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功和机械能

基本概念

如果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,我们就说这个力做了功。

做功的两个必要因素:

  1. 作用在物体上的力
  2. 物体在力的方向上移动了距离

不做功的三种情况:

  • 有力无距离(搬而未动)
  • 有距离无力(物体因惯性运动)
  • 力和距离垂直

计算公式:W = F × s

  • W:功(J)
  • F:力(N)
  • s:沿力方向移动的距离(m)

单位:焦耳(J),1 J = 1 N·m

功率

功率表示做功的快慢,即单位时间内完成的功。

公式:P = W / t

  • P:功率(W)
  • W:功(J)
  • t:时间(s)

另一个推导公式:P = F × v(当物体做匀速直线运动时)

单位:瓦特(W),1 kW = 1000 W

动能

物体由于运动而具有的能,叫做动能。

动能大小影响因素:

  • 质量:速度相同时,质量越大,动能越大
  • 速度:质量相同时,速度越大,动能越大

势能

势能分为重力势能和弹性势能。

重力势能: 物体由于被举高而具有的能。 影响因素:

  • 质量:高度相同时,质量越大,重力势能越大
  • 高度:质量相同时,高度越高,重力势能越大

弹性势能: 物体由于发生弹性形变而具有的能。 影响因素:弹性形变越大,弹性势能越大。

机械能

动能和势能统称为机械能。机械能 = 动能 + 势能

单位都是焦耳(J)。

机械能转化和守恒

动能和势能可以相互转化。

如果只有动能和势能相互转化,机械能的总和保持不变,叫做机械能守恒。

机械能单位

焦耳,符号J。


练习题

基础题

  1. 做功的两个必要因素是___和___。
  2. 功的计算公式是___,单位是___。
  3. 功率表示物体做功的___,计算公式是___。
  4. 物体由于___而具有的能叫做动能,动能大小与___和___有关。
  5. 重力势能大小与___和___有关。

中考题

  1. 下列情况中,力对物体做了功的是( ) A. 用力推石头,石头没动 B. 提着水桶在水平地面上匀速前进 C. 举重运动员举着杠铃不动 D. 爬山时,人对背包做功

  2. 关于功率,下列说法正确的是( ) A. 功率越大,做功越多 B. 功率越小,做功越慢 C. 做功时间越长,功率越小 D. 做功时间越短,功率越大

  3. 某物体在水平平衡力作用下在水平面上运动,则下列说法正确的是( ) A. 机械能一定不变,动能一定不变 B. 机械能可能改变,动能一定不变 C. 机械能可能改变,动能可能改变 D. 机械能一定不变,动能可能改变

  4. 骑自行车上坡前,往往要用力蹬几下,目的是( ) A. 增大惯性 B. 增大动能 C. 增大势能 D. 增大上坡力

  5. 一个工人用100 N100\ \text{N}的水平推力,把重500 N500\ \text{N}的木箱沿水平地面推动了5 m5\ \text{m},求:(1) 推力做了多少功?(2) 重力做了多少功?

拓展提高

  1. 一台起重机把质量为1 t1\ \text{t}的重物匀速提升了3 m3\ \text{m},所用时间是10 s10\ \text{s},求:(1) 起重机提升重物做了多少功?(2) 起重机提升重物的功率是多少?(g=10 N/kgg=10\ \text{N/kg})

  2. 为什么物体匀速上坡时,动能不变,重力势能增大,机械能增大?

  3. 如图,人造地球卫星从近地点向远地点运动,下列说法正确的是( ) A. 势能减小,动能增大 B. 势能增大,动能减小 C. 势能增大,动能增大 D. 机械能不变

  4. 说明下列过程中机械能的转化: (1) 拉弯的弓把箭射出去; (2) 钟摆在摆动过程中; (3) 汽车匀速上坡。

  5. 为什么拦河大坝使水位升高,增加了水的什么能?水力发电时,能量如何转化?


相关知识点