2017-2018学年高一物理鲁科版必修2课件:第1章 功和功率(5份)

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名称 2017-2018学年高一物理鲁科版必修2课件:第1章 功和功率(5份)
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版本资源 鲁科版
科目 物理
更新时间 2017-08-01 09:34:15

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课件35张PPT。课下作业综合提升第1章第
1
节新知预习·巧设计名师课堂
·一点通创新演练
·大冲关要点一要点二随堂检测归纳小结要点三1.理解机械功的定义和公式。
2.理解正功、负功的含义,并会判
断力做功的正负。
3.理解总功的概念,掌握计算总功
的两种方法。
?
[读教材·填要点]
一、机械功的含义
1.机械功
如果作用于某物体的恒力大小为F,该物体沿力的方向
运动,经过位移s,则 叫做机械功。
2.做功的两个必不可少的因素
和物体在力的方向上发生的 。
3.功的大小
力对物体做功的大小等于力的大小、位移的大小、力与
位移夹角的 这三者的乘积,其表达式为W= 。F与s的乘积力位移余弦值Fscos α 4.功的单位
在国际单位制中,功的单位是焦耳,简称焦,符号是 。1 J等于 的力使物体在力的方向上发生 的位移时所做的功。
[关键一点] W=Fscos α只适用于恒力对物体做功,对变力做功不适用。J1 N1 m 二、机械功的计算
1.功的矢标性
功是 ,只有大小,没有 ,但有 之分。
2.功的正负
(1)正功:当力与位移方向的夹角为 ≤α< 时,W>0,力对物体做正功。
(2)负功:当力与位移方向的夹角为 <α≤ 时,W<0,力对物体做负功,也可以说成是物体 这个力做了功。标量方向正负0°90°90°180°克服 (3)不做功:当力与位移方向的夹角α= 时,力对物体不做功。
[关键一点] 功的正负既不表示方向,也不表示大小,
“+”含义为力对物体做正功(动力做功),“-”含义为力对物体做负功(阻力做功)。
3.总功的计算
(1)方法一:多个力对物体所做的总功,等于
分别对物体所做的功的 ,W总= 。
(2)方法二:也可以先求合力F合,则W总= ,其中α为合力F合与位移s之间的夹角。90°各个力代数和W1+W2+W3+…F合scos α[试身手·夯基础]
?1.如图1-1-1甲所示,运动员举重时举着杠铃不动,举
杠铃的力对杠铃做功了吗?
如图1-1-1乙所示,足球在水平地面上滚动时,重力对球做功了吗?
图1-1-1解析:甲图,举杠铃不动,杠铃没有发生位移,举杠铃的力对杠铃没有做功。乙图,足球在水平地面上滚动,重力方向竖直向下,球的位移方向水平,重力对球没有做功。
答案:见解析2.如图1-1-2所示,物体向左匀速运动。
(1)力F是动力,对物体做________。
(2)力f是阻力,对物体做负功,或说物体
________。
(3)力N和G既不是动力,也不是阻力,________。
解析:力与位移方向的夹角为α:0°≤α<90°,力做正功;90°<α≤180°,力做负功;α=90°,力不做功。
答案:(1)正功 (2)克服力f做功 (3)不做功图1-1-23.起重机把重为 G=4.0×104 N的重物匀速提升5 m,则钢
绳的拉力所做的功是________ J,重力做的功是______ J,重物克服重力做的功是 ________ J。
解析:因为匀速提升,所以钢绳的拉力与重力等大反向。则:
拉力做功WF=Fh=Gh=4.0×104×5 J=2.0×105 J
重力做功WG=Ghcos 180°=-4.0×104×5 J=-2.0×105 J
重物克服重力做功WG′=Gh=2.0×105 J。
答案:2.0×105 -2.0×105 2.0×105?对公式W=Fscos α的理解和应用 1.功的公式W=Fscos α
(1)式中F是恒力,此公式只适用于恒力功的计算。
(2)s是物体在力F作用下发生的位移,即力的作用点对地的位移。
(3)α是力F的方向与位移s方向的夹角。
(4)公式中各字母的正负取值限制
F和s分别指“力的大小”和“位移的大小”,即公式中F和s恒取正值。也就是说,严格一点的话,公式应写作:
W=|F|·|s|cos α W是可正可负的,从公式容易看出,W的正负完全取决于cos α的正负,也就是α的大小。不过W的正负并不表示功有方向,功是标量,没有方向。
2.恒力做功的计算式可作以下三种理解
[名师点睛]
(1)一个恒力对物体做的功与其他力的存在与否无关,与物体的质量、速度无关,仅由F、s及α三量确定。
(2)力F和位移s都是矢量,可根据需要分别将它们进行正交分解,由W=Fs计算功。
(3)功是过程量,计算功时要明确是哪一个力在哪一个过程的功及此过程中这个力是否是恒力。 1.如图1-1-3所示,质量为m=2 kg
的物体静止在水平地面上,受到与水平面成
θ=37°、大小F=10 N的拉力作用,物体
移动了s=2 m,物体与地面间的动摩
擦因数μ=0.3,g取10 m/s2。求:
(1)拉力F所做的功W1;
(2)摩擦力f所做的功W2;
(3)重力G所做的功W3;
(4)弹力N所做的功W4;
(5)合力F合所做的功W。图1-1-3 [审题指导] 
(1)本题涉及的力均为恒力,故可直接运用W=Fscos α求解。
(2)求合力的功,可采用两种方法中的任意一种求解。
[解析] (1)对物体进行受力分析如图所示。
W1=Fscos θ=10×2×0.8 J=16 J。
(2)N=G-Fsin θ=20 N-10×0.6 N=14 N
f=μN=0.3×14 N=4.2 N
W2=fscos 180°=-4.2×2 J=-8.4 J。(3)W3=Gscos 90°=0。
(4)W4=Nscos 90°=0。
(5)W=W1+W2+W3+W4=7.6 J
或由合力求总功:
F合=Fcos θ-f=10×0.8 N-4.2 N=3.8 N
F合与s方向相同,则W=F合s=3.8×2 J=7.6 J。
[答案] (1)16 J (2)-8.4 J (3)0 (4)0 (5)7.6 J 两种求合力功的方法要依据题目特点灵活运用,如物体处于平衡状态或某一方向受力平衡时,先求合力再求功的方法简单方便;如已知物体受力中有的不做功,有的做功,且方便求得该力的功(如重力的功)时,选择W=W1+W2+…+Wn简单方便。有关正功和负功的理解与判断1.功的正负
2.如何判断功的正负
(1)根据力和位移的方向的夹角判断,常用于恒力做功的判断。
(2)根据力和瞬时速度方向的夹角判断,夹角是锐角做正功,夹角是钝角做负功,是直角不做功。
[名师点睛]
功的正负既不表示方向,也不表示大小,而是表示力对物体做功的效果。说5 J的功与-10 J的功方向相反是错误的(功无方向是标量),说5 J的功大于-10 J的功是错误的(功的正负不表示大小,大小看其绝对值)。 2.如图1-1-4所示,A、B叠放在
一起,A用绳连在墙上,B用力F拉着向
右移动,用F拉、fAB、fBA分别表示绳子
的拉力、A对B的摩擦力和B对A的摩擦
力,则下列说法中正确的是 (  )
A.F做正功,fAB做负功,fBA做正功,F拉不做功
B.F和fBA做正功,F拉和fAB做负功
C.F做正功,fAB做负功,fBA和F拉不做功
D.F做正功,其他力不做功 图1-1-4 [思路点拨] 对于做功的判断,我们可从做功的两个必要因素出发,根据力与位移之间的方向关系进行判断。
[解析] 由W=Fscos α和题意知,力F的作用点位移不为零,且与F方向相同,故F做正功;绳子拉力F拉的作用点位移为零,故F拉不做功;fBA的作用点位移为零,fBA不做功;fAB的作用点位移不为零,且与fAB方向相反,故fAB做负功。选项C正确。
[答案] C摩擦力的功 1.静摩擦力的功
(1)可不做功,物体受静摩擦力作用时,若物体处于静止状态,物体相对地面位移为零,则静摩擦力对物体不做功。
? (2)可做正功或负功,如图1-1-5所示,
水泥随传送带一起匀速向下运动时,位移方
向沿斜面向下,所受静摩擦力方向沿斜面向
上,静摩擦力对物体做负功。水泥随传送带一起向上运动时,水泥所受静摩擦力与物体位移方向一致,静摩擦力对物体做正功。图1-1-5 (3)相互作用的一对静摩擦力的做功特点
因为物体间的静摩擦力总是大小相等,方向相反,而它们运动时相对地面的位移是相同的,所以它们之间的静摩擦力若做功时,必定对一个物体做正功,对另一个物体做等量负功。
2.滑动摩擦力的功
(1)滑动摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功。①当将物体轻轻放在运动的传送带上时,滑动摩擦力做正功;②当传送带不动,物体冲上传送带时,滑动摩擦力做负功;③物体在地面上滑动时,地面虽然受到物体对它的滑动摩擦力的作用,但地面并没有移动,即地面受的滑动摩擦力对地面不做功。 (2)空气阻力、滑动摩擦力在往返运动过程中,做的功与路径有关,其做功的大小等于力与路程的乘积,即Wf=-fs路。
(3)相互摩擦的系统内,一对滑动摩擦力所做的总功为负值。由于物体之间有相对滑动,故两个物体的对地位移并不相等,互为作用力、反作用力的滑动摩擦力做功的总和不为零。在计算摩擦力做的功时,应分别计算。 3. 质量为M的长木板放在光滑水平
面上,一个质量为m的滑块以速度v沿木
板表面从A点滑到B点,在木板上前进了L,
而木板在水平面上前进了s,如图1-1-6所示。 设滑块与木板间的动摩擦因数为μ。求:
(1)摩擦力对滑块做的功;
(2)摩擦力对木板做的功;
(3)摩擦力做的总功。图1-1-6[审题指导] 在审题时应把握以下两点:
(1)m的位移(s+L)、M的位移s。
(2)m所受摩擦力向左,M所受摩擦力向右。
[解析] 分别对滑块和木板进行受力分析,如图所示。
f=μmg,f′=f。
(1)摩擦力对滑块做的功为
W1=-f(s+L)=-μmg(s+L)。
(2)摩擦力对木板做的功为
W2=f′s=μmgs。
(3)摩擦力做的总功为
W=W1+W2=-μmgL。
[答案] (1)-μmg(s+L) (2)μmgs (3)-μmgL (1)作用力与反作用力大小相等,但它们所做的功不一定相等。
(2)摩擦力不一定做负功。
(3)同一问题中计算功必须选取同一参考系——地面。 1.功的公式W=Fscos α适用于求恒力的功,恒力F做的功与运动状态无关。
2.功是标量,但有正负之分,正、负的意义是动力做功还是阻力做功(物体克服力做功);判断恒力做功的正负,要把握好F与s方向间的夹角。
3.求总功(合外力的功)最常用的方法是W总=W1+W2+W3+…。
4.在相当多的问题里,摩擦力都阻碍物体运动,对物体做负功,这就很容易给人一种错觉——摩擦力一定做负功。实际上,摩擦力可以做负功,也可以做正功,也可以不做功。 1.功的公式W=Fscos α适用于求恒力的功,恒力F做的功与运动状态无关。
2.功是标量,但有正负之分,正、负的意义是动力做功还是阻力做功(物体克服力做功);判断恒力做功的正负,要把握好F与s方向间的夹角。
3.求总功(合外力的功)最常用的方法是W总=W1+W2+W3+…。
4.在相当多的问题里,摩擦力都阻碍物体运动,对物体做负功,这就很容易给人一种错觉——摩擦力一定做负功。实际上,摩擦力可以做负功,也可以做正功,也可以不做功。课件25张PPT。课下作业综合提升第1章第
2
节新知预习·巧设计名师课堂
·一点通创新演练
·大冲关要点一要点二随堂检测归纳小结1.理解机械功的原理,知道使用任何
机械都不能省功但可以省力。
2.理解功和能的含义,能举例说明功
是能量转化的量度。
3.知道不同形式的能量之间可以相互
转化,会用能量的观点分析、解决
问题。[读教材·填要点]
一、机械功的原理
1.内容
使用任何机械时,动力对机械所做的功总是 机械克服阻力所做的功。
2.公式
W动=W阻= 或W输入= 。
3.适用性
功的原理是机械的基本原理,任何机械做功时都遵循功的原理这一基本规律。等于W有用+W额外W输出+W损失 二、做功和能的转化
1.能的概念
一个物体能够对别的物体 ,我们就说这个物体具有 。能有各种不同的形式,如 、 、
、 等。
2.做功和能的转化
做功的过程就是 的过程,做了多少功,就有多少能量 。即功是 的量度。做功能量机械能内能光能化学能能量转化发生转化能量转化 3.机械做功的本质
机械本身并不能凭空产生能量,机械能够做功是因为人们给机械输入了 。从本质上讲,做功的机械是传递能量、实现能量 的装置。机械做功,将一种形式的能量 为另一种形式的能量。能量转化转化[试身手·夯基础]
1.如图1-2-1所示,用两种方法把100 N的重物从一楼
运上三楼,动滑轮重10 N,不计轮轴摩擦,两种方法所做的有用功为________ J。其中一种方法所做总功较多,等于________ J,此种方法费距离, ________力。
图1-2-1答案:600 660 省2.功和能是两个密切相关的物理量,但本质不同,功是一
个过程量,反映了力在位移上的积累过程,能是一个状态量,反映了物体做功本领的大小。两者都是________量,具有相同的单位,在国际单位制中,都是________,能是做功的前提,只有具有能量的物体才可以做功;功是能的表现,只有通过________才能表现出物体具有能量。
答案:标 焦耳(J) 做功3.“神舟”号载人试验飞船发射成功,标志着我国的航天事
业迈入了新的阶段。火箭载着飞船升空的动力源于液体燃料,点火后,火箭高速向下喷出气体,我们看到的是橘红色的火焰。在火箭升空的过程中,功和能之间的关系为:消耗了燃料的________转化为火箭及飞船的________。能量的转化是通过喷出的气体_____实现的。
解析:燃料燃烧后高速向下喷出,化学能减少,由于力的相互作用,高速喷出的气体对火箭产生强大的反作用力,对火箭做功,火箭的机械能增加。
答案:化学能 机械能 对火箭做功功的原理的理解及应用2.功的原理表达式
W动=W阻=W有用+W额外或W输入=W输出+W损失 3.“不能省功”的含义
功的原理是一条普遍适用的规律,其核心内容是“不能省功”。“不能省功”应该包含两层含义:其一是等于,即使用机械与不使用机械而直接用手所做的功是相等的,这种机械称为理想机械;其二是大于,即使用机械要比不使用机械而直接用手所做的功要多,也就是更费功,这种机械为非理想机械,实际的机械由于重力和摩擦,都会有无用功。 4.应用
根据功的原理,使用任何机械都不能省功,但增大做功时的位移可以省力,增大做功时的作用力可以省位移,有些机械不省力也不省位移,但能改变做功方式,改善我们的工作环境。
(1)省力机械:扳手、千斤顶、螺丝刀、开瓶器、斜面等。
(2)省位移的机械:理发剪、自行车、筷子、鱼竿等。
(3)不省力也不省位移但改变工作方式的机械:定滑轮、等臂杠杆等。 1.如图1-2-2所示,两个相同的物体放在相同地面上,力F1直接作用在物体上,力F2通过一理想滑轮与物体连接。已知两物体都做匀速运动,且位移均为s,则下列说法中正确的是 (  )
图1-2-2A.F1>F2,F1比F2做的功多
B.F1=F2,F1与F2做的功相等
C.F1>F2,F1与F2做的功相等
D.F1=F2,F1比F2做的功少 [审题指导] 解答本题的关键是要明确任何机械做功时都不省功。省力必然费距离,费力必然省距离。
[解析] 因为两物体的质量相同且位于相同的地面上,所以两物体所受的阻力相等,根据功的原理,F1与F2做的功相等;根据平衡条件可知,F1等于摩擦力,F2等于摩擦力的一半,所以F1>F2。故选项C正确。
[答案] C 使用理想机械动力所做的功等于克服有用阻力所做的功,也就是等于人不使用机械而直接所做的功。功和能的区别及联系 1.区别
(1)一个物体能够做功,我们就说这个物体具有能。能量是表示物体具有做功本领的大小的物理量。能是状态量。
(2)如果作用于某物体的恒力大小为F,使物体沿力的方向运动,经过位移s,则F与s的乘积叫做机械功。功描述了力的作用效果在空间上的累积,反映了物体受力并运动的效果。功是过程量。
2.联系
(1)功和能都是标量;
(2)功和能的国际单位都是焦; (3)能是物体做功的本领,能量的转化通过做功来完成;功是能量转化的量度,功的大小等于转化的能量,但功不是能。如下表: 2.如图1-2-3所示,在水平面上将一质量为2 kg的木块靠在轻质弹簧上,压缩后松手,弹簧将木块弹开,木块向前滑动了2 m后停了下来,已知木块与水平面间的动摩擦因数μ=0.15,试分析:
?
图1-2-3(1)这一过程中的能量是怎样转化的?
(2)这一过程中内能变化了多少? [思路点拨] 解答本题的关键是明确不同运动形式所对应的能量形式不同,理解能量的转化是通过做功来实现的。
[解析] (1)压缩后的弹簧具有弹性势能,松手后,弹簧对木块做功,将弹性势能转化为木块运动的动能;由于木
块运动过程中受到水平面的滑动摩擦力的作用,滑动摩擦力对木块做负功,将木块的动能转化为内能。
(2)根据功和能的关系知,木块内能的增加量ΔE=-Wf
又Wf=-μmgs=-0.15×2×10×2 J=-6 J
故ΔE=6 J,即这一过程中内能增加了6 J。
[答案] 见解析 在通过做功计算物体的能量转化时,应注意:
(1)外界对物体做功还是物体对外界做功。
(2)做功时是由什么形式的能量转化为什么形式的能量。 1.明确功的原理,使用机械时可省力但不省功。
2.功和能是两个不同的概念,功是过程量,它对应的是能量转化的过程,能量之间相互转化必须通过做功来完成。
3.功是能量转化的量度,做功的机械是传递能量、实现能量转化的装置。课件29张PPT。课下作业综合提升第1章第
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·一点通创新演练
·大冲关要点一要点二随堂检测归纳小结[读教材·填要点]
一、功率的含义比值W/t
快慢瓦特瓦WFvcos αFv一段时间平均 3.瞬时功率
表示物体在某一 或某一状态的功率。瞬时功率总与某一时刻或状态相对应。计算式为P= ,其中速度v为某一时刻的 速度。
4.额定功率和实际功率
实际功率是机械工作时的实际表现出的功率,额定功率是机械能够长时间正常工作的 功率。实际功率通常要 或等于额定功率。时刻Fvcos α最大允许小于瞬时[试身手·夯基础]
1.如图1-3-1所示,在光滑的水平面上,
质量m=3 kg的物体,在水平拉力F=6 N
的作用下,从静止开始运动,运动时间t=3 s。力F在3 s内对物体所做的功是________。力F在3 s内对物体做功的平均功率为________。在3 s末,力F对物体做功的瞬时功率为________。图1-3-1答案:54 J 18 W 36 W2.关于功率与力、速度的关系,请完成下列表格答案:低 输出功率 牵引力 越大 2.对公式P=Fv的理解
(1)在公式P=Fv中,力F与速度v是同一物体的两个物理量,且具有同时性,运用此公式只能计算力与速度同向时的功率。当F与v间存在夹角α时,应用公式P=Fvcos α来计算功率。
(2)对力F的理解应注意以下两点:
①F可以是恒力,也可以是变力;
②力F可以是某一个力,也可以是几个力的合力。
(3)对速度v的理解要注意以下两点:
①物体的速度可能是恒定的,也可能是变化的;
②物体的速度大小、方向都发生变化时,仍可以求力的
功率。 [名师点睛]
公式P=Fv中的P代表某个力的功率,当速度为平均值时功率为平均功率,当速度为瞬时值时功率为瞬时功率。当P为机械的输出功率时,F为机械本身提供的牵引力,并非所受的合力。 1.一个质量为1 kg的物块,沿倾角为37°的光滑斜面由静止开始下滑,当它下滑4 s时重力的瞬时功率为多大?这4 s内重力的平均功率为多大?(g取10 m/s2)
[审题指导] 求解本题的关键有以下两点:
(1)求出物块的位移以确定重力做的功。
(2)根据瞬时功率和平均功率的表达式进行计算。[答案] 144 W 72 W机车起动问题的两类模型(2)起动过程方框图:(3)v-t图像、P-t图像、F-t图像如图1-3-2所示。
图1-3-2 (3)v-t图像、P-t图像、F-t图像如图1-3-3所示,车辆维持匀加速运动的时间为
图1-3-3 (4)运动特点:
起动后做匀加速直线运动,之后做加速度逐渐减小的加速运动,最后做匀速直线运动。
应当注意的是,两种起动方式最后获得的最大速度相同,但功率一定时起动过程所用的时间要短。 2.汽车发动机的额定功率为60 kW,汽车质量为5 t,汽车在水平路面上行驶时,阻力是车重的0.1倍,取g=10 m/s2。问:
(1)汽车保持以额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少?
(2)若汽车保持以0.5 m/s2的加速度做匀加速运动,这一过程能维持多长时间? [解析] (1)汽车运动中所受的阻力大小为
f=0.1 mg=0.1×5×103×10 N=5×103 N
汽车保持以额定功率从静止起动时,做加速度逐渐减小的加速运动,当加速度减小到零时,速度达到最大。
此时牵引力F=f,即[答案] (1)12 m/s (2)16 s
课件21张PPT。课下作业综合提升第1章第
4
节新知预习·巧设计名师课堂
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·大冲关要点一要点二随堂检测归纳小结1.了解机械效率的含义及机械的额定功率。
2.能求解有用功、总功、机械效率等问题。
3.理解功率和机械效率是从不同方面反映机
械性能的两个物理量。
[读教材·填要点]
一、功率与机械效率
1.机械效率
(1)定义: 与总功的比值或 与总功率的比值。有用功有用功率公式: 或 。
(2)特点:不考虑摩擦阻力和其他额外阻力的理想情况下,机械效率等于1,实际情况中机械效率总小于1。
(3)物理意义:是表示机械 或利用该机械实现能量转化的有效程度的物理量。做功 2.功率和机械效率的区别
(1)两者是从不同方面反映机械性能的两个物理量,它们之间没有必然的联系。功率大,表示机械做功快;机械效率高,表示机械对总能量的 高。
(2)提高机械效率的意义:不仅有很高的经济价值,还能增强人们的 意识。
二、机械的使用利用率效率轻松有效智能化[试身手·夯基础]
1. 如图1-4-1所示,使用重为50 N的动滑轮
将重为450 N的物体匀速提升3 m(不计绳重
和摩擦)。则拉力F所做的功________J,动
滑轮的机械效率________。若使用重30 N的
动滑轮,动滑轮的机械效率________。可见
减小________,提高了机械效率。图1-4-1答案:1 500 90% 93.8% 额外功2.机械效率是60%的机械与机械效率是80%的机械相比较
(  )
A.效率是60%的机械做功快
B.效率是80%的机械做功快
C.两种机械做功一样快
D.无法比较做功的快慢
解析:功率和效率是两个不同的物理量,两者之间无必然联系,效率高,功率不一定大,效率低,功率不一定小。
答案:D功率和机械效率的区别与联系 1.下列对功率和机械效率的说法,正确的是(  )
A.现在机械的机械效率小于1,将来有可能出现新的机械,其效率突破1
B.功率的大小与机械效率的大小无关
C.机械效率越大,说明有用功越大
D.功率越大,机械效率越大
[思路点拨] 求解本题应注意以下两点:
(1)机械效率的大小取决于有用功、总功两方面。
(2)机械效率的大小与功率大小没有必然联系。 [解析] 机械在做功过程中,W总=W有用+W额外,W有用永远不可能大于W总,因此机械效率不可能大小1,A错误;功率和机械效率是两个不同的物理量,功率是表示做功快慢的物理量,机械效率是表示对总能量利用率大小的物理量,二者没有必然联系,B正确,D错误;机械效率越大,说明有用功在总功中占的比例越大,但总功、有用功都不一定大,C错误。
[答案] B提高机械效率的方法 1.减少额外功
(1)在保证机械能够安全正常工作的前提下,尽量减轻机械本身的自重。
(2)减少克服摩擦力做功,如加润滑剂,用滚动摩擦代替滑动摩擦等。
2.增加有用功
当额外功一定时,在机械能够承受并且能够保证安全正常工作的前提下,尽可能增加有用功。例如起重机提起重物时,尽可能增加每次提起重物的重力,充分发挥机械的作用。 2.由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组,把一重为40 N 的物体匀速提升1 m时,人站在地面上所用的向下的拉力为25 N。
(1)若绳重及摩擦不计,则滑轮机械效率为多大?动滑轮多重?
(2)若提升的重物变为90 N,则滑轮组的机械效率又为多大?
[审题指导] 对于本题应注意题目中“向下的拉力”,说明有2段绳子拉着动滑轮。[答案] (1)80% 10 N (2)90%
从本题可以看出,在额外功不变的情况下,增大有用功,可以提高机械效率。课件13张PPT。第1章章末复习方案与全优评估专题·迁移·发散检测·发现·闯关专题一专题二变力做功的计算 (3)转换研究对象法:通过改变研究对
象化变力为恒力求功。例如,如图1-1所
示,用力F拉绳的一端由A点缓慢移动到B点,
使物体升高时,F为变力,若求力F所做的功,
可以把研究对象由力F的作用点改为物体,此时可认为物体匀速上升,力F所做的功就等于物体克服重力所做的功,即通过改变研究对象把变力转化为恒力。
(4)图像法:根据力(F)—位移(s)图像的物理意义计算力对物体做的功。如图1-2中阴影部分的面积的数值等于功的大小。图1-1 横轴上方的“面积”表示做正功,横轴下方的“面积”表示做负功。
(5)由功能关系求功:功是能量转化的量度,反之也可以根据能量的变化求功。图1-2 [例证1] 某人利用图1-3所示的装置,
用100 N的恒力F作用于不计质量的细绳的一
端,将物体从水平面上的A点移到B点。已知 图1-3
α1=30°,α2=37°,h=1.5 m。不计滑轮质量及绳与滑轮间的摩擦。求绳的拉力对物体所做的功。 [解析] 绳对物体的拉力虽然大小不变,但方向不断变化,所以,不能直接根据W=Fscos α求绳的拉力对物体做的功。由于不计绳与滑轮的质量及摩擦,所以恒力F做的功和绳的拉力对物体做的功相等。[答案] 50 J
功率的理解及应用 [例证2] 额定功率为80 kW的汽车,在某平直公路上行驶的最大速度为20 m/s,汽车的质量m=2×103 kg。如果汽车从静止开始做匀加速直线运动,经5 s后刚好达到额定功率,之后以额定功率沿直线行驶,若汽车运动过程中所受阻力不变,g=10 m/s2,求:
(1)汽车所受的恒定阻力;
(2)3 s末汽车的瞬时功率;
(3)汽车起动后前10 s内汽车的平均功率。[答案] (1)4×103 N (2)48 kW (3)60 kW