1. 鑼
1、力學(xué)工作包括兩個(gè)必要因素:一是作用在物體上的力;二是作用在物體上的力。 另一個(gè)是物體沿力的方向移動(dòng)的距離。
2、不做功有三種情況:力無距離、力無距離、力與距離垂直。
鞏固:☆某同學(xué)踢足球,球從他腳背飛出10m。 當(dāng)足球飛10m時(shí),人不做任何工作。 (原因是足球靠慣性飛出去了)。
3. 根據(jù)力學(xué),功等于力與物體沿力方向移動(dòng)的距離的乘積。 公式:W=FS。
4、功單位:焦耳,1J=1N·m。 將雞蛋提升1m高,所做的功約為0.5J。
5、作用功公式注意事項(xiàng):①區(qū)分是哪個(gè)力對(duì)物體做功,計(jì)算時(shí)F就是這個(gè)力; ②公式中的S必須是力方向上經(jīng)過的距離,強(qiáng)調(diào)對(duì)應(yīng)。 ③功的單位是“焦耳”(N·m=焦)。 不要與力和力臂乘積的單位(N·M,不能寫成“焦”)混淆。
2、工作原理
1、內(nèi)容:使用機(jī)械時(shí),人所做的工作不會(huì)少于手工直接完成的工作; 也就是說,使用任何機(jī)械都不會(huì)節(jié)省工作量。
2. 說明:(請(qǐng)注意理想工作原理如何表達(dá)?)
①工作原理是一個(gè)普遍結(jié)論,適用于任何機(jī)器。
②工作原理告訴我們:用機(jī)械省力,就必須拉遠(yuǎn)距離; 為了節(jié)省距離斜面的有用功和總功,必須付出努力。 沒有一種機(jī)器既省力又省距離。
③雖然使用機(jī)械不能省力,但人類還是使用它,因?yàn)槭褂脵C(jī)械可以省力、節(jié)省距離、改變力的方向,給人類的工作帶來很多方便。
④我們遇到的大多數(shù)問題都是理想機(jī)器(忽略摩擦力和機(jī)器本身的重力)。 理想機(jī)器:使用機(jī)器時(shí),人所做的功(FS)=用手直接在重物上所做的功(Gh)。
3.應(yīng)用:傾斜
①理想的坡口:坡口光滑;
②理想斜面遵循做功原理;
③理想坡度公式:FL=Gh,式中:F:沿坡度方向的推力; L:斜坡長(zhǎng)度; G:物體的重量; h:斜坡的高度。
設(shè)斜面與物體之間的摩擦力為f,則:FL=fL+Gh; 這樣,F(xiàn)所做的功就大于直接對(duì)物體做的功Gh。
3、機(jī)械效率
1、有用的工作: 定義:對(duì)人有用的工作。
公式:W有用=Gh(舉起重物)=W總計(jì)-W量=ηW總斜率:W有用=Gh
2.額外工作: 定義:我們不需要但必須做的工作。
公式:W量=W總量-W有用=G動(dòng)h(動(dòng)滑輪和滑輪組忽略軸摩擦)斜面:W量=fL
3.總功: 定義:作為有用功加上附加功或動(dòng)力所做的功
公式:W 總計(jì) = W 有用 + W 數(shù)量 = FS = W 有用 / η 坡度:W 總計(jì) = fL + Gh = FL
4、機(jī)械效率: ①定義:有用功與總功的比值。
②公式:
斜角:
定滑輪:
動(dòng)滑輪:
滑輪組:
③有用功總是小于總功,因此機(jī)械效率總是小于1。通常用百分比表示。 滑輪的機(jī)械效率為60%意味著有用功占總功的60%。
④提高機(jī)械效率的方法:減輕機(jī)械重量,減少零件間的摩擦。
5、機(jī)械效率的測(cè)量:
①原理:
②待測(cè)物理量:鉤碼重力G、鉤碼提升高度h、拉力F、繩索自由端移動(dòng)的距離S。
③設(shè)備:除吊鉤碼外,還需要鐵架、滑輪、細(xì)鋼絲、秤、彈簧測(cè)力計(jì)等。
④步驟:必須勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì),使吊鉤碼上升。 目的:保證測(cè)功機(jī)指示保持不變。
⑤結(jié)論:影響滑輪組機(jī)械效率的主要因素有:
A、動(dòng)滑輪越重、數(shù)量越多,額外做功越大。
B. 提升物體越重,做的有用功就越多。
C、摩擦。 摩擦力越大,做的額外功就越多。
纏繞方式和重物提升高度不影響滑輪的機(jī)械效率。
4. 電源
1. 定義:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)所做的功。
2、物理意義:表示做功速度的物理量。
3. 公式:
4、單位:主機(jī)W; 常用單位kW mW 馬力。
換算:1kW=103W? 1毫瓦=106瓦? 1馬力=735W。
汽車的功率為66kW,這意味著:汽車在1秒內(nèi)完成工作。
5、機(jī)械效率與功率的區(qū)別:
功率和機(jī)械效率是兩個(gè)不同的概念。 功率代表做功的速度,即單位時(shí)間內(nèi)完成的功; 機(jī)械效率代表機(jī)械做功的效率,即有用功占總做功的比例。
5、機(jī)械能
(1)動(dòng)能和勢(shì)能
1.能量:如果一個(gè)物體能夠做功,我們就說這個(gè)物體有能量。
理解:①能量代表物體做功能力的物理量; 能量可以通過它能做多少功來衡量。
② 對(duì)象“可以做功”不一定是“做功”、“正在做功”、“已經(jīng)做功”。 例如:一塊靜止在山上的石頭有能量,但它沒有做功。 它也不一定是工作。
2.知識(shí)結(jié)構(gòu):
3. 探索決定動(dòng)能大小的因素:
①猜想:動(dòng)能的大小與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)。
實(shí)驗(yàn)研究: 研究對(duì)象:小鋼球 方法:控制變量。
·如何判斷動(dòng)能:看小鋼球推動(dòng)木塊能做多少功。
·如何控制速度保持恒定:如果鋼球從同一高度滾下,到達(dá)坡底時(shí)的速度是相同的。
·如何改變鋼球的速度:使鋼球從不同的高度滾下。
③分析與結(jié)論:在保持鋼球質(zhì)量不變的情況下,結(jié)論:運(yùn)動(dòng)物體質(zhì)量相同時(shí),速度越大,動(dòng)能越大。
當(dāng)保持鋼球的速度恒定時(shí),結(jié)論是:當(dāng)運(yùn)動(dòng)物體的速度相同時(shí); 質(zhì)量越大,動(dòng)??能越大;
④結(jié)論:物體的動(dòng)能與其質(zhì)量和速度有關(guān); 速度越大,動(dòng)能越大,質(zhì)量越大,動(dòng)??能也越大。
目的
質(zhì)量米/千克
速度v/(ms-1)
動(dòng)能E/J
牛
約600
約0.5
約 75
中學(xué)生
約50
約 6
約900
練習(xí): ☆上表給出了牛走路和中學(xué)生跑百米的一些數(shù)據(jù):分析數(shù)據(jù),可以看出速度對(duì)物體動(dòng)能的影響較大。 你判斷的依據(jù)是:人的質(zhì)量約為牛的1/12,速度約為牛的12倍。 此時(shí)的動(dòng)能是牛的12倍斜面的有用功和總功,可見速度對(duì)動(dòng)能的影響很大。
4、機(jī)械能:動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能。
認(rèn)識(shí):①具有動(dòng)能的物體具有機(jī)械能; ②具有勢(shì)能的物體具有機(jī)械能; ③同時(shí)具有動(dòng)能和勢(shì)能的物體具有機(jī)械能。
(2)動(dòng)能與勢(shì)能的轉(zhuǎn)換
1.知識(shí)結(jié)構(gòu):
2、動(dòng)能與引力勢(shì)能的換算規(guī)則:
① 一定質(zhì)量的物體加速下落,動(dòng)能增大,重力勢(shì)能減小,重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。
② 一定質(zhì)量的物體減速上升,其動(dòng)能減少,重力勢(shì)能增加,動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能。
3. 動(dòng)能與彈性勢(shì)能的換算規(guī)則:
①如果一個(gè)物體的動(dòng)能減少,而另一個(gè)物體的彈性勢(shì)能增加,則動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能。
②如果一個(gè)物體的動(dòng)能增大,而另一個(gè)物體的彈性勢(shì)能減小,則彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。
4、動(dòng)能與勢(shì)能轉(zhuǎn)換問題分析:
⑴首先分析決定動(dòng)能大小的因素和決定重力勢(shì)能(或彈性勢(shì)能)大小的因素——看動(dòng)能和重力勢(shì)能(或彈性勢(shì)能)如何變化。
⑵還要注意動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)換過程中的能量損失和增加——如果除了重力和彈性之外沒有其他外力做功(即沒有其他形式的能量補(bǔ)充或沒有能量損失) ),則機(jī)械能在動(dòng)能和勢(shì)能轉(zhuǎn)換過程中保持恒定。
⑶ 如果題中有“在光滑的斜坡上滑動(dòng)”,那么“光滑”就意味著沒有能量損失——機(jī)械能守恒; “勻速滑下斜坡”意味著有能量損失——機(jī)械能不守恒。
(3)水能、風(fēng)能利用
1.知識(shí)結(jié)構(gòu):
2、水電站的工作原理:當(dāng)水從高處落下時(shí),將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。 水的部分動(dòng)能傳遞給水輪機(jī),水輪機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。
練習(xí):☆建水電站大壩的目的是什么? 為什么大壩設(shè)計(jì)成上窄下寬?
答:水電站修建河壩是為了提高水位,增加水的重力勢(shì)能。 當(dāng)水落下時(shí),可以轉(zhuǎn)化為更多的動(dòng)能,通過發(fā)電機(jī)可以轉(zhuǎn)化為更多的電能。