第十一章机械功与机械能 复习学案（无答案）

机械功与机械能
一、功
①作用在物体上的 ，使物体在力的方向上移动一段 ，就说这个力做了功。
②做功的必要条件是： 、 。
③归纳整理不做功的情况：
① ；② ；③ 。
④计算：W Fs【F—作用在物体上的力（N）；S—物体在力的方向上通过的距离（m）；W—力对物体做的功（J）】
机械功原理：在使用机械时，人们所做的功，都不会小于直接用手做的功，也就是使用任何机械都不能省功。这一原理在历史上被誉为“机械的金科玉律”。
《做功》 ：下列情况中，对物体受力方向及其运动距离的方向作关于做功的分析和判别
①是否做功？ 若θ=60°时，重力 G 做功的表达式为：W= .
②是否做功？ 若θ=90°时，重力 G 做功的表达式为：W= .
③是否做功？ 若θ=120°时，克服重力 G 做功的表达式为：W= .
二、功率
定义：做功的多少与所用时间的比叫功率，它表示做功的 。
公式一： 【P—功率（W）；t—时间（s）；W—力对物体做的功（J）】
公式二：
（注意：此推导式只适用在恒力 F下物体做 运动的情况）
例：如图，用 F=20N 的水平推力推着重为 40N 的物体沿水平方向做直线运动，已知物体的距离变化为 10m，用时 5s，物体速度变化由 1m/s 变为 5m/s，求这一过程中，推力做功功率为 W。
基础巩固☆
1．下列关于力做功的说法中,正确的是( )
2．水平地面上有一个重为5N的球，小明用20N的力踢球，球离开脚后在地面上滚动了4m，那么小明对球做的功为（　　）
A．不能确定 B．20J C．80J D．0J
3．小华在“双手头上前掷实心球”测试时，从地面捡起质量为2kg的实心球，缓慢举至2m高处，上体后仰，球离开手后的运动路径如图所示，若空气阻力忽略不计，下列分析正确的是（　　）
A．从捡球到举高2m，小华对球做功4J
B．球离手后由于受到惯性作用在空中继续上升
C．球运动到最高点时，它的速度为零
D．球运动到最高点时，处于非平衡状态
4.五一假期，小冯和爸爸一起去登茅山，小冯用了60min登到山顶，爸爸用了80min登上了山顶，爸爸的体重是小冯的1.5倍，则小冯与爸爸的登山功率之比为（　　）
A．9：8 B．8：9 C．1：2 D．2：1
5．中考在即，学业繁重之余小海仍然坚持体育锻炼，他家住在五楼，他每天从一楼走楼梯用时40s，请你帮他估算上楼时的功率为（　　）
A．50W B．150W C．500W D．1500W
6.单位换算：300W=_________kW，300W的物理意义是________________________________.
7.如图所示，光滑斜面AB＞AC，沿斜面AB和AC分别将同一重物从它们的底部拉到项部，所需拉力分别为F1和F2，所做的功分别为W1和W2则（ ）
A.F1＜F2，W1=W2 B.F1＜F2，W1＜W2
C.F1＞F2，W1＞W2 D.F1＞F2，W1=W2
能力提高☆☆
1.如图所示，AB与BD为不同粗糙程度的水平路面。同一物体在水平拉力作用下沿直线运动，其中AC段物体做匀速直线运动。下列说法正确的是（　　）
A．物体在CD段所受的摩擦力比BC段的大
B．BC段拉力F2对物体所做的功大于AB段F1对物体所做的功
C．BC段拉力F2对物体所做的功大于CD段拉力F3对物体所做的功
D．BC段中，物体克服摩擦力做功为WBC，CD段中，物体克服摩擦力做功为WCD，WBC、WCD的大小无法比较
2.如图所示，物块在水平拉力F（大小未知）的作用下，在水平直轨道上运动，其中AB＝CD＝10m。已知物块在AB段和CD段分别以2m/s和5m/s的速度匀速运动，且在AB段、CD段所受摩擦阻力分别为1N和2N，则以下判断正确的是（　　）
A．拉力F在AB段做功的功率为2W
B．该物块通过AB段和CD段所用的时间之比为2：5
C．拉力F在CD段所做的功为10J
D．该物块在AD段的运动过程中运动状态不变
3.一根金属棒AB置于水平地面上,今通过弹簧测力计竖直地将棒的右端B缓慢拉起,如图甲所示,在此过程中,弹簧测力计对棒所做的功W与B端离开地面的高度x的关系如图乙所示,在B端被拉起过程中,当x=1.0m,测力计的示数F1为___N，该金属棒的重力为___N.
4.如图所示用水平力拉着同一个物体在同一水平面上做直线运动，经过A、B、C、D四点，在AB段用力F1（F1大小保持不变）拉着物体做匀速直线运动．在CD段用力F2（F2大小保持不变）拉着物体做直线运动，已知F1＜F2，sAB＜sCD，tAB＝tCD．则下列描述正确的是（　　）
A．物体在AB段受到的摩擦力比物体在CD段受到的摩擦力小
B．物体在CD段是做匀速直线运动
C．CD段F2做的功小于AB段F1做的功
D．CD段F2做功的功率大于AB段F1做功的功率
有用功额外功与总功 在做功过程中，我们需要的、有价值的功，称为 ，记作 。在做功过程中，必须克服机械重力和零部件之间的摩擦力做功，这部分对人们既无应 用价值又不得不做的功称为 ，记作 。在做功过程中动力所做的所有的功称为 ，记作 。三者满足一条关系式： 。
滑轮组机械效率测算 在测定滑轮组机械效率的实验中：根据的原理是 。实验中需要测量的工具有 和 。需要直接测量的物理量有：绳子自由端的拉力 F、 、 和 。实验时拉力的方向应尽量 ，且应在钩码 的过程中读取拉力的大小。结论：使用相同的滑轮组将同一重物匀速提高相同高度时，其额外功是 的， 提升不同的物体时，物体越重，做的有用功 ，则机械效率 。使用不同的滑轮组将同一重物匀速提高相同高度时，其有用功 ，动滑轮个数越多，则额外功 ，总功 ，则机械效率 .
滑轮组机械效率计算 机械效率的基本公式（有用功与总功的比值）：在滑轮组中，有用功 W 有用= ；总功 W 总= .滑轮组机械效率η= = = = .
斜面机械效率 斜面的机械效率为：η= = . 注意事项：（1）要 拉动物体；（2）拉力方向与斜面要 ；结论: 用同一的斜面将不同物体匀速提升一定高度时，斜面的机械效率是 的， 因为斜面的机械效率只与 和 有关。
3、机械效率
基础巩固☆
1.建筑工地上，起重机几分钟内就能把所需的砖送到楼顶，如果用滑轮组来提升则需要几个小时，其原因是( )
A．起重机的功率大，做功多 B．起重机的机械效率高，做功慢
C．起重机的功率大，做功快 D．起重机的机械效率高，做功多
2.如图所示,用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物,绳重、摩擦忽略不计,在物体匀速上升的过中不可能的是( )
A. 甲图省力，机械效率甲图大
B. 甲图省力，机械效率一样大
C. 乙图省力，机械效率乙图大
D. 乙图省力，机械效率一样大
3.如图，不计摩擦和绳重，用200N竖直向上的拉力F将480N重的物体G以0.3m/s的速度匀速提升，则滑轮组的机械效率η=______，拉力F的功率P=______W.
4.如图所示，斜面长3m、高1m；用20N平行于斜面的拉力将重物从斜面底端匀速拉到斜面顶端，斜面的机械效率是75%，则：
(1)拉力所做的有用功是多少？
(2)物体的重力是多少
(3)物体与斜面间的摩擦力大小是多少
5.在“皇家花园”建筑工地上。工人师傅用动滑轮把一箱重物匀速提升到所需要的楼层，重物的重为G物.动滑轮的重为G动,此装置的机械效率为η，工人的拉力为F.不计绳重和摩擦。
(1)请推导：；
(2)如果动滑轮的自重为5N.该装置的机械效率为80%,工人的拉力所做的功为150J,求重物上升的高度。
能力提高☆☆
1.工人师傅用图所示的滑轮组，将重为600N的物体在10s内竖直匀速提升了2m，人对绳端的拉力F为400N，不计绳重和滑轮组之间的摩擦，以下结论正确的是（　　）
A．绳子自由端移动的距离为6m
B．滑轮组的机械效率为80%
C．动滑轮的重力为100N
D．绳端拉力F的功率为160W
2.如图所示，有一斜面长为s、高为h，现用力F沿斜面将重力为G的物体从底端匀速拉到顶端，斜面的机械效率为η。则下列关于斜面对物体的摩擦力f的表达式中不正确的是（　　）
A．f＝ B．f＝
C．f＝F（1﹣η） D．f＝
3.如图所示，每个滑轮的重力为6N，物体A的重力GA＝100N，物体B的重力GB＝60N，F1＝16N，F2＝12N，此时物体A相对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运功，绳重及滑轮转轴处的摩擦等次要因素忽略不计。下列说法正确的是（　　）
A．F2的功率为1.2W
B．物体A受到地面的摩擦力为2N，方向向右
C．滑轮组的机械效率为75%
D．如果增大F2，物体A可能向左运动
4.用如图甲所示的装置将实心物体A从深井中吊出来，拉力的功率随时间的变化如图乙所示，已知动滑轮的重力为60N，物体匀速上升的速度始终为1m/s。则物体被完全拉出水面后，拉力的功率为 　 　W；物体浸没在水中时受到的浮力为 　 　N；物体浸没在水中被吊起时滑轮组的机械效率为 　 　。（不计绳重、摩擦及阻力）
5.用如图甲所示的动滑轮提升总质量为68kg某建筑材料。工人竖直向上拉动绳子的自由端将建筑材料以0.1m/s的速度匀速提升，此过程中，作用在绳子自由端的拉力F所做的功W随时间t的变化关系如图乙所示。（g取10N/kg）下列说法中正确的是（　　）
A．绳子自由端的拉力F大小为40N
B．绳子自由端拉力做功的功率为800W
C．动滑轮的重力是160 N
D．用该滑轮提升建筑材料时的机械效率为85%
四、动能与势能
动能 一、实验方案：比较 两图可探究动能与质量的关系；比较甲丙两图可探究动能与 的关系； 二、转换法：通过比较 在水平地面 的大小来比较 碰撞木块时的 的大小。三、反思：实验中能否使木块在光滑的水平面上滑动？答： 因为： 。
重力势能 实验方案 图 可探究重力势能与质量的关系 图甲可探究重力势能与 的关系；二、转换法：通过比较 陷入沙中的 大小来 比较 开始下落时的 的大小。
机械能转化和守恒 物体的动能和重力势能是可以相互 的。若：物体只受重力（只有重力做功或克服物体重力做功），则：机械能总量保持 。 如果上升的乒乓球、下落的苹果、绕地球转动的卫星受到空气阻力，它们的机械能总量 还能保持不变吗？匀速下降的降落伞和加速上升的火箭机械能守恒吗？
基础巩固☆
1．如图所示是荡秋千的简化模型，摆球从A点由静止释放，到达D点后返回，B、C两点等高，下列说法正确的是（　　）
A．球在B、C两点的机械能相等 B．球从A点到O点的过程中机械能增加
C．球从B点到C点的过程中机械能减少 D．球从D点返回后还可以到达A点
2．牛顿坐在苹果树下深思，一个熟透的苹果掉在地上。关于苹果加速下落的过程，下列分析正确的是（　　）
A．重力势能转化为动能，动能增加 B．动能转化为重力势能，动能减小
C．动能转化为重力势能，重力势能增加 D．无能量的转化，重力势能和动能不变
3．2021年5月15日我国自主研制的天问一号火星探测器成功登陆火星，已知火星表面引力约为地球表面引力的38%，其空气密度约为地球海平面空气密度的1%。下列关于探测器的描述正确的是（　　）
A．进入火星大气层后，探测器下降过程中其表面与大气层摩擦，机械能转化为其它形式的能
B．探测器为了找到最佳着陆点，着陆前在火星上空有短暂悬停时间，悬停时探测器不受火星的引力
C．探测器从悬停点减速降落火星表面过程中，动能逐渐增大
D．停在火星表面的探测器受到的引力与它对火星表面的压力是一对平衡力
4．图示为游乐场中在竖直面内转动的摩天轮，小红乘坐该摩天轮时速度大小不变，则她从最低点上升到最高点的过程中（　　）
A．动能减小 B．重力势能不变
C．机械能增大 D．机械能不变
5.如图是杂技演员演出时的过程示意图，男演员从甲处用力向上起跳，落下后踩在跷跷板的a端，能把站在b端的女演员弹上乙处。由于存在阻力，故（ ）
A男演员的质量必须要大于女演员的质量
B甲处男演员的势能一定要大于乙处女演员的势能
C男演员离开跳台时的机械能一定大于乙处女演员的势能
D女演员弹起时的动能与她站在乙处时的机械能相等
6.当卫星从远地点向近地点运行的过程中，它的_______能转化为________能在转化过程中卫星的机械能________（选填“变大、“不变”或“变小”）
能力提高☆☆
1.掉在水平地面上的弹性小球会跳起，而且弹跳的高度会越来越低。如图所示是小球弹跳的频闪照片，小球在1、2位置的高度一样，位置3是小球某一次向上弹跳到最高处。下列有关说法正确的是（　　）
A．小球在位置1、2时的动能相同 B．小球在位置1、2时的机械能相同
C．小球在位置3时的动能为0 D．小球在位置1时的动能大于在位置2时的动能
2.一端封闭的两个完全相同的玻璃管（如图所示），甲中装水，乙中装食用油。两个完全相同的金属小球从O处静止释放，下落到P处，小球在食用油中下落的时间更长。比较两小球从O处到P处的下落情况，则小球（　　）
A．重力势能变化量不相同 B．获得的动能相同
C．在食用油中重力做功慢 D．机械能不变
3.如图所示，在同一高度以大小相同的初速度v0分别竖直向上和斜向上将同一小球抛出，不计空气阻力。小球上升时，小球的　 　能转化为重力势能；小球竖直向上、斜向上到达最高点时到水平地面的高度分别为h1和h2，小球又下落到与抛出点等高度时的速度大小分别为v1和v2，则h1　 　h2，v1　 　v2（大于/等于/小于）。
4.（2019 安丘市二模）在温哥华冬奥会上，来自黑龙江省的选手李妮娜在自由式滑雪比赛中获得银牌。她在比赛过程中运动的轨迹如图所示，如果不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．从a点向b点运动过程中，重力势能全部转化为动能
B．在a点和c点速度都为零，因此重力势能相等
C．在a点和e点都处于静止状态，因此机械能相等
D．从c点下落到d点过程中，重力势能转化为动能
5.如图，轻弹簧竖直放置，下端固定于地面，上端位于O点时弹簧恰好不发生形变。现将一小球放在弹簧上端，再用力向下把小球压至图中A位置后由静止释放，小球将竖直向上运动并脱离弹簧，假设小球和弹簧组成的系统机械能守恒，则小球（　　）
A．运动至最高点时，受平衡力作用
B．运动至O点时，动能最大
C．运动至最高点，小球增加的重力势能等于弹簧减少的弹性势能
D．从O点向上运动过程中，弹簧的弹性势能转化为小球的重力势能
D. 小红背着书包在水平公路上行走
C. 小丽用力搬起箱子
B.小刚用力推汽车，汽车没动
A. 小军拉着重物不动