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第十一章机械功与机械能,本章知识梳理,思维导图,1.生活、生产中机械功的含义（理解）；2.功；做功的过程就是能量转化或转移的过程（认识）3.功率在实际中的应用（认识）；4.机械功和功率：能用机械功公式、功率公式进行简单计算（认识）；5.机械效率：理解有用功、额外功和总功（了解）；6.机械使用的历史发展过程；机械的使用对社会发展的作用（认识）；7.动能和势能及其转化；机械能和其他形式能的转化（理解）.,考纲要求,一、功:作用在物体上的_，使物体在_的方向上移动了一段距离，就说这个力对物体做了功.1.做功的两个必要因素：（1）作用在物体上的_.（2）物体在力的方向上通过了_.,知识梳理,力,力,力,距离,2.不做功的三种情况：（1）有力无距离：如搬石头未搬动.（2）有力，也有距离，但力的方向和距离垂直：如手提水桶在水平面上走动.（3）有距离无力：如踢足球后球离开脚之后的运动过程中，脚对球不做功.,知识梳理,3.功的计算：物体上的力与力的方向上通过距离的_.公式：W=Fs=Pt.各量单位：WJ（焦耳），FN（牛顿），sm（米），PW（瓦特），ts（秒）.4.国际单位：将Nm称为_,简称_，符号(_).1J=1Nm.,知识梳理,乘积,焦耳,焦,J,公式应用注意：分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；公式中的s一定是在力的方向上通过的距离，且与力对应；功的单位“焦”（1牛米=1焦）.二、功的原理：使用任何机械都不能_.1.说明：(1)功的原理对于任何机械都适用.,知识梳理,省功,(2)使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的.(3)使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力，或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便.(4)对于理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）：人做的功（Fs）=直接对重物所做的功（Gh）.,知识梳理,2.举例：(1)斜面光滑（不计摩擦）：沿斜面的拉力做的功等于直接把重物提升h做的功，即：FL=Gh.(2)实际斜面：斜面粗糙（考虑摩擦）若斜面与物体间的摩擦力为f，则：FL=fL+Gh；这样F做的功FL就大于直接对物体做的功Gh.,知识梳理,三、功率：_和_的比值.1.公式：P=Fv.2.单位：瓦特，简称瓦，符号W，常用单位kW，MW；换算：1kW=103W，1MW=106W.3.物理意义：表示做功_的物理量（与机械效率无关）.某小轿车功率为72kW，它表示小轿车1s做功_J.,知识梳理,功,所用的时间,快慢,72000,四、机械效率：_跟_的比值.1.有用功：对人们有价值的功.2.额外功：对人们没有价值但又不得不做的功.3.总功：动力对机械所做的功（有用功加额外功）.4.公式：=100%=100%.注意：用滑轮组竖直提升重物时,=100%=100%=100%；,知识梳理,有用功,总功,不计绳重和摩擦时,=100%=100%=100%；提高机械效率的方法：_.5.功率和机械效率是两个不同的概念，他们之间没有直接关系.（1）功率表示做功的_，即单位时间内完成的功.,知识梳理,改进机械的结构使其更合理、更轻巧；定时保养、使机械处于良好的运转状态等,快慢,（2）机械效率表示所做的总功中有多大比例的是有用功.五、机械能1.能量：一个物体能够_，我们就说这个物体具有能.理解：能量表示物体做功本领的大小；物体能做的功多，表示它的能量就_；,知识梳理,做功,大,一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已经做功”如：山上静止的石头没有做功，但它具有能量.2.机械能:_和_的统称，即机械能等于二者的_.,知识梳理,动能,势能,和,知识梳理,运动,大,被举高,弹性形变,大,3.动能和势能可以相互转化：(1)首先分析决定动能、重力势能（或弹性势能）大小的因素，看动能和重力势能（或弹性势能）如何变化.,大,例如火箭加速升空，判断火箭携带的卫星的动能和势能的变化.先根据题意可知卫星质量_，高度_，可以判断重力势能_；然后根据质量_，速度_，可以判断动能_.(2)如果除重力和弹力外没有其他外力做功，则动能和势能的相互转化过程中，机械能守恒，即动能和势能的总和不变.例如投出的铅球在空中运动过程中，忽略空气阻力就只有重力做功了，它的动能和势能的总和保持不变.,知识梳理,不变,增加,增加,不变,增加,增加,六、重点实验总结1.测量滑轮组的机械效率：（1）原理：=100%=100%.（2）应测物理量：_、_、_和_.（3）器材：_、_、_、_、_和_.,知识梳理,钩码重力G,钩码提升的高度h,拉力F,绳的自由端移动的距离s,钩码,铁架台,滑轮,细线,刻度尺,弹簧测力计,（4）步骤：必须_拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变.（5）结论：同一个滑轮组，提升的重物越重，机械效率越_；不同的滑轮组，提升重力相同的物体，动滑轮越重，机械效率越_.(6)提高滑轮组机械效率的方法：增加物重；,知识梳理,匀速,高,低,减小绳子和动滑轮的重力；减小摩擦.注意以下两种情况不影响滑轮组机械效率：不计摩擦时，改变绕线方法；改变重物提升高度和速度.2.探究决定动能大小的因素：(1)猜想：动能大小与物体_和_有关；(2)器材：小钢球，斜面轨道、木块（纸盒）；,知识梳理,质量,速度,(3)实验研究：研究对象：小钢球；实验方法：_法和_法；判断动能大小的方法：_；控制速度大小的方法：_；(4)分析归纳：运动物体质量相同时，速度越大动能越_；运动物体速度相同时，质量越大动能越_；(5)实验结论：物体动能与_和_有关；速度越大，质量越大，动能也越_.,知识梳理,控制变量,转换,木块（纸盒）被推动的距离大小,控制小球释放的高度,大,大,质量,速度,大,一、功和功率的计算1.工人在水平地面上用80N的水平推力以0.2m/s的速度推动400N的重物使它沿水平方向移动50m，在这个过程：重力对物体所做的功是_，支持力对物体所做的功是_，工人的推力所做的功是_，功率是_.,本章重点考点（一）功、功率和机械效率的计算,0,0,4000J,16W,2.举重是我国的优势体育项目.一位身高170cm的运动员和一位身高160cm的运动员，在挺举项目中用相同时间，把同样重的杠铃举起，如图Z11-2-1所示.如果他们对杠铃所做的功分别为W1和W2，功率分别为P1和P2，则下列关系式中正确的是()A.W1W2，P1P2B.W1W2，P1P2C.W1W2，P1P2D.W1W2，P1P2,C,本章重点考点（一）功、功率和机械效率的计算,3.常用机器人潜入水下打捞沉船上的物体.若机器人在水下30m处将某物体匀速竖直向上运至水面需时间150s，物体竖直上升所需要的动力F与物体运动速度v的关系如图Z11-2-2所示，试求出这个过程动力F对物体做的功和功率.,解：v=0.2m/s，由图可知，此时F=500N，W=Fs=500N30m=15000J.P=100W.,本章重点考点（一）功、功率和机械效率的计算,二、滑轮组的功、功率和机械效率的计算4.如图Z11-2-3所示，用滑轮组提升重物时，重800N的物体在10s内匀速上升1m.已知拉绳子的力F为500N，则提升重物的过程中()A.绳子自由端被拉下3mB.做的有用功是800JC.拉力F的功率是80WD.滑轮组的机械效率是60%,B,本章重点考点（一）功、功率和机械效率的计算,5.图Z11-2-4甲中力F1水平拉动重为G的物体A在水平路面匀速移动了s.改用滑轮组拉动A在同一路面匀速移动了s，拉力为F2(如图Z11-2-4乙).此过程中滑轮组()A.总功为F2sB.额外功为F1sC.额外功为3F2s-F1sD.机械效率为,C,本章重点考点（一）功、功率和机械效率的计算,6.建筑工地上，施工人员用起重机吊臂上的滑轮组吊起建筑材料（如图Z11-2-5）.绕在滑轮组上的钢丝绳最大拉力为2103N，不计滑轮、吊钩、绳的自重及摩擦，一次最多能起吊_N的建筑材料，实际使用该滑轮组最多只能吊起5.4103N的建筑材料，且将建筑材料1s内匀速吊起了1m,起重机的功率是_，机械效率为_.若吊起的建筑材料重力减小，机械效率将_（填“增大”“减小”或“不变”).,6103,6103W,90%,减小,本章重点考点（一）功、功率和机械效率的计算,7.工人用如图Z11-2-6所示的滑轮组提升重物，若不计绳重和摩擦.工人用200N的力恰好能将重500N的物体竖直向上匀速提升，求：（1）动滑轮的重力和该滑轮组此时的机械效率.（2）若将物体的重力变成800N，求出此时的机械效率.,本章重点考点（一）功、功率和机械效率的计算,解：（1）3F=G物+G动，G动=3F-G物=3200N-500N=100N.=100%=100%=83.3%.（2）=100%=100%=100%=88.9%.,本章重点考点（一）功、功率和机械效率的计算,8.如图Z11-2-7是在水平面上移动重物的装置，若物重为600N，在地面的摩擦阻力为重力的0.2倍时，用50的水平拉力F匀速移动物体，使其以2m/s的速度前进，经过5s，试求：（1）拉力F所做的功.（2）滑轮组的机械效率.,本章重点考点（一）功、功率和机械效率的计算,解：（1）s物=vt=2m/s5s=10m，s=3s物=310m=30m，W=Fs=50N30m=1500J.（2）f=0.2G=0.2600N=120N，=100%=100%=100%=80%.,本章重点考点（一）功、功率和机械效率的计算,三、斜面的功、功率和机械效率的计算9.如图Z11-2-8，斜面长3m，高1m，工人用300N沿斜面方向的力将重为540N的箱子匀速推到车上，在此过程中有用功为_，总功为_，额外功为_，斜面的机械效率为_,540J,900J,360J,60%,本章重点考点（一）功、功率和机械效率的计算,10.现有重800N的木箱A，小李同学想把它搬到高为6m、长为10m的斜面上，如图Z11-2-9所示，他站在斜面上，沿斜面向上用600N的拉力使木箱A以0.2m/s的速度匀速从斜面底端到达斜面顶端求：（1）小李同学拉力的功率是多大？（2）该斜面的机械效率是多少？（3）木箱A在斜面上匀速运动时受到的摩擦力是多大？,本章重点考点（一）功、功率和机械效率的计算,解：（1）P=Fv=600N0.2m/s=120W.（2）W有用=Gh=800N6m=4800J，W总=Fs=600N10m=6000J，=100%=100%=80%.（3）W额=W总-W有用=6000J-4800J=1200J，f=120N.,本章重点考点（一）功、功率和机械效率的计算,1.在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，某同学用同一滑轮组进行了三次实验（如图Z11-3-1所示），实验数据记录如下表,本章重点考点（二）机械效率的测量,（1）第2次实验中滑轮组的机械效率为_（结果保留一位小数）.（2）第3次实验中，弹簧测力计的示数漏填，由图丙可知，弹簧测力计示数为_N,88.9%,2.4,本章重点考点（二）机械效率的测量,（3）分析数据可得出结论：同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越_（填“高”或“低”）（4）根据实验结论推测，使用该滑轮组再次将重8N的物体匀速提升10cm，此时滑轮组的机械效率可能为_（填序号）.A.71.6%B.82.4%C.92.1%D.101%,高,C,本章重点考点（二）机械效率的测量,2.某实验小组在“测滑轮组的机械效率”的实验中得到的数据如下表所示，第1、2、3次实验装置如图Z11-3-2中的甲、乙、丙所示,本章重点考点（二）机械效率的测量,83.3,72.7,本章重点考点（二）机械效率的测量,（1）请计算出后两次的机械效率，并填入表格中.（2）比较1、2两次实验，可得的结论：_.（3）比较2、3两次实验，可得的结论：_.,同一滑轮组，提起的物重越重，滑轮组的机械效率越高,不同的滑轮组机械效率不同，且在物重相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低,本章重点考点（二）机械效率的测量,3.在“测滑轮组机械效率”的实验中，（1）小明用如图z11-3-3甲所示的滑轮组进行了三次实验，数据如下表：,本章重点考点（二）机械效率的测量,表中有一个数据的记录是错误的，错误的数据是_;通过计算比较三次实验的机械效率可以得出的结论是：_,18cm或5cm,滑轮组的机械效率与物体提升的高度无关,本章重点考点（二）机械效率的测量,（2）小红在小明实验的基础上利用图Z11-3-3乙也做了实验:小红的做法是为了探究_;当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率_（填“相同”或“不相同”），理由是：_;由此可得到的结论是：_.,滑轮组的机械效率与滑轮组的绕线方式是否有关,相同,做的有用功相同，做的额外功也相同,滑轮组的机械效率与绕线方式无关,本章重点考点（二）机械效率的测量,（3）小军也用如图Z11-3-3丙所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如下表：在小军的实验中，你得到的结论是：_,滑轮组的机械效率与物体被提升的速度无关,本章重点考点（二）机械效率的测量,4.在“测滑轮组机械效率”的实验中，小强按正确方法操作，如图Z11-3-4是他实验中的情景，下表是他记录的一组数据,本章重点考点（二）机械效率的测量,（1）由表中数据可计算出，滑轮组对钩码做的有用功为_J,人做的总功为_J（2）对以上两个计算结果进行比较，其不合理之处是_；结合测力计放大图，可知小强的错误是_（3）在该次实验中，所测滑轮组的机械效率应该是_,0.25,0.21,有用功大于总功,测力计的示数读错,92.6%,本章重点考点（二）机械效率的测量,5.在“测滑轮组机械效率”的实验中，某同学用图Z11-3-5所示的滑轮组进行了两次实验，实验数据如下表所示,40,本章重点考点（二）机械效率的测量,（1）在表格的空格处，填上合适的数据（2）在图中用笔画线代替细绳组装滑轮组（3）第1次实验测得滑轮组的机械效率为_（4）如果将重为3N的钩码挂在同一滑轮组下，根据题中已有的信息可以判断出这时滑轮组的机械效率应在_和_之间,答图略,66.7%,66.7,72.7,本章重点考点（二）机械效率的测量,6.小明对“斜面的机械效率与什么因素有关？”这一课题，提出了如下一些值得探究的猜想：猜想：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关；猜想：斜面的机械效率与斜面的粗糙程度有关猜想：斜面的机械效率与斜面的长度有关；猜想：斜面的机械效率与物体的重力有关给你如图Z11-3-6所示的装置，请你选择上述猜想中的一项，并解答下列问题：,本章重点考点（二）机械效率的测量,（1）你选择的猜想是_（填写序号）.（2）要用图中的器材完成你选择的探究，还要补充的器材是：（至少写出两种）_.（3）在实验探究的过程中，需要控制不变的因素有：_；_；_,本章重点考点（二）机械效率的测量,本章重点考点（二）机械效率的测量,（1）（2）（3）答案见下表：,1.（2016北京改编）一个小球从A点由静止开始下落，速度越来越大，相继经过B、C两点，如图Z11-4-1所示.若A、B两点间的距离等于B、C两点间的距离，则下列说法不正确的是()A.小球在下落过程中动能不变B.小球在C点的重力势能小于在B点的重力势能C.小球所受的重力在AB段做的功等于在BC段做的功D.小球所受的重力在AB段做功的功率小于在BC段做功的功率,A,本章重点考点（三）机械能及机械能的转化,2.（2016株洲改编）如图Z11-4-2是某选手在射箭比赛中的一次正中远处靶心O的照片，下列分析正确的是()A.她是略朝靶心下方射击的B.她是朝靶心射击的C.射箭时弹性势能主要转化为动能D.射箭时弹性势能主要转化为重力势能,C,本章重点考点（三）机械能及机械能的转化,3.（2016黄冈）自由式滑雪世界杯男子U形池总决赛于2016年3月11日在法国蒂涅举行，参赛选手手持雪杖、脚蹬滑雪板在U形池内来回滑动、翻飞（如图Z11-4-3），下列有关分析正确的是(),A,本章重点考点（三）机械能及机械能的转化,A.选手借助雪仗加速利用了力可以改变物体的运动状态B.选手脚蹬滑雪板是为了减小其对池面的压力C.选手飞离U形池后能向上运动是由于受到了向上的力D.选手飞离U形池后向上运动时势能转化为动能,本章重点考点（三）机械能及机械能的转化,4.(2015潍坊改编)如图Z11-4-4所示，光滑斜面与水平面在M点通过小圆弧相连，弹簧左端固定，原长时右端在N点.小物块从斜面上P点由静止滑下，与弹簧碰撞后又返回到P点.则下列说法错误的是(),B,本章重点考点（三）机械能及机械能的转化,A.小物块从P向M运动过程中，重力势能减少B.小物块从P向M运动过程中，机械能减少C.小物块从P向M运动过程中，机械能不变D.弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大,本章重点考点（三）机械能及机械能的转化,5.（2016镇江）在探究动能大小与质量关系的两次实验中，小球从同一高度由静止开始释放时的场景如图Z11-4-5所示，木板固定在水平面上，该实验是通过比较木块在木板上滑行的_来比较小球动能大小的，图中错误的操作是_.改正后进行实验，发现木块会从木板右侧滑出，则可以通过,距离,两次实验中未保持木块初始位置相同,本章重点考点（三）机械能及机械能的转化,_（填“增大”或“减小”）木块的质量来加以改进.6.小华同学为了探究重力势能与哪些因素有关，他用三个相同的木桩插入同一水平沙面上，且插入的深度相同将质量为m和2m的两个重物由相同高度h处分别落在两个木柱上，再将质量为m的重物从高度2h处落下，落到第三个木桩上，用刻度尺量取三个桩下陷的深度，将实验所得的有关数据分别列表如下：,增大,本章重点考点（三）机械能及机械能的转化,（1）分析比较实验序号1和2及观察到的现象，可得出的结论是：_.,高度相同时，物体质量越大，重力势能越大,本章重点考点（三）机械能及机械能的转化,（2）分析比较实验序号1和3及观察到的现象，可得出的结论是：_（3）进一步综合分析比较表中数据，可归纳得出的结论是：_,同一物体，被举得越高，重力势能越大,重力势能与物体的质量和所处的高度有关，物体越重、被举得越高，重力势能越大,本章重点考点（三）机械能及机械能的转化,7.如图Z11-4-6所示，将两根细线上端固定在横杆上，细线的末端固定在圆柱形金属筒上，慢慢卷起金属筒，使得细线绕在金属筒上，从高处释放金属筒，金属筒下降的速度越来越快,本章重点考点（三）机械能及机械能的转化,（1）这是由于金属筒受_作用，将_能转化为动能（2）金属筒转动到底部后，此时由于_，要保持原来的转动状态，将会重新上升（3）由于摩擦阻力，机械能的总量_，从而使每次上升的高度都比原来小,重力,重力势,金属筒具有惯性,减小,本章重点考点（三）机械能及机械能的转化,
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