资源简介 (共34张PPT)第十一章 功和机械能11.4 动能和势能2022课程标准 学习目标1.知道动能、势能和机械能，通过实验，了解动能和势能的相互转化。 2.举例说明机械能和其他形式能量的相互转化。 1.能结合实例，说出物体什么时候具有动能、重力势能或弹性势能。2.【重点】通过探究，了解动能、重力势能和弹性势能的大小与什么因素有关，并能解释简单的现象。3.【重点】知道机械能的概念。4.【重点】通过分析实例，知道动能和势能可以相互转化，知道如果只有动能和势能相互转化，机械能是守恒的。知识点1 能1. 问题：如图所示，一辆车停在某高层住宅的楼下，车顶遭到损毁，警察在现场只看到了一些碎的西瓜皮。经过分析，原来罪魁祸首正是这些西瓜皮。坚固的车顶居然能被西瓜皮击坏，这是什么原因呢？2. 分析：处于高处的西瓜皮 （选填“能”或“不能”）对外做功，物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称 。3. 小结：（1）一个物体能够做的功越多，表示这个物体具有的能量越 （选填“大”或“小”）。（2）能与功的单位相同，都是 ，用符号 表示。能 能 大 焦耳 J 1. 问题：如图所示，在水平面上有一辆向前运动的小车，它推动木块前进了一段距离。运动的小车推动木块前进，小车对外做了功，表明小车具有 。这小车是因为什么才具有这种能量的呢？2. 分析：这是因为小车在 ，因此具有了这种能量。能量 运动 知识点2 动能4. 猜想：物体的动能大小可能跟哪些因素有关？ 。3. 概念：物体由于 而具有的能，叫做 。 的物体都具有 。运动 动能 一切运动 动能 物体的质量和物体的速度 5. 演示：如图所示，探究动能的大小与哪些因素有关探究问题 探究物体的动能与其速度的关系 探究物体的动能与其质量的关系实验器材 斜槽、木块、 个钢球 斜槽、木块、2个质量 的钢球实验方法 法和 法（观察木块移动的 来比较钢球的动能大小） 1 不同 控制变量 转换 距离 探究问题 探究物体的动能与其速度的关系 探究物体的动能与其质量的关系实验步骤 1.如图甲，把木块放置在水平面固定的位置，把钢球放在斜槽上高为h1处静止释放，记录木块移动的距离s1； 1.如图丙，把木块放置在水平面固定的位置，把小钢球放在斜槽上高为h处静止释放，记录木块移动的距离s3；探究问题 探究物体的动能与其速度的关系 探究物体的动能与其质量的关系实验步骤 2.如图乙，把木块放回水平面原来的位置，把钢球放在斜槽上高为h2处静止释放，记录木块移动的距离s2。 2.如图丁，把木块放回水平面原来的位置，把大钢球放在斜槽上高为h处静止释放，记录木块移动的距离s4。探究问题 探究物体的动能与其速度的关系 探究物体的动能与其质量的关系实验现象 与分析 钢球从高处滚下，高度越高，钢球运动到水平面时速度越 ，木块被撞得越 ，钢球具有的动能越 （选填“大”或“小”）。 钢球从相同高度由静止释放，运动到水平面时 相同，钢球的质量越大，木块被撞得越，钢球具有的动能越（选填“大”或“小”）。实验结论 1.物体动能的大小跟 和 有关； 2.质量相同的物体，运动的速度越大，物体的动能越 ； 3.运动的速度相同时，质量越大，物体的动能也越 。 大 远 大 速度 远 大 速度 质量 大 大 【典例1】如图所示是探究动能的影响因素实验，将小球从斜面的A点由静止释放，能将水平面的物体从B处推到C处，如果要将物体推到D处，应该让小球从 （选填“高于”或“低于”）A点的位置由静止释放。高于 【变式1】如图所示，某段道路的标志牌显示：小型客车最高行驶速度不得超过100 km/h，大型客车、载货汽车最高行驶速度不得超过80 km/h。请你用物理知识解释，为什么要对机动车的最高行驶速度进行限制？为什么在同样的道路上，对不同车型设定不一样的最高行驶速度？答：对机动车的最高行驶速度进行限制，是因为同一辆汽车质量不变时，速度越大，具有的动能越大。当不同车型的汽车的速度相同时，质量越大的汽车，它具有的动能越大，刹车阻力相同时，滑行的距离就越长，容易与前面的物体相撞，相撞时冲击力也更大，所以要对不同车型的汽车设定不一样的最高行驶速度。（一）重力势能1. 问题：如图所示，打桩机工作时，先把重锤高高举起，重锤落下能把石桩打入地下，重锤对石桩做了功，这说明重锤具有 。重锤是因为什么原因才具有这种能量的呢？2. 分析：这是因为重锤离地面有 ，因此具有了这能量。能量 高度 知识点3 势能3. 概念：在地球表面附近，物体由于受到 并处在一定 时所具有的能，叫做 。4. 问题：如图所示是一枚鸡蛋从高空落下的杀伤力情况图。重力势能的大小跟哪些因素有关？重力 高度 重力势能 5. 分析：（1）因为鸡蛋所在楼层越高，掉下来对人的伤害越 ，所以质量相同时，物体的位置越高，所具有的重力势能越 。（2）如果把质量大的西瓜皮和质量小的易拉罐从相同高度掉下来，那么 造成的伤害更大，所具有的重力势能更 。6. 小结：（1）重力势能的大小跟 和 有关。（2）质量相同时，物体的位置越高，所具有的重力势能越 。（3）高度相同时，物体的质量越大，所具有的重力势能越 。大 大 西瓜皮 大 高度 质量 大 大 （二）弹性势能1. 问题：如图甲、乙、丙所示，发生形变的网球拍能将网球弹出，拉弯的弓能将箭射出，被压弯的跳板能将运动员弹起，网球拍、弓和跳板具有 。它们是因为什么原因才具有这种能量的呢？能量 2. 分析：网球拍、弓和跳板因为发生了 形变，因此具有了这种能量。3. 概念：物体由于发生 形变而具有的能叫做 。4. 问题：轻轻拉弓和用力拉弓，哪种情况下箭射出的距离较远？5. 分析：用力拉弓时，弓的形变越 ，箭射出的距离也越 （两空均选填“大”或“小”）。6. 小结：弹性势能的大小跟 有关，弹性物体的弹性越强，形变越大，它具有的弹性势能越 。弹性 弹性 弹性势能 大 大 弹性形变程度 大 【典例2】如图所示是运动员参加射箭比赛时的场景，下列说法错误的是( A )A. 运动员将弓拉开的过程中，弓的重力势能增大B. 运动员射箭过程中，其重力势能不变C. 弓被拉得越弯，产生的弹力越小D. 弓被拉得越弯，具有的弹性势能越大C【变式2】我国的乌东德水电站的拦河拱坝高270 m（如图）。水电站满负荷发电时，一天的发电量就可以满足30万人1年的生活用电。我国葛洲坝水电站的拦河坝高 70 m。有人说前者水的重力势能比后者的大，能够这样简单地得出结论吗？为什么？答：不能，重力势能的大小跟质量和高度有关，单从高度上比较重力势能的大小是不全面的。答：不能，重力势能的大小跟质量和高度有关，单从高度上比较重力势能的大小是不全面的。（一）机械能的概念1. 问题：如图所示，飞机在高空中飞行，飞机具有哪些能量呢？2. 分析：由于飞机在运动，所以具有 能，又因为它处于高空，所以还具有 能，把这两种能量加在一起，就得到它的总机械能。动 重力势 知识点4 机械能及其转化3. 结论：在物理学中，把 能、 能和 能统称为机械能。动 重力势 弹性势 （二）机械能的转化1. 问题：动能和势能可以相互转化吗？2. 演示：让一个物体从高处下落，忽略空气阻力，请分析其势能和动能的变化情况。3. 分析：下落时，物体的高度 ，重力势能 ；物体速度 ，动能 。（均选填“变大”“变小”或“不变”）4. 问题：减少的重力势能去哪里了？5. 分析：物体的 能转化为它的 能。变小 变小 变大 变大 重力势 动 6. 演示：弯弓把箭射出的过程中，弓和弦逐渐恢复原状，箭的速度变大。7. 分析：这个过程中弓和弦的弹性势能 ，箭的动能 （前两空均选填“变大”“变小”或“不变”）。这说明，弓和弦的 能转化为箭的 能。8. 结论：动能和势能可以相互 。变小 变大 弹性势 动 转化 （三）机械能的守恒1. 演示：（1）如图甲，观察滚摆的运动，讨论滚摆在运动过程中动能和势能是如何转化的。滚摆下落时，重力势能转化为动能；滚摆上升时，动能转化为重力势能。滚摆下落时，重力势能转化为动能；滚摆上升时，动能转化为重力势能。（2）如图乙，小球做单摆运动，分析小球在摆动过程中动能和势能是如何转化的。小球从A点到B点时，重力势能转化为动能；从B点到C点时，动能转化为重力势能。小球从A点到B点时，重力势能转化为动能；从B点到C点时，动能转化为重力势能。2. 问题：以上两实验，我们都看到滚摆和小球上升的高度越来越 ，最后停在最低点，这是什么原因呢？3. 分析：在实际情况中，无论是单摆还是滚摆，在运动的过程中都会受到 的影响，机械能都会转化为其他形式的能。4. 结论：大量的研究结果表明，如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和 ，即机械能是守恒的。小 阻力 不变 【典例3】皮球在地上来回反弹，皮球下降的过程中，其动能 ，重力势能 （前两空均选填“增大”“不变”或“减小”）， 能转化为 能。皮球上升的过程中，其动能 ，重力势能 （以上两空均选填“增大”“不变”或“减小”）， 能转化为 能。皮球最后停在地上，这说明皮球的机械能 （选填“守恒”或“不守恒”），这是因为 。增大 减小 重力势 动 减小 增大 动 重力势 不守恒 皮球落到地上时能量有损耗 【变式3】如图所示，把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到你的鼻子附近，稳定后松手，铁锁向前摆去。你认为铁锁摆回时会打到你的鼻子吗？请说明理由。答：不会，因为铁锁在运动的过程中受到阻力的影响，机械能不守恒，所以铁锁不能回到原来高的位置打到鼻子。答：不会，因为铁锁在运动的过程中受到阻力的影响，机械能不守恒，所以铁锁不能回到原来高的位置打到鼻子。1. 物体能够对外做功，我们就说这个物体具有 ，简称能。单位： 。2. 动能和势能能量 焦耳（J） 种类 定义 影响因素动能 物体由于运动而具有的能，叫做 动能的大小与 和 有关：质量相同的物体，运动的速度越 的，动能越 ；运动速度相同的物体，质量越 的，动能也越 动能 质量 速度 大 大 大 大 种类 定义 影响因素势能 重力 势能 在地球表面附近，物体由于受到 并处在一定高度时所具有的能，叫做 重力势能的大小与 和 有关：质量相同的物体，位置越 的，重力势能越 ；位置相同的物体，质量越 的，重力势能也越 弹性 势能 物体由于 具有的能，叫做 弹性势能的大小跟物体的 有关：物体的弹性越强，形变越 ，弹性势能越 重力 重力势能 高度 质量 高 大 大 大 弹性形变 弹性势能 弹性形变程度 大 大 3. 在物理学中，把 、 和 统称为 ，即机械能＝动能＋势能。4. 和 可以相互转化。5. 如果只有 和 相互转化，机械能的总和不变，即 。动能 重力势能 弹性势能 机械能 动能 势能 动能 势能 机械能守恒 1. 钢球从高为h的斜槽上由静止滚下，在水平面上将木块撞出了一段距离，如图所示，为了探究物体动能与质量的关系，实验中要( A )A. 改变木块在水平面上的位置B. 改变钢球在斜槽上静止释放的位置C. 换用质量不同的木块D. 换用质量不同的钢球D2. 判断下列物体的动能、重力势能如何变化（选填“增大”“不变”或“减小”），并说明理由。（1）在空中上升的足球，足球的动能 ，重力势能 ，理由： 。（2）飞机在空中水平匀速飞行，并不断地空投物资，飞机的动能 ，重力势能 ，理由： 。（3）运动员弯弓将箭射出时，弓的弹性势能 ，理由： 。减小 增大 上升的足球质量不变，速度减小，所以动能减小；其高度增大，所以重力势能增大 减小 减小 飞机水平匀速飞行，速度和高度不变，空投物资使其质量减小，所以动能和重力势能都减小 减小 弓的弹性形变减小，所以弓的弹性势能减小 3. 如图所示，甲、乙是两个质量相同的小球，在同一高度以大小相等的速度，将甲球竖直向下抛出，将乙球竖直向上抛出，最后落在地面上（不考虑反弹），则下列说法正确的是( A )A. 抛出时，甲球的动能大于乙球的动能B. 抛出时，甲球的重力势能小于乙球的重力势能C. 此过程，乙球的动能一直减少D. 此过程，甲球的动能一直增大 方法点拨 分析物体在整个过程或某个片段的速度和高度的变化情况，并结合动能和重力势能的影响因素来进行分析判断。D4. 某小球被水平抛出，其部分运动轨迹如图甲所示。小球在运动过程中经过M、N两点（图中未标出），其动能和重力势能的参数如图乙所示。通过数据分析，可得小球在M点时的机械能为 J；小球在M点时的动能 （选填“大于”“等于”或“小于”）小球在N点时的动能。在图甲中，若位置①和②分别代表上述两点，则M最有可能在位置 （选填“①”或“②”），依据是 。400 小于 ② N点的重力势能比较大，说明N点的高度较高 方法点拨 分析物体在整个过程的机械能是否守恒，并仔细判断每个过程或某个位置的动能和势能情况。(共23张PPT)第十一章 功和机械能第十一章 功和机械能 章末复习【重点知识提炼】一、功1. 一个 作用在物体上，物体在这个力的方向上 ，在物理学中就说这个力做了 。2. （1）做功的两个要素（缺一不可）：①作用在物体上的 ；②物体在这个力的方向上 。（2）如图所示，不做功的三种情况：①力与距离的方向 力 移动了一段距离 功 力 移动的距离 垂直 ②有 无 ③无 有 力 距离 力 距离 3. 功的公式、符号和单位物理量 符号 单位 公式/变形式力 F＝ 距离 s＝ 功 W＝ FN sm WJFs 二、功率1. 在物理学中，用 表示做功的快慢。2. 功率的公式、符号和单位物理量 符号 单位 公式功率 P＝ 功 W＝ 时间 t＝ 功率 PW WJPt ts 物理量 符号 单位 常用单位换算 公式功率 1 kW＝ W P＝ 力 / F＝ 速度 1 m/s＝ km/h v＝ PW1 000 Fv FN vm/s3.6 三、机械效率1. 有用功和额外功：① ：提升重物时，将重物提升一定高度所做的功。② ：克服机械的自重和摩擦力等因素而做的功。③ ：有用功与额外功之和，公式表示为 。有用功 额外功 总功 W总＝W有＋W额 2. 机械效率：（1）定义： 跟 的比值叫做机械效率。（2）计算公式：机械效率η＝ ；η 1，用百分数表示。3. 提高滑轮组机械效率的方法： 。有用功 总功 ×100％ ＜ 减小动滑轮重量、增加被提升的物重、减小绳重、减小摩擦阻力 四、动能、势能和机械能1. 如图所示，小球从斜面A点静止滑下，若忽略阻力：（1）小球从A点到B点的过程，分析以下问题：①小球由于 而具有了动能，动能的大小与小球的 、 有关。因为小球的 在增大而 不变，所以小球的动能在 。运动 速度 质量 速度 质量 增大 ②小球在斜面运动时，小球处在一定 ，还具有 能。重力势能的大小与小球的 、 有关。因为小球的 在减小，而 不变，所以其重力势能在 。③此过程中，小球的 转化为 。机械能＝动能＋ ，如果只有 和 相互转化，机械能的总和不变，即 。此时，小球的机械能 。高度 重力势 高度 质量 高度 质量 减小 重力势能 动能 势能 动能 势能 机械能守恒 守恒 1. 如图所示，小球从斜面A点静止滑下，若忽略阻力：（2）当小球到达C点时与弹簧片接触并使弹簧片发生 ，弹簧片具有了 能，当弹簧片的弹性形变程度变大，其弹性势能 ，此时 转化为 。因此， 和 可以相互转化。弹性形变 弹性势 变大 动能 弹性势能 动能 弹性势能 1. 如图所示，小球从斜面A点静止滑下，若忽略阻力：【典例解题提升】1. 如图所示，小孩推着大人在水平冰面上滑行，小孩用40 N的力水平推着大人前进10 m后松手，小孩松手后，冰车又滑行了2 m才停下。（1）孩子推着大人时，此小孩对大人和冰车 （选填“有”或“没有”）做功，若有做功请计算出其大小，若没有，请说明理由。小孩所做的功为W＝Fs＝40 N×10 m＝400 J有 小孩所做的功为W＝Fs＝40 N×10 m＝400 J（2）松手后，小孩对大人和冰车 （选填“有”或“没有”）做功，若有做功请计算出其大小，若没有，请说明理由。无力有距离。没有 无力有距离。1. 如图所示，小孩推着大人在水平冰面上滑行，小孩用40 N的力水平推着大人前进10 m后松手，小孩松手后，冰车又滑行了2 m才停下。2. （1）如图所示，小明和小青两位同学进行搬物体上楼的比赛，已知他们把同样的物体从1楼搬到3楼。从图中信息可知（ B ）A. 小青做功多 B. 两人做功一样多C. 两人做功一样快 D. 小明做功慢（2）要知道两位同学做功的功率，还需要测量哪些物理量呢？物体的质量m（或重量G）和楼层的高度h。B物体的质量m（或重量G）和楼层的高度h。（3）已知物体重100 N，每层楼的高度为3 m，请用两种方法计算出小明做功的功率。解：方法一：小明克服重力做功为W＝Gh＝100 N×6 m＝600 J小明做功的功率为P＝＝＝15 W方法二：小明上楼的速度为v＝＝＝0.15 m/s小明做功的功率为P＝Fv＝100 N×0.15 m/s＝15 W解：方法一：小明克服重力做功为W＝Gh＝100 N×6 m＝600 J小明做功的功率为P＝＝＝15 W方法二：小明上楼的速度为v＝＝＝0.15 m/s小明做功的功率为P＝Fv＝100 N×0.15 m/s＝15 W3. 如图所示，甲、乙两个质量不同（m甲＜m乙）的弹力球从相同高度由静止释放。（1）忽略空气阻力，甲球下落过程中经过A、B两点，A点的动能 （选填“＞”“＜”或“＝”）B点的动能。此过程中，机械能 （选填“守恒”或“不守恒”）。乙球在下落过程中经过与A点等高的C点，两球在这三点的重力势能分别为EA、EB、EC，其大小关系是 。＜ 守恒 EC＞EA＞EB （2）不忽略空气阻力，甲球反弹到达最高点M，M .（选填“可能”或“不可能”）比起点高；要让乙球反弹到比起点更高的位置的方法有 。不可能 给乙球一个向下的初速度 （3）若把乙球以速度v斜向上抛出，下列能反映其动能Ek变化的图像是（ A ）A3. 如图所示，甲、乙两个质量不同（m甲＜m乙）的弹力球从相同高度由静止释放。4. 道路救援车对故障车辆拖移时可构建成如图所示的模型，将重力为1×104 N的车辆A沿斜面匀速拉至斜面顶端，用时10 s，钢绳对车辆的拉力为5 000 N，已知斜面高为2 m，斜面长为5 m，则有用功是 J，拉力的功率是 W，斜面的机械效率为 。2×104 2 500 80％5. 如图所示，小明分别使用甲、乙、丙、丁四种机械匀速提升物体（绳长不变），测得拉力和物体M、N所受的重力如表所示，则（ A ）F甲 F乙 F丙 F丁 GM GN5.5 N 12 N 5.5 N 8 N 5 N 10 NAA. 甲的机械效率比丙的大B. 乙、丁的机械效率相同C. 使用丙提升物体M时可以省力D. 实验测得的数据无法算出机械效率【科技与物理】6. 阅读短文，回答下列问题。过山车 当你在游乐场乘过山车奔驰之际，你是否会想到：过山车为什么不需要引擎来推动就能“翻山越岭”呢？ 过山车在开始旅行时，是靠一个机械装置推上最高点的，但在第一次下行后，就再没有任何装置为它提供动力了。从这时起，带动它沿轨道行驶的唯一“发动机”就是重力势能。过山车的重力势能在处于最高点时达到最大值，当它开始下行时，它的重力势能不断减小，〗动能不断增大。由于摩擦，损耗了少量的机械能，所以随后的“小山丘”设计的比开始时的“小山丘”低（如图所示）。像所有列车一样，过山车也安装了机械制动装置，使它在结束行程或在紧急情况下能够准确地停下来。（1）过山车要通过A点向上运动的过程中，动能 ，重力势能 。（均选填“变大”“变小”或“不变”）（2）后面的“小山丘”设计的比开始时的“小山丘”低，是由于过山车在运动过程中，机械能 （选填“变大”“变小”或“不变”）。（3）在过山车旅行的过程中，遇到紧急情况能够准确地停下来，是由于 。变小 变大 变小 安装了机械制动装置 （4）过山车第一次下行后，是利用 能作为“发动机”的动力。（5）小明坐在高速运行的过山车上，感到“天旋地转”，这时他是选择 作为参照物的。重力势 过山车 (共16张PPT)第十一章 功和机械能11.2 功率2022课程标准 学习目标知道功率，用生活中的实例说明功率的含义。知识点1 做功的快慢1. 问题：（1）要把几百块砖从地面送到房顶，用人工搬运和用起重机搬运，对砖块做的功相同吗？ （2）人工搬运需要几个小时，而用起重机只需要几分钟，两者做功的快慢相同吗？ 2. 小结：生活中比较物体做功的快慢方法有两种。（1）物体做相同的功，比较所用的时间，时间短的做功 ；（2）物体做功的时间相同，比较做功的多少，做功多的做功 。相同 不相同 快 快 【典例1】爸爸带着5岁的儿子一起爬相同的楼梯，他们同时到达顶楼，下列说法正确的是( A )A. 两人做功一样多 B. 爸爸做功较快C. 他们做功一样快 D. 儿子做功较快【变式1】工人把10 t的货物搬到货车上所用的时间是叉车做同样的事的20倍，下列说法正确的是( A )A. 工人和叉车做功一样快 B. 工人做功较快C. 工人和叉车做功一样多 D. 无法判断做功的快慢BC1. 问题：甲、乙同学进行把矿泉水从地面搬运到桌面的做功比赛，若把一瓶矿泉水（500 mL）搬到桌面所做的功约为4 J，甲、乙同学做功情况如表所示，则如何比较哪位同学做功快？同学 甲 乙做功W/J （8瓶） （5瓶）时间t/s 10 832 20 知识点2 功率的定义及公式2. 分析：（1）就像用路程与时间之比来比较运动的快慢一样，我们可以用 与 来表示做功的快慢。（2）请根据以上方法，通过计算来比较甲和乙谁做功更快。解：甲：＝＝3.2 J/s乙：＝＝2.5 J/s所以 同学做功快。功 做功所用时间之比 解：甲：＝＝3.2 J/s乙：＝＝2.5 J/s甲 3. 意义：在物理学中，用 表示做功的快慢，其符号为 。4. 公式： 。5. 单位：（1）国际单位： ，符号是 。（2）其他单位： ，符号是 。（3）单位换算：1 kW＝ W。功率 P P＝ 瓦特 W 千瓦 kW 103 6. 梳理：物理量 符号 单位 公式/变形式功率 P＝ 功 W＝ 时间 t＝ 1 W的物理意义：某物体做功的功率为1 W，表示物体在 s内做功为 J。 PW WJPt ts 1 1 【典例2】小明用40 N的水平推力作用在纸箱上，让纸箱沿水平方向前进了10 m，用时5 s，小明对纸箱做功为 J，其功率为 W。【变式2】功率是36 kW的拖拉机，它1 min做的功由功率是400 W的耕牛去完成，需要的时间为 s。400 80 5 400 1. 比较做功快慢的方法：（1）做相同的功，比较时间，时间短的做功快；（2）相同的时间，比较做功，做功多的做功快。2. 功率的公式、符号和单位物理量 符号 单位 公式/变形式功率 P＝ 功 W＝ 时间 t＝ PW WJPt ts 3. 功率的单位换算：1 kW＝103 W。1. 下列说法正确的是( A )A. 功率越大，做功一定越多B. 做功越多的机械，功率一定越大C. 功率越小的机械，做功一定越少D. 做功越快的机械，功率一定越大D2. 如图所示，小宇同学从一楼走到五楼用了30 s，此过程中的功率大约是( A )A. 2 000 W B. 200 W C. 20 W D. 2 WB3. 小芳用200 N的水平推力把在水平地面上重300 N的箱子沿推力的方向匀速前进3 m，所用时间为6 s，此过程，小芳对箱子做功是 J，此过程的功率是 W。600 100 方法点拨 认清此过程是哪个力在做功，并把其做功的大小算出来，根据公式P＝代入计算。1.08×104 4. 某建筑工地上一台升降机的厢体连同货物的质量为1.2 t，在10 s内从2楼匀速上升到5楼。如果每层楼高3 m，升降机电动机的功率为 W。5. 学习了《功率》这节课后，小玉同学想估算自己从一楼爬楼梯到三楼的功率，请按要求填写：实验原理： 。实验步骤：（1）用体重计测出 （填物理量与其对应字母）；（2）用卷尺测出 （填物理量与其对应字母）；（3）用 （填测量器材）测出小玉同学从一楼匀速爬楼梯到三楼所用的时间t；P＝ 小玉同学的质量m 一层楼的高度h 秒表 （4）小玉同学爬楼梯的功率的表达式为 （用上述物理量表示）。 方法点拨 根据原理公式P＝，W＝Gh，找出测量各物理量的方法即可。(共24张PPT)第十一章 功和机械能11.3 机械效率2022课程标准 学习目标知道机械效率。了解提高机械效率的意义和途径。 1.【重点】能结合实例分析什么是有用功、额外功和总功。并能正确陈述它们之间的关系。2.【难点】能说出机械效率的含义，并能利用机械效率的公式进行简单的计算。知识点1 有用功和额外功1. 问题：分析下列两种机械做功的情况中，哪些是我们需要的有用功，哪些是我们不得不做的额外功，哪些是我们做的总功。2. 分析：图（a）中，提起重物时克服物体重力所做的功，是我们需要的有用功；这个过程中动滑轮也被随之提起，且滑轮与绳子之间存在摩擦，因此克服动滑轮的重力和摩擦所做的功，是我们不得不做的额外功；动力来自于绳子自由端的拉力，因此拉力所做的功，是我们做的总功。图（b）中，挖掘泥土时克服泥土重力所做的功，是我们需要的有用功；克服机械臂的重力和机械之间的摩擦所做的功，是我们不得不做的额外功；动力来自于发动机，因此发动机输出的动力所做的功是总功。3. 小结：（1）机械提升重物所做的功，是我们需要的、有价值的功，叫做 ，记作 。（2）克服机械部件自身的重力和摩擦力，无利用价值却不得不做的功，叫做 ，记作 。（3）动力对机械做的功，叫做 ，记作 。（4）W总＝ 。有用功 W有用 额外功 W额外 总功 W总 W有用＋W额外 【典例1】当你用桶从井中提水时，你对水做的功是 ，对桶做的功是 ；如果桶掉进井里，从井中捞桶时，桶里带着一些水，这时你对水做的功是 。（均选填“总功”“额外功”或“有用功”）有用功 额外功 额外功 【变式1】质量是40 kg的小王同学用重10 N的水桶，提起重力为100 N的水，沿楼梯送到三楼，每层楼高3 m，完成这一次提水，她对水做的功为有用功，则她做的有用功和额外功分别是（ B ）A. 600 J 2 400 J B. 600 J 2 460 JC. 600 J 60 J D. 3 000 J 60 J 方法点拨 有用功指为了达成某种 至少要做的功，比如为了得到水还是为了得到水桶。额外功指在达成某种目的时，并非我们需要但又 的功。B工作目的 不得不做 1. 定义：在物理学中，将 跟 的比值叫做机械效率。2. 符号： 。3. 公式：η＝ 。有用功 总功 η ×100％ 知识点2 机械效率4. 理解：（1）动力对机械所做的功（即总功）总是 机械对外所做的功（即有用功）。（2）使用任何机械都不能省功，故机械效率总是 1。（3）机械效率通常用百分率表示。 知识补充 起重机的机械效率一般为40％～50％，抽水机的机械效率一般为60％～80％。大于 小于 5. 实验：测量滑轮组的机械效率实验设计实验装置 弹簧测力计、滑轮组、钩码、刻度尺、铁架台、棉线实验步骤实验结论 1.三次实验中测得的机械效率一样吗？ 。实验 钩码所受的重力G/N 提升高度h/m 有用功W有/J 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 总功W总/J 机械效率η123不一样实验结论 2.同一滑轮组提升不同重物至相同高度，重物的重力越大时，滑轮组的机械效率 （选填“越大”“越小”或“不变”）。3.滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关吗？ 。4.不计绳重和摩擦时，滑轮组的机械效率与绕线方法有关吗？ 。越大 无关 无关 【典例2】如图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重为6 N。（1）实验时要竖直向上 拉动弹簧测力计，由图可知，拉力大小为 N，若钩码上升的高度为10 cm，则有用功是 J，滑轮组的机械效率为 （结果精确到0.1％）；匀速 2.4 0.6 83.3％ （2）若增加钩码的个数（每个钩码一样重），该滑轮组的机械效率将 （选填“增大”或“减小”）。增大 【变式2】如图所示，用滑轮组帮助汽车脱困时，滑轮A的作用是 ；汽车被匀速拉动时，作用在绳子上的拉力F为1 000 N，滑轮组的机械效率为80％，则汽车受到的摩擦力为 N。写出一条可以提高滑轮组机械效率的措施： 。改变力的方向 2 400 加润滑油减小机械间摩擦等 1. 动滑轮可以省力，但 。2. 总功、有用功和额外功之间的关系为 。3. 使用机械做功时，将 叫做机械效率η，即 。4. 影响滑轮组机械效率的主要因素： 等。5. 提高滑轮组机械效率的方法： 等。不能省功 W总＝W有＋W额 有用功W有跟总功W总的比值 η＝×100％ 动滑轮自身重力、绳子重力及摩擦 增加被拉物体的质量、使用轻质的动滑轮和绳子、机械经常保养和定期润滑 1. 下列关于功、功率和机械效率的说法，正确的是（ B ）①物体受到的力越大，力对物体做功就越多；②做功越快的机械，功率越大；③做功越多的机械，机械效率越高；④使用机械效率越高的机械，完成一定量的功就越快A. ① B. ② C. ①③ D. ②④B2. 用相同的滑轮和细绳分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，用它们分别把相同的物体匀速提升相同的高度。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ B ）A. 甲滑轮组的机械效率比乙的大B. 两个滑轮组的机械效率一样大C. 甲滑轮组做的额外功小于乙滑轮组的额外功D. 甲滑轮组做的有用功小于乙滑轮组的有用功B3. 如图所示，A物体受到的重力是100 N，在5 N的拉力F作用下，在水平地面上向左做匀速直线运动1 m，物体A受到水平地面的摩擦力大小是12N，有用功为 J，总功为 J，机械效率是 。第3题图12 15 80％ 4. 如图甲所示，斜面静置于水平面上，小明同学将A、B两个完全相同的物体，分别沿左、右两侧斜面由底端拉到顶端，做功情况如图乙所示。则小明对A做的总功为 J，有用功为 J，小明对B做功的机械效率为 。第4题图3 2 80％ 5. 两位同学利用如图所示的器材测量滑轮组的机械效率，下表是他们实验中的一组数据。请将表格中的数据补充完整并回答下面问题：钩码所受的重力G/N 提升高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 有用功 W有/J 总功 W总/J 机械效率η甲同学 1.0 1.0 0.5 3.0 乙同学 3.0 1.0 1.2 3.0 1.01.566.7％3.03.683.3％（1）机械效率不同的原因可能是什么？答： 提升物体的质量不同、动滑轮的质量不同、摩擦和绳重不同。（2）有没有机械效率为100％的机械？为什么？答： （3）举例说明，通过什么途径可以提高机械效率。答： 没有机械效率为100％的机械。这是因为使用任何机械时，不可避免地要做额外功，如克服机械重力、摩擦力等，因此总功一定大于有用功，机械效率一定小于100％。 增加每次提起的重物质量、减轻动滑轮本身的质量、减轻绳子的质量、加润滑油减小摩擦等。 5. 两位同学利用如图所示的器材测量滑轮组的机械效率，下表是他们实验中的一组数据。请将表格中的数据补充完整并回答下面问题：6. 如图，塔式起重机上的滑轮组将重为1.6×104 N的重物匀速吊起2 m时，用时20 s，滑轮组的机械效率为80％。（1）求钢丝绳自由端的移动速度。解：（1）由图可知，动滑轮的绳子段数n＝3，钢丝绳移动的距离s＝3 h＝3×2 m＝6 m钢丝绳自由端的移动速度v＝＝＝0.3 m/s解：（1）由图可知，动滑轮的绳子段数n＝3，钢丝绳移动的距离s＝3 h＝3×2 m＝6 m钢丝绳自由端的移动速度v＝＝＝0.3 m/s（2）求提升重物做的有用功。解：（2）提升重物做的有用功W有＝Gh＝1.6×104 N×2 m＝3.2×104 J（3）求绳端拉力做的总功。解：（2）提升重物做的有用功W有＝Gh＝1.6×104 N×2 m＝3.2×104 J解：（3）由η＝可知，拉力做的总功W总＝＝＝4×104J6. 如图，塔式起重机上的滑轮组将重为1.6×104 N的重物匀速吊起2 m时，用时20 s，滑轮组的机械效率为80％。（4）若克服摩擦和钢丝绳重所做的功是7 000 J，求动滑轮的重力。解：（4）额外功W额＝W总－W有＝4×104 J－3.2×104 J＝8 000 J则克服动滑轮重力做的功W动＝W额－Wf＝8 000 J－7 000 J＝1 000 J由W动＝G动h可知，动滑轮的重力G动＝＝＝500 N（5）说出一个提高滑轮组机械效率的方法。解：（5）换用更轻的动滑轮、增大物体重力等。解：（4）额外功W额＝W总－W有＝4×104 J－3.2×104 J＝8 000 J则克服动滑轮重力做的功W动＝W额－Wf＝8 000 J－7 000 J＝1 000 J由W动＝G动h可知，动滑轮的重力G动＝＝＝500 N解：（5）换用更轻的动滑轮、增大物体重力等。答：（略）6. 如图，塔式起重机上的滑轮组将重为1.6×104 N的重物匀速吊起2 m时，用时20 s，滑轮组的机械效率为80％。(共17张PPT)第十一章 功和机械能专题 机械效率的相关计算一、滑轮（组）1. 如图所示，工人利用滑轮组将重900 N的物体竖直向上匀速提升0.5m，已知工人所用的拉力为600 N，求：（1）工人的拉力做的总功；解：（1）绳子自由端移动的距离s＝nh＝2×0.5 m＝1 m工人的拉力做的总功W总＝Fs＝600 N×1 m＝600 J解：（1）绳子自由端移动的距离s＝nh＝2×0.5 m＝1 m工人的拉力做的总功W总＝Fs＝600 N×1 m＝600 J（2）提升物体做的有用功；解：（2）提升物体做的有用功W有＝Gh＝900 N×0.5 m＝450 J（3）此滑轮组的机械效率。解：（3）此滑轮组的机械效率η＝×100％＝×100％＝75％解：（3）此滑轮组的机械效率η＝×100％＝×100％＝75％答：（略）1. 如图所示，工人利用滑轮组将重900 N的物体竖直向上匀速提升0.5m，已知工人所用的拉力为600 N，求： 方法点拨 滑轮组竖直向上拉动重物时，有用功为克服重物重力做的功W有＝Gh，总功为绳子自由端拉力做的功W总＝Fs。不计绳重和摩擦，额外功为克服动滑轮重力做的功W额＝G动h。η＝＝＝＝2. 利用如图所示的滑轮组搬运货物，用F＝1 000 N的力拉绳子自由端，货物A以0.1 m/s的速度匀速直线运动20 s，整个过程中，滑轮组的机械效率为75％。求：（1）货物A在20 s内移动的距离；解：（1）货物A在20 s内移动的距离s物＝v物t＝0.1m/s×20 s＝2 m解：（1）货物A在20 s内移动的距离s物＝v物t＝0.1m/s×20 s＝2 m（2）这个过程中拉力F做的总功；解：（2）绳子自由端移动的距离s绳＝ns物＝2×2 m＝4 m拉力F做的总功W总＝Fs绳＝1 000 N×4 m＝4 000 J（3）水平地面对货物A的摩擦力大小。解：（3）拉力F做的有用功W有＝ηW总＝75％×4000 J＝3 000 J由W＝Fs可得，水平地面对货物A的摩擦力f＝＝＝1 500 N答：（略）解：（3）拉力F做的有用功W有＝ηW总＝75％×4 000 J＝3 000 J由W＝Fs可得，水平地面对货物A的摩擦力f＝＝＝1 500 N答：（略）2. 利用如图所示的滑轮组搬运货物，用F＝1 000 N的力拉绳子自由端，货物A以0.1 m/s的速度匀速直线运动20 s，整个过程中，滑轮组的机械效率为75％。求： 方法点拨 滑轮组水平拉动重物时，有用功为克服摩擦力做的功W有＝fs物，总功为绳子自由端拉力做的功W总＝Fs绳。注意此时重力不做功。η＝＝＝＝3. 如图甲，从深井中匀速提取泥土，动滑轮和筐的总重力为30 N。图乙是某次提取过程中拉力F做的功W随绳自由端拉下的长度s变化的关系图像。不计绳重和摩擦，则（1）当s为10 m时，由图乙可知拉力做了 J的功，筐和泥土上升了 m；（2）拉力F为125 N，筐中泥土的重力是 N；（3）本次提升泥土的过程中，该装置的机械效率为 。1250 5 220 88％ 二、斜面4. 如图，一辆货车匀速从山底A开到山顶B。货车重力为2.0×104 N，发动机的功率为100 kW保持不变，山坡AB长2 000 m，高h为800 m，所用时间为4 min，不计空气阻力。求：（1）汽车从山底开到山顶所做的有用功；解：（1）有用功W有用＝Gh＝2.0×104 N×800 m＝1.6×107 J解：（1）有用功W有用＝Gh＝2.0×104 N×800 m＝1.6×107 J（2）山坡的机械效率（精确到0.1％）；解：（2）汽车从山底开到山顶所做的总功W总＝Pt＝100×103 W×4×60 s＝2.4×107 J 山坡的机械效率η＝×100％＝×100％≈66.7％解：（2）汽车从山底开到山顶所做的总功W总＝Pt＝100×103 W×4×60 s＝2.4×107 J 山坡的机械效率η＝×100％＝×100％≈66.7％4. 如图，一辆货车匀速从山底A开到山顶B。货车重力为2.0×104 N，发动机的功率为100 kW保持不变，山坡AB长2 000 m，高h为800 m，所用时间为4 min，不计空气阻力。求：（3）汽车在山坡上行驶时的摩擦力和牵引力。解：（3）额外功W额＝W总－W有用＝2.4×107 J－1.6×107 J＝0.8×107 J由W额＝fs可得，汽车在山坡上行驶时的摩擦f＝＝＝4×103 N由W总＝Fs得F＝＝＝1.2×104 N答：（略）解：（3）额外功W额＝W总－W有用＝2.4×107 J－1.6×107 J＝0.8×107 J由W额＝fs可得，汽车在山坡上行驶时的摩擦f＝＝＝4×103 N由W总＝Fs得F＝＝＝1.2×104 N答：（略）4. 如图，一辆货车匀速从山底A开到山顶B。货车重力为2.0×104 N，发动机的功率为100 kW保持不变，山坡AB长2 000 m，高h为800 m，所用时间为4 min，不计空气阻力。求： 方法点拨 利用斜面拉动重物时，有用功为克服重力做的功W有＝Gh，总功为拉力做的功W总＝Fs，机械效率为η＝＝。5. 某盘山公路全长10 km，海拔高度差为1 000 m，如图所示。一辆满载的新能源客车从山底匀速行驶至山顶，期间客车受到的牵引力恒为2×104 N。已知客车满载时总质量为6 000 kg，g取10 N/kg。求：（1）客车做的有用功；解：（1）客车满载时的总重力G＝mg＝6 000 kg×10 N/kg＝6×104N客车做的有用功W有＝Gh＝6×104 N×1 000 m＝6×107 J解：（1）客车满载时的总重力G＝mg＝6 000 kg×10 N/kg＝6×104 N客车做的有用功W有＝Gh＝6×104 N×1 000 m＝6×107 J（2）盘山公路的机械效率。解：（2）牵引力做的总功W总＝Fs＝2×104N×10×103 m＝2×108 J盘山公路的机械效率η＝×100％＝×100％＝30％答：（略）解：（2）牵引力做的总功W总＝Fs＝2×104N×10×103 m＝2×108 J盘山公路的机械效率η＝×100％＝×100％＝30％答：（略）5. 某盘山公路全长10 km，海拔高度差为1 000 m，如图所示。一辆满载的新能源客车从山底匀速行驶至山顶，期间客车受到的牵引力恒为2×104 N。已知客车满载时总质量为6 000 kg，g取10 N/kg。求：6×104N客车做的有用功W有＝Gh＝6×104 N×1 000 m＝6×107 J三、其他机械设备6. 如图所示，挖掘机在从水中挖掘、运送泥沙过程中，用铲斗在4 s内将重为1.8×104 N的泥沙从最低点A移到最高点B，接着再用2 s沿水平方向移动4 m将泥沙卸到汽车上。如果挖掘机在上述运送泥沙过程中的平均功率为60 kW。求此过程挖掘机的机械效率。解：提升过程中，克服泥沙重力做的功W泥沙＝G泥沙h＝1.8×104 N×（3 m＋5 m）＝1.44×105 J水平方向运送过程中，泥沙的重力不做功，因此整个过程中，挖掘机对泥沙做的有用功W有＝W泥沙＝1.44×105 J整个过程中，挖掘机做的总功W总＝Pt总＝6×104 W×（4 s＋2 s）＝3.6×105 J挖掘机的机械效率η＝×100％＝×100％＝40％解：提升过程中，克服泥沙重力做的功W泥沙＝G泥沙h＝1.8×104 N×（3 m＋5 m）＝1.44×105 J水平方向运送过程中，泥沙的重力不做功，因此整个过程中，挖掘机对泥沙做的有用功W有＝W泥沙＝1.44×105 J整个过程中，挖掘机做的总功W总＝Pt总＝6×104 W×（4 s＋2 s）＝3.6×105 J挖掘机的机械效率η＝×100％＝×100％＝40％答：（略） 方法点拨 不同机械设备中额外功的来源可能不同，但对于各类机械设备，只要找准并计算出有用功和总功，均可代入公式η＝×100％计算出其机械效率。(共19张PPT)第十一章 功和机械能11.1 功2022课程标准 学习目标结合实例，认识功的概念。 1.知道力学中做功的含义。2.知道做功的两个要素并能判断力是否对物体做功，能列举生活中关于做功的实例。3.【重点】知道功的计算公式并能进行应用计算。知识点1 做功的定义1. 问题：对比下列做功和不做功的四种情况，找出做功和不做功的不同点。（1）不做功：（2）做功：2. 分析：不做功的两种情况中，虽然物体受到了力的作用，但是没有移动；而做功的两种情况中，物体不仅受到了力的作用，且在力的方向上移动了一段距离。3. 小结：（1）作用在物体上的力，使物体在力的方向上移动一段距离，就说这个力对物体做了功。（2）做功的两个必要因素：①作用在物体上的 ；②物体在力的方向上 。（3）不做功的三种情况：①有力无距离；②有距离无力；③力和距离垂直。力 移动的距离 4. 判断下列情况中力对物体是否做功。白鹭将鱼从水里叼起来 人将桶推到仓库中举重运动员举着杠铃不动 做功做功不做功【典例1】如图所示是小华同学扔实心球的情景（包含四个过程）。其中，手对球做功的是( A )A. ①② B. ①③ C. ①④ D. ③④B【变式1】下列实例中，力对物体做功的是( A )A. 跳水运动员从跳台跳下B. 小球在光滑的水平面上滚动C. 举重运动员举着杠铃向前走了一小步D. 运动员用力拉弓不动A1. 问题：（1）将书包和物理书放在课桌旁地面（已知书包比物理书更重），分别把它们匀速提到桌面上，哪次做的功多一些呢？对书包做功多（2）将书包分别匀速提到桌面上和凳子上（已知桌面比凳子高），哪次做的功多一些呢？提到桌面上做功多对书包做功多提到桌面上做功多知识点2 功的计算2. 小结：（1）作用在物体上的力越大，物体在力的方向上移动的距离越大，力所做的功就越 。（2）力学中，功等于力与物体在力的方向上移动的距离的 ，即功＝ 。多 乘积 力×距离 3. 梳理：物理量 符号 单位 公式/变形式力 F＝ 距离 s＝ 功 W＝ 1 J的物理意义：某个力对物体做功1 J，表示物体在 N的力作用下沿着力的方向移动了 m FN sm WJ（焦耳）Fs 1 1 【典例2】叉车把质量为200 kg的货物缓慢举高0.8 m，然后又沿水平方向缓慢移动2 m到车厢旁。请分析整个过程中叉车对货物做功的情况并计算功的大小。（g取10 N/kg）解： 叉车把货物缓慢举高0.8 m时对货物做了功，而沿水平方向缓慢移动2 m时，因为水平方向上没有力，所以没有做功。G＝mg＝200 kg×10 N/kg＝2 000 NW＝Fs＝Gh＝2 000 N×0.8 m＝1 600 J答：（略）【变式2】马拉着质量为2 000 kg的车在水平路上前进400 m，马的水平拉力做了3×105 J的功，马的水平拉力是多大？解：马的水平拉力为F＝＝＝750 N答：（略）解：马的水平拉力为F＝＝＝750 N答：（略）1. 一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段距离，在物理学中就说这个力做了 。2. （1）做功的两个要素（缺一不可）：①作用在物体上的 ；②物体在这个力的方向上 。（2）不做功的三种情况：① ；② ；③ 。功 力 移动的距离 力与距离的方向垂直 有力无距离 无力有距离 物理量 符号 单位 公式/变形式力 F N距离 s m功 W J（焦耳） W＝FsN·m（牛·米） 3. 功的公式、符号和单位1. 下列情景中，人对物体做功的是( A )A. 冰壶离手后，在冰面滑行一段距离B. 人捡起地上的书本C. 人推箱子，箱子不动D. 手提滑板车水平移动一段距离B2. 小明用40 N的推力把重为120 N的箱子沿水平地面前进了3 m，推力做了多少功？如果把这箱子匀速举高1 m，则重力做了多少功？解： 根据题意信息， 可得推力做功为W推＝Fs＝40 N×3 m＝120 J把箱子匀速举高1 m，则重力做功为W重＝Fs＝Gh＝120 N×1 m＝120 J答：（略）解： 根据题意信息， 可得推力做功为W推＝Fs＝40 N×3 m＝120 J把箱子匀速举高1 m，则重力做功为W重＝Fs＝Gh＝120 N×1 m＝120 J答：（略）3. 如图所示，起重机匀速吊起重为1 000 N的物体沿竖直方向匀速提升了10 m后，又使物体沿水平方向匀速移动了2 m，在整个过程中，起重机对物体的拉力是 N，拉力对物体做的功是 J。1 000 104 4. 物体在相同力F的作用下，分别在光滑水平面、粗糙水平面上沿着力的方向移动了相同的距离s，所做的功分别为W1和W2，则下列说法正确的是（ C ）A. W1＜W2 B. W1＞W2C. W1＝W2 D. 无法判断 方法点拨 力学中，功等于力与物体在力的方向上移动的距离的 ，即功＝ ，做功的多少只与这两因素有关。C乘积 力×距离 展开更多...... 收起↑ 资源列表 11.1 功 2025-2026学年物理沪粤版九年级上册.pptx 11.2 功率 2025-2026学年物理沪粤版九年级上册.pptx 11.3 机械效率 2025-2026学年物理沪粤版九年级上册.pptx 11.4 动能和势能 2025-2026学年物理沪粤版九年级上册.pptx 第十一章 功和机械能 专题 机械效率的相关计算 2025-2026学年物理沪粤版九年级上册.pptx 第十一章 功和机械能 章末复习 2025-2026学年物理沪粤版九年级上册.pptx
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