高中物理-功和能-机械能.docVIP

【知识梳理】

一、功?

1．功的概念

(1)如果一个物体受到力的作用，并且在力的方向上发生了位移，物理学中就说这个力对物体做了功。

(2)在物理学中，力和物体在力的方向上发生的位移，是做功的两个不可缺少的因素。

2．功的公式

力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移的夹角的余弦三者的乘积。

W=Fscosα

在国际单位制中，功的单位是焦耳(J)1J＝1N·m

3．正功、负功〔在α大小不同时，做功情况〕

(1)正功、负功的定义

当0°≤α＜90°时，cosα为正值，W为正值，称为力对物体做正功，或称为力对物体做功。

当α=90°时，cosα=0，W=0，力对物体做零功，即力对物体不做功。

当90°＜α≤180°时，cosα为负值，W为负值，称为力对物体做负功，或说物体克服这个力做功。

(2)正功、负功的物理意义。

①做功过程是能量转化过程，做功越多，能量转化得越多，因而功是能量转化的量度。能量是标量，相应功也是标量。

功是描述力在空间位移上累积作用的物理量。

②讨论正功和负功的意义

正功的意义是：力对物体做功,向物体提供能量，即受力物体获得了能量。

负功的意义是：物体克服外力做功，向外输出能量(以消耗自身的能量为代价)，即负功表示物体失去了能量。

二、功率

〔1〕定义：功W跟完成这些功所用的时间t的比值，叫做功率。有P表示功率，那么有

(2)物理意义：表示做功快慢的物理量。单位：W〔读作瓦〕1W=1J/S1KW=1000W

〔3〕平均功率：表示做功的平均快慢，大小等于功除以所用时间，或者力乘平均速度

瞬时功率：表示在某时刻或某位置做功的快慢，大小等于力乘以瞬时速度cosα

〔4〕额定功率和实际功率

额定功率就是机械正常条件下长时间工作的最大功率

实际功率就是机械实际运行时的功率。机械在功率不变时，其速度v与作用力F成反比

【例题解析】

例1、一台起重机以F1=2.1×103N的牵引力，将质量m=200kg的货物从静止起匀加速竖直向上提升，经过一段时间，速度到达2m/s。如果该起重机的额定功率是5×103W(g取10m/s2)，求：

〔1〕在此过程中起重机的平均功率。

〔2〕在此过程中起重机的最大瞬时功率。

〔3〕假设要此货物匀速上升，那么上升的速度是多大？

【稳固练习】

1．一个质量为m的小球做自由落体运动，那么，在前t秒内重力对它做功的平均功率P及在t秒末重力做功的即时功率P分别为()

A.B．

C.D.

2．一个水平力F作用在物体上，使它在力的方向上移动了一段距离S。第一次在动摩擦因数为μ1的水平面上，做的功为W1，功率为P1；第二次是在动摩擦因数为μ2的水平面上，做的功为W2，做功的功率为P2。μ1＞μ2，那么以下结论正确的选项是()

A.W1=W2,P1＜P2；B.W1=W2,P1=P2；

C.W1＞W2,P1=P2；D.W1＜W2,P1＞P2.

3．起重机以1．0m／s2的加速度将质量m=1000kg的货物由静止开始匀加速竖直上升g取10m／s2,那么

(1)在头1s内起重机对货物做功的平均功率为()

A.11000W；B.4500W；C.5000W；D.5500W。

(2)在1s末起重机对货物做功的即时功率为()

A.11000W；B.4500W；C.5000W；D.5500W；

4．一个质量为m的滑块从倾角为α的光滑斜面上由静止开始下滑，当它沿斜面下滑距离为S时，重力对它做功的即时功率为()

A.B.

C.D.

三、动能

1.动能的概念

物体由于运动而具有的能量叫做动能。

2.动能的大小

物体的动能等于它的质量与速度二次方乘积的一半。即

动能是标量，动能的单位与功的单位相同，都是J。

3.动能的利用

四、重力势能

〔1〕物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能。

〔2〕物体的重力势能与物体的质量和物体所处的高度有关。

〔3〕重力势能的大小可表示为

式中mg表示物体受到的重力，h表示物体离零势能面的高度，即重力势能等于物体的重力与它的高度的乘积

重力势能是标量，重力势能的单位与功的单位相同，都是J.

〔4〕重力势能为零的水平面叫做零势能面。重力势能是相对于零势能面而言的，因此重力势能具有相对性。