1. 鑼
1、力學(xué)工作包括兩個必要因素:一是作用在物體上的力;二是作用在物體上的力。 另一個是物體沿力的方向移動的距離。
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,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:①區(qū)分是哪個力對物體做功,計算時F就是這個力; ②公式中的S必須是力方向上經(jīng)過的距離,強調(diào)對應(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:使用機械時,人所做的工作不會少于手工直接完成的工作; 也就是說,使用任何機械都不會節(jié)省工作量。
2. 說明:(請注意理想工作原理如何表達?)
①工作原理是一個普遍結(jié)論,適用于任何機器。
②工作原理告訴我們:用機械省力,就必須拉遠距離; 為了節(jié)省距離斜面的有用功和總功,必須付出努力。 沒有一種機器既省力又省距離。
③雖然使用機械不能省力,但人類還是使用它,因為使用機械可以省力、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)問題都是理想機器(忽略摩擦力和機器本身的重力)。 理想機器:使用機器時,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物體做的功Gh。
3、機械效率
1、有用的工作: 定義:對人有用的工作。
公式:W有用=Gh(舉起重物)=W總計-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h(動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力所做的功
公式:W 總計 = W 有用 + W 數(shù)量 = FS = W 有用 / η 坡度:W 總計 = fL + Gh = FL
4、機械效率: ①定義:有用功與總功的比值。
②公式:
斜角:
定滑輪:
動滑輪:
滑輪組:
③有用功總是小于總功,因此機械效率總是小于1。通常用百分比表示。 滑輪的機械效率為60%意味著有用功占總功的60%。
④提高機械效率的方法:減輕機械重量,減少零件間的摩擦。
5、機械效率的測量:
①原理:
②待測物理量:鉤碼重力G、鉤碼提升高度h、拉力F、繩索自由端移動的距離S。
③設(shè)備:除吊鉤碼外,還需要鐵架、滑輪、細鋼絲、秤、彈簧測力計等。
④步驟:必須勻速拉動彈簧測力計,使吊鉤碼上升。 目的:保證測功機指示保持不變。
⑤結(jié)論:影響滑輪組機械效率的主要因素有:
A、動滑輪越重、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械效率。
4. 電源
1. 定義:單位時間內(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、機械效率與功率的區(qū)別:
功率和機械效率是兩個不同的概念。 功率代表做功的速度,即單位時間內(nèi)完成的功; 機械效率代表機械做功的效率,即有用功占總做功的比例。
5、機械能
(1)動能和勢能
1.能量:如果一個物體能夠做功,我們就說這個物體有能量。
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.知識結(jié)構(gòu):
3. 探索決定動能大小的因素:
①猜想:動能的大小與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)。
實驗研究: 研究對象:小鋼球 方法:控制變量。
·如何判斷動能:看小鋼球推動木塊能做多少功。
·如何控制速度保持恒定:如果鋼球從同一高度滾下,到達坡底時的速度是相同的。
·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:運動物體質(zhì)量相同時,速度越大,動能越大。
當(dāng)保持鋼球的速度恒定時,結(jié)論是:當(dāng)運動物體的速度相同時; 質(zhì)量越大,動??能越大;
④結(jié)論:物體的動能與其質(zhì)量和速度有關(guān); 速度越大,動能越大,質(zhì)量越大,動??能也越大。
目的
質(zhì)量米/千克
速度v/(ms-1)
動能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),可以看出速度對物體動能的影響較大。 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。 此時的動能是牛的12倍斜面的有用功和總功,可見速度對動能的影響很大。
4、機械能:動能和勢能統(tǒng)稱為機械能。
認識:①具有動能的物體具有機械能; ②具有勢能的物體具有機械能; ③同時具有動能和勢能的物體具有機械能。
(2)動能與勢能的轉(zhuǎn)換
1.知識結(jié)構(gòu):
2、動能與引力勢能的換算規(guī)則:
① 一定質(zhì)量的物體加速下落,動能增大,重力勢能減小,重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。
② 一定質(zhì)量的物體減速上升,其動能減少,重力勢能增加,動能轉(zhuǎn)化為重力勢能。
3. 動能與彈性勢能的換算規(guī)則:
①如果一個物體的動能減少,而另一個物體的彈性勢能增加,則動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能。
②如果一個物體的動能增大,而另一個物體的彈性勢能減小,則彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能。
4、動能與勢能轉(zhuǎn)換問題分析:
⑴首先分析決定動能大小的因素和決定重力勢能(或彈性勢能)大小的因素——看動能和重力勢能(或彈性勢能)如何變化。
⑵還要注意動能和勢能相互轉(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充或沒有能量損失) ),則機械能在動能和勢能轉(zhuǎn)換過程中保持恒定。
⑶ 如果題中有“在光滑的斜坡上滑動”,那么“光滑”就意味著沒有能量損失——機械能守恒; “勻速滑下斜坡”意味著有能量損失——機械能不守恒。
(3)水能、風(fēng)能利用
1.知識結(jié)構(gòu):
2、水電站的工作原理:當(dāng)水從高處落下時,將重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。 水的部分動能傳遞給水輪機,水輪機驅(qū)動發(fā)電機將機械能轉(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,增加水的重力勢能。 當(dāng)水落下時,可以轉(zhuǎn)化為更多的動能,通過發(fā)電機可以轉(zhuǎn)化為更多的電能。