1、第十一章功和機械能 物理物理新課標（新課標（RJRJ）第十一章功和機械能第十一章功和機械能 思維感悟成體系物理物理新課標（新課標（RJRJ）公式和公式和單位單位功功定義定義分類分類定義定義物理物理意義意義功率功率必要必要條件條件勢能勢能轉化轉化決定決定因素因素定義、定義、公式和公式和單位單位動能動能功和功和功率功率機械能機械能重力重力勢能勢能決定決定因素因素機械能守恒機械能守恒回眸教材析知識物理物理新課標（新課標（RJRJ） 1功的必要因素功的必要因素 某同學踢足球，球離腳后飛出某同學踢足球，球離腳后飛出10 m遠，足球飛出遠，足球飛出10 m的過的過程中人不做功。力學里規定：功等于程中人不做

2、功。力學里規定：功等于 。功包括兩個必要因素：一是作用在。功包括兩個必要因素：一是作用在 ；二是物體在；二是物體在 的方向上通過的距離。不做功的的方向上通過的距離。不做功的三種情況：三種情況： ，例如提重物卻沒有提起；有距離，例如提重物卻沒有提起；有距離無力，如踢出去的足球在地面上滾動過程；力和距離垂直，例無力，如踢出去的足球在地面上滾動過程；力和距離垂直，例如物體在水平冰面上滑行，水平方向沒有力做功，此時雖然有如物體在水平冰面上滑行，水平方向沒有力做功，此時雖然有重力作用在物體上，但重力沒有做功。重力作用在物體上，但重力沒有做功。 力跟物體在力的方向上通力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積過

3、的距離的乘積物體物體上的力上的力力力有力無距離有力無距離2 功的計算功的計算 W=FS物理物理新課標（新課標（RJRJ） 2功的原理功的原理 使用機械時，人們所做的功，都不會少于直接用手所做的使用機械時，人們所做的功，都不會少于直接用手所做的功，即：功，即： 。 我們做題遇到的多是理想機械我們做題遇到的多是理想機械(忽略摩擦和機械本身的重力忽略摩擦和機械本身的重力)：使用機械時，人們所做的功使用機械時，人們所做的功(Fs) 直接用手對重物所做直接用手對重物所做的功的功(Gh)。 使用任何機械都不省功使用任何機械都不省功 等于等于物理物理新課標（新課標（RJRJ） 回眸教材析知識回眸教材析知識

4、3功率功率 功功 率率 是是 指指 機機 械械 在在 里里 完完 成成 的的 功功 ， 表表 示示做功做功 的物理量。例如，某小轎車功率的物理量。例如，某小轎車功率66 kW，它表示：，它表示：小轎車小轎車1 s 內做功內做功66000 J ，公式：，公式：P，對于功率一定的機，對于功率一定的機械，由公式械，由公式PFv可知，當速度越小時，產生的拉力越大，可知，當速度越小時，產生的拉力越大，例如，汽車載重上坡時，要掛低擋來獲得較大的拉力。例如，汽車載重上坡時，要掛低擋來獲得較大的拉力。單位時間單位時間t快慢快慢WWt比較做功快慢的兩種方法比較做功快慢的兩種方法 （1）做相同的功，比較做功所用的

5、時間長短）做相同的功，比較做功所用的時間長短 （2）在相同的時間內，比較做功的多少）在相同的時間內，比較做功的多少動能和勢能動能和勢能 1 動能動能 是物體由于是物體由于運動運動而具有的能量而具有的能量 2 重力勢能是物體由于被重力勢能是物體由于被舉高舉高而具有的能量而具有的能量 3 彈性勢能是物體發生彈性勢能是物體發生彈性形變彈性形變而具有的能量而具有的能量 4 重力勢能和彈性勢能統稱為勢能重力勢能和彈性勢能統稱為勢能 5 動能與動能與速度和質量速度和質量有關，速度越大，質量越大，有關，速度越大，質量越大，動能越動能越 大大 ； 6 重力勢能與重力勢能與高度和質量高度和質量有關，高度越高，質

6、量越有關，高度越高，質量越大，重力勢能也越大，重力勢能也越 大大 ， 7 彈性勢能與物體的彈性勢能與物體的彈性形變程度和材料彈性形變程度和材料有關有關物理物理新課標（新課標（RJRJ） 回眸教材析知識回眸教材析知識 4機械能及其轉化機械能及其轉化 （1）動能和勢能可以相互轉化。）動能和勢能可以相互轉化。 蕩秋千時，人處于最高點蕩秋千時，人處于最高點時，由于人被舉高而具有時，由于人被舉高而具有 能，下降過程中，高能，下降過程中，高度度 ，重力勢能減小，速度逐漸增大，動能，重力勢能減小，速度逐漸增大，動能 ，即人的重力勢能向動能轉化，到達最低點，人的速度最大，動即人的重力勢能向動能轉化，到達最低點

7、，人的速度最大，動能最大，高度最小，重力勢能最小，繼續向最高點上升過程中，能最大，高度最小，重力勢能最小，繼續向最高點上升過程中， 能又轉化為能又轉化為 能，再次到達最高點時，動能減小到零，能，再次到達最高點時，動能減小到零，轉化為的重力勢能最大。轉化為的重力勢能最大。 （2）動能和勢能統稱為機械能，在機械能的轉化過程中，若）動能和勢能統稱為機械能，在機械能的轉化過程中，若只有動能和勢能相互轉化只有動能和勢能相互轉化，則機械能的總量不變，即兩者之和，則機械能的總量不變，即兩者之和不變，這就是不變，這就是機械能守恒機械能守恒。 重力勢重力勢減小減小增大增大動動重力勢重力勢物理物理新課標（新課標（

8、RJRJ） 典例典例1：做功的兩個必要因素：做功的兩個必要因素 例例1下列實例中，力對物體沒有做功的是下列實例中，力對物體沒有做功的是() A起重機吊起重物起重機吊起重物 B馬拉車，車未動馬拉車，車未動 C跳水運動員從跳臺跳下跳水運動員從跳臺跳下 D舉重運動員，將杠鈴舉起舉重運動員，將杠鈴舉起 典例精析把方向B物理物理新課標（新課標（RJRJ）典例精析把方向典例精析把方向 典例典例2:功率的測量功率的測量 例例2如圖如圖111所示，粗略測量小明同學引體向上運所示，粗略測量小明同學引體向上運動的功率時，下列物理量不需要測量的是動的功率時，下列物理量不需要測量的是() A小明的質量小明的質量 B單

9、杠的高度單杠的高度 C每次身體上升的高度每次身體上升的高度 D做引體向上的時間做引體向上的時間B圖圖111典例典例3：機械能的探究：機械能的探究 例例3在學習勢能知識時，小明同學猜想物體的重力勢能的在學習勢能知識時，小明同學猜想物體的重力勢能的大小可能與以下三個因素有關：物體高度，物體質量大小，大小可能與以下三個因素有關：物體高度，物體質量大小，物體所處地理位置。為了證明自己的猜想，首先決定對因素物體所處地理位置。為了證明自己的猜想，首先決定對因素進行驗證。他把橡皮泥平鋪在水平面上，讓進行驗證。他把橡皮泥平鋪在水平面上，讓1個小球從不同高個小球從不同高度自由下落，記錄結果如表所示：度自由下落，

10、記錄結果如表所示： 物理物理新課標（新課標（RJRJ） 典例精析把方向典例精析把方向物理物理新課標（新課標（RJRJ）第十一章功和機械能第十一章功和機械能 典例精析把方向典例精析把方向 (1)該同學依據該同學依據 判斷重力勢能的判斷重力勢能的大小；大小； (2)本實驗的結論是本實驗的結論是 ； (3)若想對因素進行驗證，你認為實驗中應控制的變量若想對因素進行驗證，你認為實驗中應控制的變量是是 。 方法點評：方法點評： 間接法是物理學中重要的探究方法之一，就是將不容易直間接法是物理學中重要的探究方法之一，就是將不容易直接得到的結論通過間接方式體現出來。本題通過間接的作用效接得到的結論通過間接方式

11、體現出來。本題通過間接的作用效果來顯示重力勢能的大小與哪些因素有關，探究的過程中要注果來顯示重力勢能的大小與哪些因素有關，探究的過程中要注意條件的變化，即小球從不同高度自由下落，也是控制變量法意條件的變化，即小球從不同高度自由下落，也是控制變量法的應用體現。的應用體現。 橡皮泥凹痕深淺程度橡皮泥凹痕深淺程度同一物體高度越高重力勢能越大同一物體高度越高重力勢能越大高度和實驗地點高度和實驗地點(地理位置地理位置)物理物理新課標（新課標（RJRJ） 1兩名舉重運動員，甲比乙高，如果他們舉起相同質量的兩名舉重運動員，甲比乙高，如果他們舉起相同質量的杠鈴所用的時間相等，如圖杠鈴所用的時間相等，如圖112

12、所示，則所示，則() A甲運動員做功較多，功率較小甲運動員做功較多，功率較小 B甲運動員做功較多，功率較大甲運動員做功較多，功率較大 C甲運動員做功較多，他們的功率相等甲運動員做功較多，他們的功率相等 D甲、乙運動員做功相等，功率相等甲、乙運動員做功相等，功率相等實戰演習成高手B圖圖112物理物理新課標（新課標（RJRJ）實戰演習成高手實戰演習成高手 2如圖如圖113所示，所示，AB3AE，AC2AE，AD1.5AE，若把物體從斜面底部沿，若把物體從斜面底部沿AB、AC、AD三個斜面勻三個斜面勻速拉到頂端速拉到頂端A時，時，(不計摩擦不計摩擦)則則() A沿著沿著AB用的拉力最小，做功最多用的

13、拉力最小，做功最多 B沿著沿著AC用的拉力最小，做功最多用的拉力最小，做功最多 C沿著沿著AD用的拉力最小，做功也最小用的拉力最小，做功也最小 D沿著三個斜面用的拉力不相等，做功一樣多沿著三個斜面用的拉力不相等，做功一樣多圖圖113D物理物理新課標（新課標（RJRJ）實戰演習成高手實戰演習成高手 3學校新近買了學校新近買了30套總質量為套總質量為300 kg的物理實驗器的物理實驗器材，每套一箱。現在，某實驗員需要把這批實驗器材搬運材，每套一箱。現在，某實驗員需要把這批實驗器材搬運到到14 m高的物理實驗室。高的物理實驗室。 (1)該實驗員需要做多少功？該實驗員需要做多少功？(不考慮他克服自身重

14、力所不考慮他克服自身重力所做的功，取做的功，取g10 N/kg) (2)假設他身體可以提供的功率假設他身體可以提供的功率P如圖如圖114那樣取決于那樣取決于所搬運物體的質量所搬運物體的質量m。若要盡可能快地把這批器材搬上去，。若要盡可能快地把這批器材搬上去，那么他每次搬運的箱子數應為那么他每次搬運的箱子數應為 個。個。圖圖1143物理物理新課標（新課標（RJRJ）第十一章功和機械能第十一章功和機械能 實戰演習成高手實戰演習成高手 (3)不考慮搬起箱子、放下箱子和下樓的時間，求他搬不考慮搬起箱子、放下箱子和下樓的時間，求他搬運這批實驗器材的最短時間。運這批實驗器材的最短時間。 答案答案 (1)W

15、mgh 300 kg10 N/kg14 m 4.2 104 J (3)要求搬運時間最短，身體所提供的功率應最大，即要求搬運時間最短，身體所提供的功率應最大，即P70 W。 根據根據P得得t600 s10 min。WtWP4.2104 J70 W 1關于做功和功率，下列說法錯誤的有關于做功和功率，下列說法錯誤的有() A地面支持力對靜止在地面上的物體不做功地面支持力對靜止在地面上的物體不做功 B舉重運動員舉起杠鈴的過程中對杠鈴做了功舉重運動員舉起杠鈴的過程中對杠鈴做了功 C在國際單位制中，功率的單位是瓦在國際單位制中，功率的單位是瓦 D在國際單位制中，功率的單位是牛頓在國際單位制中，功率的單位是

16、牛頓物理物理新課標（新課標（RJRJ）講評針對練D物理物理新課標（新課標（RJRJ）講評針對練講評針對練 2如圖如圖115所示的過程中，人對物體做功的是所示的過程中，人對物體做功的是() A圖圖115 3用用60 N的水平拉力，拉著重的水平拉力，拉著重500 N的物體在水平路面上的物體在水平路面上勻速前進了勻速前進了10 m，則，則() A重力做的功是重力做的功是5000 J B重力沒有做功重力沒有做功 C拉力對物體做的功是拉力對物體做的功是5000 J D拉力對物體做的功是拉力對物體做的功是5600 J物理物理新課標（新課標（RJRJ）講評針對練講評針對練B 4如圖如圖116所示，把同一物體

17、分別沿所示，把同一物體分別沿AB、AC、AD三個三個斜面勻速推到同一高度的斜面勻速推到同一高度的A點，不計摩擦力，則點，不計摩擦力，則() A沿沿AB斜面最省力，做功最少斜面最省力，做功最少 B沿沿AD斜面最省力，但做功最多斜面最省力，但做功最多 C沿三個斜面的推力一樣大，做功也一樣多沿三個斜面的推力一樣大，做功也一樣多 D沿三個斜面推力做的功一樣多，沿沿三個斜面推力做的功一樣多，沿AD斜面最省力斜面最省力物理物理新課標（新課標（RJRJ）講評針對練講評針對練圖圖116D物理物理新課標（新課標（RJRJ）講評針對練講評針對練 5受高空落物傷人的啟示，美軍正在研制一種名為受高空落物傷人的啟示，美

18、軍正在研制一種名為“上帝上帝之杖之杖”的太空武器。的太空武器。“上帝之杖上帝之杖”實質就是高密度、耐高溫的實質就是高密度、耐高溫的金屬棒，它要依托太空平臺的搭載，借助小型火箭助推和高空金屬棒，它要依托太空平臺的搭載，借助小型火箭助推和高空下落產生的巨大動能，對地球戰略目標實施打擊，破壞力巨大，下落產生的巨大動能，對地球戰略目標實施打擊，破壞力巨大，它攻擊目標的巨大能量主要來源于它攻擊目標的巨大能量主要來源于() A小型火箭助推動能小型火箭助推動能 B與大氣摩擦產生的能量與大氣摩擦產生的能量 C“上帝之杖上帝之杖”本身的內能本身的內能 D下落過程中重力勢能轉化的動能下落過程中重力勢能轉化的動能D

19、物理物理新課標（新課標（RJRJ）講評針對練講評針對練 6小紅按照如圖小紅按照如圖117所示情景做了一所示情景做了一個有趣的實驗。她把一個懸掛起來的鐵鎖拉個有趣的實驗。她把一個懸掛起來的鐵鎖拉到自己的面前并接觸鼻子，然后將鐵鎖由靜到自己的面前并接觸鼻子，然后將鐵鎖由靜止釋放，保持頭的位置不變，鐵鎖擺回時不止釋放，保持頭的位置不變，鐵鎖擺回時不會撞擊她的鼻子。鐵鎖由接觸鼻子的位置會撞擊她的鼻子。鐵鎖由接觸鼻子的位置a開開始，沿弧線始，沿弧線abc向另一側的最高點向另一側的最高點c運動的過運動的過程中，關于它的動能大小，下列說法中正確程中，關于它的動能大小，下列說法中正確的是的是() A鐵鎖在位置

20、鐵鎖在位置a動能最大動能最大 B鐵鎖在位置鐵鎖在位置b動能最大動能最大 C鐵鎖在位置鐵鎖在位置c動能最大動能最大 D鐵鎖在鐵鎖在a、b、c三處的動能相同三處的動能相同B圖圖117物理物理新課標（新課標（RJRJ）講評針對練講評針對練 7質量較大的鴿子與質量較小的燕子在空中飛行，如果它質量較大的鴿子與質量較小的燕子在空中飛行，如果它們的動能相等，那么們的動能相等，那么() A燕子比鴿子飛得快燕子比鴿子飛得快 B鴿子比燕子飛得快鴿子比燕子飛得快 C燕子比鴿子飛得高燕子比鴿子飛得高 D鴿子比燕子飛得高鴿子比燕子飛得高A物理物理新課標（新課標（RJRJ）講評針對練講評針對練 8據報道，一輛橫穿鐵路的拖

21、拉機，因故障而停在鐵道上，據報道，一輛橫穿鐵路的拖拉機，因故障而停在鐵道上，此時從遠處駛來一列火車，盡管司機及時采取緊急制動措施，此時從遠處駛來一列火車，盡管司機及時采取緊急制動措施，但是緩慢行駛的列車還是將拖拉機撞但是緩慢行駛的列車還是將拖拉機撞“飛飛”了。這是因為火車了。這是因為火車的的() A動能很大動能很大B速度很大速度很大 C勢能很大勢能很大 D功率很大功率很大A物理物理新課標（新課標（RJRJ）講評針對練講評針對練 9.如圖如圖118所示是研究所示是研究“物體動能的大小與哪些因素有物體動能的大小與哪些因素有關關”的實驗裝置。下列關于這個實驗的說法正確的是的實驗裝置。下列關于這個實驗

22、的說法正確的是() A球的動能大小是從球被放的高度體現出來的球的動能大小是從球被放的高度體現出來的 B相同質量的球滾到水平面上時獲得的動能相同相同質量的球滾到水平面上時獲得的動能相同 C不同質量的球滾到水平面上時獲得的速度相同不同質量的球滾到水平面上時獲得的速度相同 D球從斜面滾到水平面上時重力勢能轉化為動能球從斜面滾到水平面上時重力勢能轉化為動能 。D圖圖118物理物理新課標（新課標（RJRJ）講評針對練講評針對練 10如圖如圖119所示，有一質量為所示，有一質量為10 kg的小球在桌面上滾的小球在桌面上滾動了動了10 cm后在空中沿弧線飛行了后在空中沿弧線飛行了1.5 m，最后落到地面上，

23、桌，最后落到地面上，桌面到地面的距離是面到地面的距離是1 m，在小球運動的整個過程中，重力做了，在小球運動的整個過程中，重力做了 J的功。的功。 100圖圖119物理物理新課標（新課標（RJRJ）講評針對練講評針對練 11體育課上兩位同學進行爬桿比賽，假如他們先后從同體育課上兩位同學進行爬桿比賽，假如他們先后從同一根桿的底端勻速爬到頂端。如果要粗略比較一下兩人做功的一根桿的底端勻速爬到頂端。如果要粗略比較一下兩人做功的大小，需要知道的物理量是大小，需要知道的物理量是() A爬桿的速度爬桿的速度B爬桿的時間爬桿的時間 C兩人的體重兩人的體重 D桿的具體高度桿的具體高度C物理物理新課標（新課標（RJRJ）講評針