第十五章功和机械能的知识结构.doc

第十五章功和机械能的知识结构一、功的二要素：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如果力的方向和通过距离的方向一致，就说力对物体作了功；如果力的方向和通过距离的方向相反，就说克服了某个力作了功不做功的情况有：⑴物体受力而物体没有移动距离；⑵不受外力，物体靠惯性做匀速直线运动；⑶作用在物体上的力与物体移动距离的方向垂直，即在力的方向上没有移动距离二、功的公式和单位：W=Fs，F 的单位是牛顿，s 的单位是米， W 的单位是焦耳其中 1 焦耳=1 牛·米F 是使物体在它的方向上通过的距离 s 的力，s 是物体在 F 的方向上通过的距离三、功的原理：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功，也就是使用任何机械都不会省功利用功的原理解答问题：⑴根据题意，找出直接用手所做的功，用 W 手=Gh 表示；⑵使用机械时人所做的功：W 机械=Fs（F 为人的动力，s 为动力端移动的距离）表示； ⑶根据功的原理可得：W 手=W 机械，即 Fs=Gh四、机械效率：W 有用：人需要的，必须做的功或人为达到目的所必须做的功；W 额：虽不需要但又不得不做的功；W 总：人们使用机械时，动力所做的功。

机械效率的公式：η=W 有用/W 总=W 有用/(W 有用+W 额)=1—W 额/W 总=P 有用/P 总由于有用功总小于总功，所以 η 总小于 1 （动力所做的功等于克服阻力所做的功）η=75%的物理意义是机械做的有用功占其总功的 75%五、测滑轮组的机械效率：实验原理：η=W 有用/W 总测量数据：被提升的钩码重 G，对绳自由端的拉力 F，钩码上升的高度 h，绳端向上移动的距离 s注意事项：向上拉弹簧秤时，应该竖直向上且匀速直线运动测量滑轮组机械效率时，可以不用刻度尺，只用弹簧秤就行此时 η=G/nF(n 是指有几段绳子与动滑轮相连)同一滑轮组机械效率高低与所提物体的重力大小有关；当所提物体的重力相同时，不同的滑轮组的机械效率与动滑轮有自重有关影响滑轮组机械效率高低的主要因素有物体的重力，动滑轮的熏力和绳与滑轮间的摩擦六、功率：功率是表示做功快慢的物理量做功快，则功率大单位时间里完成的功叫做功率功率是由物体所做的功和完成这个功所用的时间两个因素决定做功多功率不一定快，反之功率大，做功不一定多公式：P=W/t ，单位分别是焦耳、秒和瓦其中 1 瓦=1 焦耳/秒=1 牛·米/ 秒1 瓦的物理意义：某机械 1 秒钟做功 1 焦耳。

P=Fv 适用于做匀速直线运动的物体V 越小，F 越大功率和机械效率：机械效率和功率都是反映机械性能的物理量，但它们是完全不同的概念功率是表示机械做功的快慢，而机械效率表示机械对总功的利用率，功率大的机械，机械效率不一定高七、机械效率的总结分类 简单机械种类 杠杆 滑轮组（水平方向）滑轮组（竖直在空中）滑轮组（竖直在液体中）图示W 有 Ghfs`(f 表示物体所受的摩擦力，s`物体移动的距离)Gh （G—F 浮）hW 总 Fs（L1/L2=s/h） Fs ( s =3s` ) Fs ( s=3 h) Fsη Gh/Fs fs`/Fs Gh/Fs （G—F 浮） h/Fs若动力是电动机，则 W 总=Pt.对于利用电动机抽水的问题：W 总=Pt，W 有用=G 水 hη=G 水 h/Pt如果不考虑绳重和摩擦时，此时 F=（G 物+G 动）/n ，n 是承担物体的绳子段数S=nh.八、 能量：一个物体是否具有能量取决于它能否做功，而不是正在做功或做了功，有能量的物体不一定正在做功，但正在做功的物体一定具有能量能量是表示物体能够做功本领大小的物理量，具有能量可以用来做功，也可以不做功，但能做功做功多的物体，能量不一定多，能量包括已消耗的和未消耗的。

动能：运动是物体具有动能的标志，动能的大小与物体运动的速度大小和物体的质量有关，由于运动具有的能和运动的物体具有的能不一样重力势能：跟物体所受的重力和高度有关弹性势能：一个物体是否具有弹性势能取决于它是否发生了弹性形变动能和势能的相互转化：动能转化为重力势能的标志是：速度减小，高度增加；重力势能转化为动能的标志是：高度降低，速度增大；动能转化为弹性势能的标志：速度减小，形变量增大；弹性势能转化为动能的标志：形变量减小，速度增加。