转化越多 D.功是物体能量转化的量度 解析 功是能量转化的量度，是过程量，能是状态量，A错误，C、D正确；功量度的是物体转化的能量，不能量度物体全部的能量，B正确。 答案 BCD,
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