第十一章功和机械能一、功1、做功的两个必要因素：（1）作用在物体上的力；（2）物体在力的方向上通过的距离。
2、不做功的三种情况：（1）有力无距离：“劳而无功”之一，如搬石头未搬动；（2）有力，也有距离，但力的方向和距离垂直：“劳而无功”之二，如手提水桶在水平面上走动。
（3）有距离无力：（“不劳无功”），如物体在光滑平面上自由滑动，足球踢一脚后运动；3、功的计算：物体上的力与力的方向上通过距离的乘积。
公式W=FS=Pt各物理量单位—W：J（焦耳）F：N（牛顿） S：m（米）P：W（瓦特） t：s（秒）4、国际单位：将N·m称为焦耳简称焦，符号(J) 1J=1 N·m把一个鸡蛋举高1m ，做的功大约是0.5 J 。
5、公式应用注意：①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；②公式中的S 一定是在力的方向上通过的距离，且与力对应。
③功的单位“焦”（1牛·米 = 1焦）。
6、常见的功：克服重力做功：W=Gh；克服阻力（摩擦力）做功：W=fs二、功的原理：使用任何机械都不省功1、内容：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功。
2、说明：①功的原理对于任何机械都适用。
②使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。
③使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。
④对于理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）：人做的功（FS）= 直接用手对重物所做的功（Gh）3、应用：斜面①理想斜面：斜面光滑（不计摩擦）②理想斜面遵从功的原理③理想斜面公式：FL=Gh其中—F：沿斜面方向的推力；L：斜面长；G：物重；h：斜面高度④实际斜面：斜面粗糙（考虑摩擦）若斜面与物体间的摩擦为f ，则：FL=fL+Gh；这样F做功FL就大于直接对物体做功Gh 。
考点一：功的两个必要因素1.如图15-1所示的四种情景中，人对物体的作用力均用F表示，人对所作用的物体做功的是( )2. 在下列哪一种情况下力对物体是做了功的（）A. 用力推讲台，讲台没有动B. 沿斜坡方向把物体拉上去C. 人提水桶沿水平地面行走D. 天花板上的电线吊着电灯3．如图15-2所示，李晶同学将放在课桌边的文具盒水平推至课桌中央，她针对此过程提出了如下的猜想.你认为合理的是（）A. 文具盒所受重力对它做了功B. 文具盒所受支持力对它做了功C. 文具盒所受的推力F对它做了功D. 在此过程中没有力对文具盒做功4. 四种情景中，其中力对物体没有做功的是( )A．火箭腾空而起的推力B．叉车举起重物的举力C．人推石头未动时的推力D．马拉木头前进的拉力5．在举重比赛时，一运动员在第一阶段把150kg的杠铃很快举过头顶，第二阶段使杠铃在空中停留3s。
下列关于运动员对杠铃做功的说法，正确的是( )A．他在第一阶段内没做功．B．他在第二阶段内没做功．C．他在两个阶段内都没做功．D．他在两个阶段内都做了功．考点二：功的简单计算1. 在平直公路上用50 N的水平力拉着重为500 N的车前进10 m，则拉力做的功为，重力做的功为．2.（10·天津）小明用20N的水平推力，使重60N的木箱在水平面上匀速移动了5m，此过程木箱受到的阻力为N，木箱重力做的功为J。
3.甲、乙两人受到的重力之比G甲:G乙=4:3,甲从一楼到二楼，乙从一楼到三楼，则甲、乙两人克服重力所做的功之比为W甲:W乙=___________.若他们两人做功之比为W甲:W乙=1:3,则乙上楼的高度是甲上楼高度的_____倍.(4．如图15-10甲所示，水平地面上的一物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物体速度v与时间t的关系如图15-10乙所示. 则第2 s末时，物体处于__________状态，第6 s末到第9 s末，推力F做功是_________J.图15-25. 重力为200N的物体，受到30N的水平拉力，在冰平面上匀速前进20m，则重力做功为_________ J，拉力做功______J.6. 小明在水平面上用50 N的水平推力，加速推着一辆重120 N的小车，前进了10 m，小明的推力做功是______J．水平面对小车的支持力做功是________J．7. 一个足球运动员用100N的力踢一个重为5N的足球，球离脚后在水平草地上向前滚动了30m．在球滚动的过程中，运动员对足球做的功为（）A．3000J B．500J C．150J D．0J考点三：功的估测1.把一本物理书从地上捡起放到课桌上，做的功大约是（）A. 0.2J B 2J C 20J D 200J考点四：功的原理1.斜面是一种简单机械，生活中经常用到它，工人师傅小王和小李分别用如图15-5所示的甲、乙两种方法，将同样的物体搬上车，下列说法正确的是（）A．甲方法不可以省力，但能省功 B．甲方法可以省力，也能省功C．乙方法可以省力，但不能省功 D．乙方法可以省力，也能省功2. 用一块长5 m的木块，搭在离地面1 m高的卡车车厢上，用它把重1000 N的货物匀速拉到车上，若不计摩擦，人需要用 _______N的拉力，需做______J的功.二、功率1、公式：2、单位：J/s，即瓦特，简称瓦，符号W ，常用单位 kW . 马力换算：1kW=103W 1MW=106 W 1马力=735W3、物理意义：表示做功快慢的物理量（与机械效率无关）。
某小轿车功率66kW，它表示：小轿车１s 内做功66000J4、机械中的功率5、功率和机械效率是两个不同的概念。
他们之间没有可比性。
（1）功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功；（2）机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。
考点一：功率的估测1．登楼梯比赛时，某同学从一楼匀速登上五楼，共用了12 s，该同学登楼时克服重力做功的功率最接近于（）A. 5 WB. 50 WC. 500 WD. 5000 W 考点二：功率的理解1.关于功率以下说法正确的是（）A 做的功越多，功率越大B 做的功越快，功率越大C 功率是单位时间内完成的功D 做功时间越短，功率越大考点三：功率的判断1.两名举重运动员，甲比乙高，如果他们举起相同质量的杠铃所用的时间相等，则（）A. 甲运动员做功较多，功率较小B. 甲运动员做功较多，功率较大C. 甲运动员做功较多，他们的功率相等D. 甲、乙运动员做功相等，功率相等2.举重是我国的优势体育项目。
一位身高180cm的运动员和一位身高160cm的运动员，在挺举项目中用相同时间把同样重的杠钤举起，如果他们对杠钤所做的功分别为W1和W2，功率分别为P1和P2，则下列关系式正确的是（）A．W1=W2 P 1=P2 B．W1> W2 P1>P2C．W1> W2 P 1=P2 D．W1< W2 P1<P23.甲同学体重600N，乙同学体重500N，他们进行登楼比赛，甲跑上五楼用30s，乙跑上五楼用24s，则________同学做功较多，_______同学功率较大。
考点四：功率的测量1.如图所示，粗略测量小明同学引体向上运动的功率时，下列物理量不需要测量的是（）A.小明的质量B.单杠的高度C.每次身体上升的高度D.做引体向上的时间考点五：功率的计算1. 一架我国自行研制的歼-8Ⅱ战斗机的质量为1.5×103 kg，发动机用8×104 N的推力使飞机在10 s内前进5000 m，则飞机受到的重力为___________N，这段时间内飞机的平均速度为_______m/s，推力的功率为___________W.2．用定滑轮匀速提升重为180N的物体，所用拉力为200N，物体升高2m，所用时间为5s。
此过程中，有用功为 J，拉力做功的功率为 W，定滑轮的机械效率为。
3.如图5所示，工人利用动滑轮在10 s内将重为100 N的重物（包括桶）沿竖直方向匀速向上提升了Sm。
若该动滑轮重10 N，忽略绳与滑轮之间的摩擦，不计空气阻力，则下列说法正确的是A．提升过程中，绳的拉力F做了500 J的功B．提升过程中，绳的拉力F做了550 J的功C．提升过程中，绳的拉力F做功的功率是50 WD．该滑轮装置的机械效率是100%4.甲、乙两辆汽车，功率之比为2∶1，在相同时间内沿水平路面通过的距离之比为1∶2．则它们所做的功之比为（）A．2∶1 B．1∶1 C．1∶4 D．4∶15. 如图所示，小车同时受到甲水平推力100N和乙水平拉力80N的作用，在50s内向前运动了70m.小车受到这两个力的合力是N，甲对车做功的功率是W。
图15-55. 小敏同学和她所骑自行车总重约600N ，上学路上她骑车在20s 内匀速通过了一段长100m 的平直公路，若自行车所受路面的阻力约为人和车总重的0．05倍，则通过该段公路时，小敏同学蹬车的功率约是多少？6. 小刚沿着斜坡进行晨跑。
已知小刚体重为500N ，他用50s 的时间跑完长为200m 、高为10m 的斜坡。
这过程中，求： (1)小刚的平均速度为多少?(2)小刚克服重力做的功为多少? (3)小刚克服重力做功的功率为多少?四、机械能 四、机械能能量：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能①能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量。
②一个物体“能够做功”，并不是一定“要做功”，也不是“正在做功”或“已经做功”。
如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功，也不一定要做功。
1、机械能：动能和势能统称为机械能。
（1）理解①有动能的物体具有机械能； ②有势能的物体具有机械能；③同时具有动能和势能的物体具有机械能。
（2）探究决定动能大小的因素a 、猜想：动能大小与物体质量和速度有关；b 、实验研究—研究对象：小钢球 方法：控制变量法c 、如何判断动能大小？看小钢球能推动木快做功的多少；如何控制速度不变？使钢球从同一高度滚下，则到达斜面底端时速度大小相同； 如何改变钢球速度？使钢球从不同同高度滚下； d 、分析归纳：保持钢球质量不变时结论：运动物体质量相同时；速度越大动能越大； 保持钢球速度不变时结论：运动物体速度相同时；质量越大动能越大；得出结论：物体动能与质量和速度有关；速度越大动能越大，质量越大动能也越大。
2、动能和势能的转化（1）动能和重力势能间的转化规律：①质量一定的物体，如果加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能； ②质量一定的物体，如果减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能； （2）动能与弹性势能间的转化规律：①如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能； ②如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。