一周强化

【教学内容】

一、机械功原理

　　内容：利用任何机械做功时，动力对机械所做的功，等于机械克服所有阻力所做的功。即使用任何机械都不能省功。

二、机械效率

1.机械做功：

①利用机械提升重物时，Gh是有利用价值的功，叫做有用功，记作W有用，即W有用＝Gh。

②动力对机械做的功Fs叫做总功，记作W总，即W总＝Fs。

③对人们既无利用价值而又不得不做的功，叫做额外功，记作W额外。

2.机械效率：有用功W有用跟总功W总的比值叫做机械效率，用符号η表示。（任何机械的机械效率总小于1）

3.公式：η＝×100％

三、机械能

1.　能：

①定义——物理学中，把物体做功的本领叫做能（或能量）。能量的形式有许多种。

②功与能——物体能做多少功，就说它具有多少能。物体对外做多少功，它的能量就减少多少；外界对物体做多少功，物体的能量就增加多少。

③单位——能的单位就是功的单位，即:焦耳，简称焦，符号J。

2.　动能：

①定义——物体由于运动而具有的能叫做动能。

②决定因素——动能的大小与质量和运动速度有关。运动物体的质量、速度越大，它具有的动能就越大。

3.　势能：（包括:重力势能和弹性势能）

①重力势能——物体由于被举高而具有的能叫做重力势能。重力势能的大小与质量和被举的高度有关。物体的被举得越高，质量越大，它具有的重力势能就越大。

②弹性势能——物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。弹性物体的弹性越强，形变越大，它具有的弹性势能就越多。

4.　机械能：

　　①动能和势能统称为机械能。

　　②物体具有的动能跟势能是可以相互转化的。

　　物体的势能和动能是可以相互转化的，如果有摩擦等阻力，那么在势能和动能的相互转化的过程中，机械能会不断减少。

【疑难解析】

1. 有用功、额外功和总功及其关系

　　使用机械做功时，对人们有利用价值的功是有用功。当用机械匀速提升重物时，克服重力做的功是有用功，即W有用＝Gh；当用机械水平移动重物时，克服重物与水平面间的摩擦做的功是有用功，即W有用＝fs物。

　　额外功是指对人们无利用价值由不得不做的功。在使用机械工作时，克服机械自重和摩擦所做的功为额外功。

　　总功是动力对机械所做的功，即W总＝Fs。根据机械功原理可知W总＝W有用+W额外。

2. 影响滑轮组机械效率的主要因素

　　动滑轮自重、摩擦及物重的存在，具体讨论如下

　　（1）若不同的滑轮组提升相同的重物到同一高度，由于有用功相同，动滑轮越重，做的额外功就越多，有用功在总功中占的比例就少，机械效率就越低。

　　（2）若用同一滑轮组提起不同的重物，由于轮重和摩擦一定，则提起的物体越重，有用功在总功中占的比例就大，机械效率就越大。

3. 在物体的动能和势能的相互转化中，机械能的总量不一定保持不变的

　　在动能和势能的相互转化重，若不考虑摩擦，则机械能的总量保持不变。但实际情况重摩擦总是存在的，因此在动能和势能的相互转化中机械能的总量会不断减少。

【典型例题】

例1、下列说法中正确的是（　）

　A.机械效率越大的机械做功越快

　B.机械效率越大的机械做功越多

　C.机械效率越大的机械有用功做的多

　D.机械效率越大的机械有用功在总功中占的比例大

分析：

　　机械效率是有用功和总功的比值，表示有用功在总功中所占的份额，机械效率越高，表示机械对总功的利用程度越高，有用功占总功的比例越大，而不表示做的有用功大。同时要注意机械效率高低与做功的快慢无关，与做功的多少无关。

解答：选项D正确

例2、某人用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，站在地面上讲400N的货物匀速提升4m，所用的拉力为250N（不计摩擦和轮重）。求：

（1）此时滑轮组做的有用功、总功及机械效率为多大？

（2）若用该滑轮组将700N的重物提起，滑轮组的机械效率又为多大？

分析：

　　人站在地面上，利用一个定滑轮和一个动滑轮的滑轮组提升货物，可以确定动滑轮上的绳子股数为2，在利用公式W有用＝Gh，W总＝Fs，η＝×100％可以分别求得有用功、总功和机械效率。

　　当所提重物变重时，所用拉力会变大，机械效率会变大。要求此时的机械效率，在不计摩擦的情况下，可先利用第一问中的条件求得动滑轮的重量，再利用公式W有用＝Gh，W总＝Fs，η＝×100％可以分别求得有用功、总功和机械效率。

解答：

　　（1）根据题义，可以确定动滑轮上的绳子股数n=2

　　　　　

　　（2）当所提物重G′=700N时，设重物被提起h′,则

　　　　

例3、两发飞行的炮弹，如果具有相同的机械能，则（　）

　A.它们的质量一定相等

　B.它们的速度一定相等

　C.它们的高度一定相等

　D.它们具有的动能和势能之和一定相等

分析：

　　动能和势能统称为机械能。物提具有的机械能等于物体的动能和势能之和，在空中飞行的炮弹同时具有动能和势能，两发飞行的炮弹具有相同的机械能，他们的动能和重力势能可能相同，也可能不相同，但它们具有的动能和势能之和一定相同。

解答：选项D正确

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