专题六《功和机械能》复习提纲_讲义

专题六《功和机械能》复习提纲

一、功

1、做功的两个必要因素：（1）作用在物体上的力；（2）物体在力的方向上通过的距离。

2、不做功的三种情况：（1）有力无距离：“劳而无功”之一，如搬石头未搬动； （2）有距离无力：（“不劳无功”），如物体在光滑平面上自由滑动，足球踢一脚后运动； （3）有力，也有距离，但力和距离垂直：“劳而无功”之二，如手提水桶在水平面上走动。 3、功的计算：物体上的力与力的方向上通过距离的乘积。 公式 W=FS=Pt 各量单位—W：J（焦耳） F：N（牛顿） S：m（米） P：W（瓦特） t：s（秒） 4、国际单位：将N·m称为焦耳，简称焦，符号J 1J=1 N·m 把一个鸡蛋举高1m ，做的功大约是0.5 J 。

5、公式应用注意：①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力； ②公式中S 一定是在力的方向上通过的距离，与力对应。 ③功的单位“焦”（牛·米 = 焦），不要和力和力臂的乘积（牛·米，不能写成“焦”）单位搞混。 常见的功—克服重力做功：W=Gh 克服阻力（摩擦力）做功：W=fs 二、功的原理：使用任何机械都不省功 1、内容：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功。 2、说明：①功的原理对于任何机械都适用。

②使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。

③使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。

④对于理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）：人做的功（FS）= 直接用手对重物所做的功（Gh） 3、应用：斜面

①理想斜面：斜面光滑（不计摩擦） ②理想斜面遵从功的原理 ③理想斜面公式：FL=Gh

其中—F：沿斜面方向的推力；L：斜面长；G：物重；h：斜面高度

实际斜面：若斜面与物体间的摩擦为f ，则：FL=fL+Gh；这样F做功FL就大于直接对物体做功Gh 。 三、机械效率

１、有用功：对人们有用的功。

公式：W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总 2、额外功：并非我们需要但又不得不做的功

公式：W额= W总－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组） 3、总功：有用功加额外功或动力所做的功 公式：W总=W有用＋W额=FS= W有用／η 4、机械效率：有用功跟总功的比值。

W有用 （1）公式： η= W总

（2）有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 ，通常用 百分数 表示。 某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60% 。

（3）提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。

W有用 Gh 5、机械效率的测量 ① 原 理：η = W总 =

FS

②应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S ③器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线、还需 刻度尺、弹簧测力计。

④步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。 ⑤结论—影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：

A、动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。B、提升重物越重，做的有用功相对就多。

C、摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。 D、绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。 四、简单机械的机械效率 （1）斜面 ①W有用=G·h

②W额外=f·S

③W总=F·S=G·h＋fS

（2）杠杆 ①W有用=G物·h

②W额外 ③W总=F·S

（3）定滑轮（a）

①W有用=Gh

②W额外：摩擦及绳重 ③W总=F·S=F·h

（4）定滑轮（b）

①W有用=f·S物 ②W额外：滑轮转动摩擦 ③W总=F·SF=F·S物

（5）动滑轮（a）及竖直方向滑轮组

①W有用=G物·h ②W额外

③W总=F·S=F·nh=（G物＋G动）·h （n为连接动滑轮绳子段数） 不计绳重和摩擦时

（6）动滑轮（b）及水平方向滑轮组

①W有用=fS物

②W额外：绳重及滑轮转动摩擦

③W总=F·SF=F·nS物 （n为连接动滑轮绳子段数）

注：a、所有机械自身摩擦均是额外功的组成部分，故对机械进行润滑一般都可以提高机械效率． b、所有的有用功均等于不使用机械时所做的功 c、对于所有机械均有

滑轮基础知识扩展：

滑轮是一个周边有槽，能够绕轴转动的小轮。由可绕中心轴转动有沟槽的圆盘和跨过圆盘的柔索（绳、胶带、钢索、链条等）所组成的可以绕着中心轴转动的简单机械叫做滑轮。 使用方法

定滑轮、动滑轮以及动、定滑轮组成的滑轮组；

定滑轮

使用滑轮时，轴的位置固定不动的滑轮称为定滑轮。 特点

定滑轮实质是等臂杠杆，不省力，但可改变作用力方向.

杠杆的动力臂和阻力臂分别是滑轮的半径，由于半径相等，所以动力臂等于阻力臂，杠杆既不省力也不费力。

通过定滑轮来拉物体并不省力。通过或不通过定滑轮，弹簧测力计的读数是一样的。可见，使用定滑轮不省力但能改变力的方向。在不少情况下，改变力的方向会给工作带来方便。 原理

定滑轮实质是个等臂杠杆，动力臂（L1)、阻力臂(L2)都等于滑轮半径。根据杠杆平衡条件也可以得出定滑轮不省力的结论。 动滑轮

定义

定义2：滑轮轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮称为动滑轮。

定义2：若将重物直接挂在滑轮上，在提升重物时滑轮也一起上升，这样的滑轮叫动滑轮. 特点

动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省1/2力多费1倍距离.

使用动滑轮能省一半力，费距离。这是因为使用动滑轮时，钩码由两段绳子吊着，每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力，但是动力移动的距离大于钩码升高的距离，即费了距离。

轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮，称为动滑轮。它是变形的不等臂杠杆，能省一半力(不考虑滑轮的重力与摩擦力的情况下)，但不改变用力的方向。 使用动滑轮能省一半力，费距离。这是因为使用动滑轮时，钩码由两段绳子吊着，每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力，但是动力移动的距离是钩码升高的距离的2倍，即费了距离。不能改变力的方向。随着物体的移动而移动。 原理

不改变力的方向，动滑轮的原动滑轮实质是个动力臂（L1）为阻力臂（L2）二倍的杠杆。（省力） 滑轮组

滑轮组：由定滑轮跟动滑轮组成的滑轮组，既省力又可改变力的方向. 用途

为了既节省又能改变动力的方向，可以把定滑轮和动滑轮组合成滑轮组。

省力的大小

使用滑轮组时，滑轮组用几段绳吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一。 特点

滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是总重的几分之一.绳子的自由端绕过动滑轮的算一段，而绕过定滑轮的就不算了.

使用滑轮组虽然省了力，但费了距离，动力移动的距离大于重物移动的距离.费距离的多少主要看定滑轮的饶绳子的段数.

用滑轮组做实验，很容易看出，使用滑轮组虽然省了力，但是费了距离——动力移动的距离大于货物升高的距离。

总结

1、 定滑轮：

①定义：中间的轴固定不动的滑轮。 ②实质：定滑轮的实质是：等臂杠杆

③特点：使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。 ④对理想的定滑轮(不计轮轴间摩擦）F=G

绳子自由端移动距离SF(或速度vF) = 重物移动

F1

的距离SG(或速度vG)

l1 2、 动滑轮：

①定义：和重物一起移动的滑轮。（可上下移动， l2 也可左右移动）

F2 ②实质：动滑轮的实质是：动力臂为阻力臂2倍 的省力杠杆。

③特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。

④理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）则：F= 1 2G只忽略轮轴间的摩擦则 拉

力F= 1 2(G物+G动)绳子自由端移动距离SF(或vF)=2倍的重物移动的距离SG(或vG) 3、 滑轮组

①定义：定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。

②特点：使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向

③理想的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力F= 1 n G 。只忽略轮轴间的摩擦，则拉力F= 1 n (G物+G动) 绳子自由端移动距离SF(或vF)=n倍的重物移动的距离SG(或vG)

④组装滑轮组方法：首先根据公式n=(G物+G动) / F求出绳子的股数。然后根据“奇动偶定”的原则。结合题目的具体要求组装滑轮。

五、功率：单位时间内做的功—P(单位：W) 1、公式：

2、单位：瓦特，简称瓦，符号W ，常用单位 kW ，MW， 马力 换算：1kW=103W 1MW=106 W 1马力=735W

3、物理意义：表示做功快慢的物理量（与机械效率无关）。 某小轿车功率66kW，它表示：小轿车１s 内做功66000J 4、机械中的功率

5、机械效率和功率的区别

功率和机械效率是两个不同的概念。

（1）功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功；

（2）机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。 六、机械能

能量：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能

①能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量。 ②一个物体“能够做功”，并不是一定“要做功”，也不是“正在做功”或“已经做功”。 如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功，也不一定要做功。 定义：物体由于运动而具有的能量 动能 物体速度越大、质量越大， 决定其大小的因素：

机 动能就越大 械 定义：物体由于被举高而具有的能量 重力

能 势能 物体质量越大、举得越高

决定其大小的因素： （高度），重力势能就越大 势能

定义：发生弹性形变的物体具有的能量 弹性

物体弹性形变越大、弹性势能

决定其大小的因素： 势能就越大

1、机械能：动能和势能统称为机械能。 （1）理解

①有动能的物体具有机械能；②有势能的物体具有机械能；③同时具有动能和势能的物体具有机械能。 （2）探究决定动能大小的因素

a、猜想：动能大小与物体质量和速度有关；

b、实验研究—研究对象：小钢球 方法：控制变量法 c、如何判断动能大小？看小钢球能推动木快做功的多少；

如何控制速度不变？使钢球从同一高度滚下，则到达斜面底端时速度大小相同； 如何改变钢球速度？使钢球从不同同高度滚下； d、分析归纳：

保持钢球质量不变时结论：运动物体质量相同时；速度越大动能越大； 保持钢球速度不变时结论：运动物体速度相同时；质量越大动能越大；

得出结论：物体动能与质量和速度有关；速度越大动能越大，质量越大动能也越大。 2、动能和势能的转化 弹性势能 转化 动能 势能 转化 重力势能 （1）动能和重力势能间的转化规律：

①质量一定的物体，如果加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能； ②质量一定的物体，如果减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能； （2）动能与弹性势能间的转化规律：

①如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能； ②如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。 3、动能与势能转化问题的分析

⑴首先分析决定动能大小、重力势能（或弹性势能）大小的因素——看动能和重力势能（或弹性势能）如何变化——质量，速度，高度，弹性形变

⑵机械能守恒：如果除重力和弹力外没有其他外力做功（即：没有其他形式能量补充或没有能量损失），则动能势能转化过程中机械能不变。

a、人造地球卫星的运动，近地点动能（速度）最大，势能最小；远地点势能最大，动能（速度）最小，近地点向远地点运动时，动能转化为势能，远地点向近地点运动，势能转化为动能，整个过程机械能守恒。 b、滚摆上升下落过程中，如果不计空气阻力，机械能守恒。上升动能转化为重力势能，下降重力势能转化为动能，最低点速度最大，动能最大，最高点重力势能最大，动能最小，下降过程反之。 考虑空气阻力，滚摆每次上升高度减小，机械能转化为内能。 C、题目中如果有“在光滑斜面上滑动”，“光滑”表示不计摩擦，没有能量损失，此时机械能守恒。 4、水能和风能的利用 拦河筑坝

发电

海水潮汐 水能

直接做功 机械能的

天然资源

风能

水电站的工作原理：利用高处的水落下时把重力势能转化为动能，水的一部分动能转移到水轮机，利用水轮机带动发电机把机械能转化为电能。 水电站修筑拦河大坝的目的是什么？

水电站修筑拦河大坝是为了提高水位，增大水的重力势能，水下落时能转化为更多的动能，通过发电机就能转化为更多的电能。

大坝为什么要设计成上窄下宽？由水压p＝ρgh，随水深的增加而加大。

功和机械能

一、选择填空

1. 如图3所示，小朋友沿着滑梯匀速下滑的过程中，下列说法中正确的是（忽略空气阻力）（ ）

A．他受重力、支持力、下滑力和摩擦力的共同作用 B．他受重力、支持力和摩擦力的共同作用 C．他的重力势能转化成了动能和内能

D．他的重力势能减小，动能增大，机械能不变

2. 直升机在匀速下降过程中，能量变化情况是（ ）

A．势能减少，动能增加，机械能不变B．势能减少，动能不变，机械能减少 C．势能不变，动能不变，机械能不变D．势能减少，动能不变，机械能不变

3. 关于机械能的论述，下列说法正确的是（ ）

A．在空中飞行的飞机只具有动能B．炮弹具有的机械能一定比子弹具有的机械能大

C．质量和速度都相同的物体具有的动能一样大D．质量大的物体的具有的重力势能一定大

4. 关于机械效率的说法正确的是（ ）

A．越省力的机械，其机械效率越高B．做的总功越多，机械效率越高

C．做的有用功越多，机械效率越高D．有用功一定时，额外功越少，机械效率越高

5. 甲、乙两辆汽车，功率之比为2∶1，在相同时间内沿水平路面通过的距离之比为1∶2．则它们所做的功之比为（ ）

A．2∶1 B．1∶1 C．1∶4 D．4∶1

6. 下列单位中不是功的单位的是（ ）

A．W·s B．J C．J/s D．N·m

7. 某人用手将一物体竖直举高2m和用机械效率为80％的斜面将它升高2 m．比较两种情况（ ）

A．用手举高时做功多B．用斜面升高时做功多 C．两种情况做功一样多D．两种情况都不做功

8. 跳水运动员从最高点向水面下落的过程中，他的________能逐渐减少，________能逐渐增加． 9. 一只小鸟在空中飞行时具有40J的机械能，若它具有10J的势能，则它具有________J的动能．

10. 小明在水平面上用50 N的水平推力，加速推着一辆重120 N的小车，前进了10 m，小明的推力做功是

________J．水平面对小车的支持力做功是________J．

11. 甲、乙两辆汽车在公路上匀速行驶．如果它们的功率相同，行驶速度之比v甲∶v乙＝2∶1．在相同的时

间内，甲、乙两车牵引力做功之比为________．

12. 用一只铁桶从深井中取水，第一次取半桶，第二次取满桶，两次相比：W1额_____W2额，η1___η2（填“＞”

“＜”或“＝”）

二、 计算题（每小题5分，共10分） 13.一人用如图所示．的滑轮组匀速提升物重为200牛的物体，此时人对绳的

拉力为120牛，不计绳重和摩擦．求： 1）滑轮组的机械效率．

2）如果人的体重为600牛，那么他们用此滑轮组所提升物体的物重不能超过多少牛？ 1）滑轮组的机械效率等于有用功除以总功，有用功等于物体的重力乘以物体上升的高度，总功等于拉力乘以绳子自由端移动的距离．

2）当绳子的拉力和人的体重相等时，滑轮组所提升物体的物重最大，先计算出动滑轮的重力，最大拉力就等于最大物重与动滑轮重和的一半．从而求出最大物重．

功和机械能参1．B 2．B 3．C 4．D 5．A 6．C 7．B 8．势 动 9．30 10．500 0 11．1∶1 12．＝ ＜

13.解答：解：（1）η=Gh2Fh=200N2×120N=83.3% 答；滑轮组的机械效率为83.3%．

（2）设动滑轮重G0，由2F=G+G0，得G0=40牛

设提升的最大物重为G′，人的体重为G1，此时绳的拉力为F′， 则F′=G1，由2F′=G′+G0， 得所能提起物体的最大物重

G′=2F′-G0=2×600N-40N=1160N．

答：他们用此滑轮组所提升物体的物重不能超过1160牛．

第十五章 功和机械能

测试题

知识与技能

（1～12题每题2分，13～24题每空1分，共46分） 1 在下列情况中，物体既具有动能又具有重力势能的是

（ ）

A．海上航行的轮船

C．吊在天花板上的电灯

2 在水从高处流向低处的过程中

B．空中飞行的子弹 D．拉开的弓

（ ）

A．势能减少，动能增加 B．动能减少，势能增加 C．势能不变，动能增加 D．动能不变，势能增加 3 下列各种情况中，属于动能转化为势能的是

（ ）

A．“无边落叶萧萧下，不尽长江滚滚来” B．空中匀速下降的跳伞运动员 C．拧紧的钟表发条带动指针走动 D．正在上升的滚摆

4 直升机在匀速下降过程中，能量变化情况是

（ ）

A．势能减少，动能增加，机械能不变 B．势能减少，动能不变，机械能减少 C．势能不变，动能不变，机械能不变 D．势能减少，动能不变，机械能不变

5 关于机械能的论述，下列说法正确的是

（ ）

A．在空中飞行的飞机只具有动能

B．炮弹具有的机械能一定比子弹具有的机械能大 C．质量和速度都相同的物体具有的动能一样大 D．质量大的物体的具有的重力势能一定大 6 关于机械效率的说法正确的是

（ ）

A．越省力的机械，其机械效率越高 B．做的总功越多，机械效率越高 C．做的有用功越多，机械效率越高

D．有用功一定时，额外功越少，机械效率越高 7 在图14-6所示的实例中，其中没有做功的是

（ ）

A．叉车举起货物 B．直升机吊起架电线的铁塔

C．马拉动原木 D．李刚用力但没有推动大石块

8 奥运举重冠军陈小敏在比赛时，第一阶段她把100 kg的杠铃很快地举过头顶，第二阶段使杠铃在空中稳稳地停留了3 s，三名裁判都亮出了白灯，举重成功．关于她举重时对杠铃做功的情况，下列说法正确的是

（ ）

A．她在第一阶段内没有做功 B．她在第二阶段内没有做功 C．她在两个阶段内都做了功 D．她在两个阶段内都没有做功 9 下列说法中正确的是

（ ）

A．用水桶从井中提水的时候，对桶做的功是有用功 B．用水桶从井中提水的时候，对水做的功是总功

C．桶掉到井里，从井里把桶捞上来的时候，对桶做的功是有用功

D．桶掉到井里，从井里把桶捞上来的时候，桶里带了一些水，对桶和水做的功是有用功

10 甲、乙两辆汽车，功率之比为2∶1，在相同时间内沿水平路面通过的距离之比为1∶2．则它们所做的功之比为

（ ）

A．2∶1 B．1∶1 C．1∶4 D．4∶1 11 下列单位中不是功的单位的是

（ ）

A．W·s B．J C．J/s D．N·m

12 某人用手将一物体竖直举高2m和用机械效率为80％的斜面将它升高2 m．比较两种情况

（ ）

A．用手举高时做功多 B．用斜面升高时做功多 C．两种情况做功一样多 D．两种情况都不做功

13 2003年10月15日，我国自行设计制造的“神舟”五号飞船发射升空，浩瀚的太空迎来了第一位中国访客．飞船升空后，首先进入的是近地点高度约200 km，远地点高度约343 km的椭圆轨道．飞船从近地点向远地点运动的过程中，它的势能________．

14 水电站修筑较高的拦河坝是为了________________．

15 上海桑塔纳牌小轿车的功率是：66 kW＝________W＝________J/s．“66kW”的物理意义是________________．

16 一辆小汽车与一辆装满货物的大卡车以相同的速度行驶，则小汽车的动能________大卡车的动能．（填“大于”“等于”或“小于”）

17 跳水运动员从最高点向水面下落的过程中，他的________能逐渐减少，________能逐渐增加．

18 弹簧门在推开后能自动关闭，这是由于门被推开后，弹簧被卷紧变形，具有________能；放手后，这个能转化为门的________能，使门被关上．

19 一只小鸟在空中飞行时具有40J的机械能，若它具有10J的势能，则它具有________J的动能．

20 小明在水平面上用50 N的水平推力，加速推着一辆重120 N的小车，前进了10 m，小明的推力做功是________J．水平面对小车的支持力做功是________J．

21 甲、乙两辆汽车在公路上匀速行驶．如果它们的功率相同，行驶速度之比v甲∶v乙＝2∶1．在相同的时间内，甲、乙两车牵引力做功之比为________．

22 用三种方法把沙子运上三楼，如图14-7所示，根据图中数据算出三种方法所做有用功的大小均为________；其中方法________做的总功最多，等于________．

23 用一只铁桶从深井中取水，第一次取半桶，第二次取满桶，两次相比：W1额________W2额，η1________η2．（选填“＞”“＜”或“＝”）

24 班级里组织登楼比赛活动，比一比谁登楼的功率大．为此，在活动中必须测量的物理量有________、________、________．

25 简答题（每小题4分，共16分）

（1）骑自行车上坡前往往要加紧蹬几下，加大速度，从能量转化的角度来说明这样做的好处．

（2）如图14-8所示，用绳子拴住一个苹果并悬挂起来，把苹果拉近自己的鼻子静止，松手后苹果将向前摆去，接着又反向摆回来，你原地不动，苹果会打到你的鼻子吗？为什么？

（3）在空气阻力不计的情况下，一只皮球从高处由静止下落，被地面弹起后不能再回到原来的高度．在整个过程中：

①说明皮球机械能的转化情况；

②指出皮球在哪几个位置时的动能为零； ③分析皮球不能回到原来高度的原因．

（4）想一想，生活或生产中哪些地方利用了“动能和势能的转化”？请列举两例．

26 计算题（每小题5分，共10分）

（1）如图14-9所示实验装置，斜面长2m，高0.5m，秒表每格1 s．重为1 N的小车在沿斜面方向、大小是0.3 N的拉力F作用下，从底端匀速到达顶端．秒表变化如图（指针转动未超过一周）．求：

①拉力所做的功； ②拉力的功率；

③斜面的机械效率．

（2）如图14-10所示，煤矿工人用200 N的水平拉力，抓紧绳子的一端，沿水平地面匀速向右运动，在10 s内将矿井里质量为32 kg的物体提升4 m．根据题给条件，请你计算出与本题相关的五个物理量．（g取10 N/kg）

过程与方法（每小题5分，共15分）

1 测定如图14-11所示的滑轮组的机械效率．

（1）实验所需器材除钩码、弹簧测力计、滑轮、铁架台外，还需要________和________． （2）如果将两个1 N的钩码匀速提升10 cm，弹簧测力计的示数是0.8 N，将实验数据填入下表： 钩码重G/N 测力计示数F/N 钩码上升高度h/m 测力计移动距离s/m （3）根据测量数据，求此滑轮组的机械效率，写出计算过程．

2 在研究动能的大小与哪些因素有关的实验中：（1）小球动能的大小是怎样显示出来的？（2）要研究动能的大小与质量是否有关，应怎样进行实验？（3）要研究动能的大小与速度是否有关，应怎样进行实验？

3 请设计一个实验来测定你跳绳的效率． 要求：（1）写出实验中要测量的物理量及其测量器材； （2）设计实验数据记录表； （3）给出计算功率的表达式；

（4）为了提高测量的准确程度，实验时应注意哪些事项．

科学探究（1题6分，2题4分，3题3分，共13分） 1 小红学过“机械效率”后，产生了一个疑问：“机械的机械效率越高是否越省力？”针对这个问题，小红借了一个弹簧测力计，利用家中“案板”和茶杯做了以下实验（图14-12）：

A．把杯子放在塑料袋中，在杯子中加入适量的水，用弹簧测力计测得杯子和水的重力G． B．用“案板”作斜面，如图所示．把这只茶杯通过细绳与弹簧测力计连接，拉动弹簧测力计，把盛水的杯子匀速拉上斜面．

C．分别测出拉力F，杯子移动的距离s和升高的高度

D．改变斜面的高度，做四次实验，记录实验数据如下表：

重力G/N 升高h/m 有用功W有用一 5 0.1 /J （ ） 1.6 0.5 （ ） （ ） 二 5 0.15 0.75 2.2 0.5 1.1 0.68 三 5 0.2 1 2.7 0.5 1.35 （ ） 四 5 0.25 1.25 3.1 0.5 1.55 0.81 拉力F/N 移动距离s/m 总功W总功/J 机械效率η

（1）计算并将数据填入表中四个空格．

（2）小红的疑问是否得到了解决？分析实验数据，能得出什么结论？

（3）完成上面实验后，小红又产生一个猜想：“如果减小斜面的摩擦，可以提高斜面的机械效率．”

①请你先用所学知识，说明小红的猜想是否正确（简述理由）． ②请你设计一个实验，进一步证明你对小红猜想的判断．（可以简要说明在前面实验的基础上要做哪些新的实验操作）

2 在探究滑轮组机械效率与物重关系的实验中，用同一滑轮组装置做了三次实验，测量的有关数据如下表所示．

实验 次数 1 2 3 重物质 量/kg 0.1 0.2 0.3 重物上升 距离/m 0.1 0.1 0.1 重弹簧测力计的 示数/N 0.6 0.9 1.1 拉力作用点移动 距离/m 0.3 0.3 0.3 滑轮组 机械效率 74.1％ 90.9％

（1）根据表中的数据，计算出第一次实验中的机械效率．（g取10 N/kg） （2）图14-13是某公司的一幅广告宣传画：一个巨大的滑轮提起一个小皮箱，宣传文字写着“事无大小，必尽全力”．请你分析上述实验数据，得出机械效率与物重的定性关系，并利用这个关系对这幅宣传画发表自己的评述．

3 取一弹簧，如图14-14所示．放在水平桌面上用手压球在弹簧上面，然后放手，观察小球上升高度；改变弹簧的压缩量，重做上述实验，看小球上升高度和前一次有什么不同，由此可得出什么结论？

十五章 功和机械能参

1．B 2．A 3．D 4．B 5．C 6．D 7．D 8．B 9．C 10．A 11．C 12．B 13．增大 14．增加水的势能

15．66000 66000 1秒钟做的功是66000J 16．小于 17．势 动 18．弹性势 动 19．30 20．500 0 21．1∶1

22．600J 甲 3000J 23．＝ ＜ 24．体重上升的高度时间

25．简答题

（1）上坡过程中，自行车的动能逐渐转化为重力势能，开始的动能越大，就越能顺利上坡．故上坡前应紧蹬几下，提高车速，以便增加动能．

（2）不会打到鼻子，因为苹果拉到一定高度，所具有的重力势能是一定的，在与动能转化的过程中不会增多，故不会超过原来的高度，打不到鼻子．

（3）①皮球下落过程中：重力势能转化为动能，动能转化为弹性势能．皮球上升过程中：弹性势能转化为动能，动能转化为重力势能，机械能减少

②在最高处时 动能全部转化为弹性势能处时反弹至最高处 ③皮球与地面碰撞过程中，一部分机械能转化为内能． （4）跳高 荡秋千 26．计算题

（1）①0.6J ②0.12W ③83.3％

（2）①物体的重力G＝mg＝320N ②人运动速度v＝s/t＝0.8 m/s ③拉力F做功W总＝Fs＝1600J ④提升物体做功W有＝Gh＝1280 J ⑤机械效率，η＝W

W ⑦人受地面摩擦力f＝F＝200 有/W总＝80％ ⑥人做功的功率P＝W总/t＝160

N ⑧物体所受拉力F'＝G＝320 N（此外还可以计算物体上升速度，人、物体所受的拉力等等）

过程与方法

1．提示：利用动滑轮对物体做功，分别测出F、s、G、h，根据η＝

＝W有W总＝GhFs，求出动滑轮的机械效率．

2．（1）比较小球推动木块移动的距离 （2）让质量不等的小球分别从斜面的同一高度滚下，比较小球推动木块移动的距离（3）让同一小球分别从斜面的不同高度滚下，比较小球推动木块移动的距离

3．（1）自己的质量m，跳绳时身体升高的高度h，跳绳的次数n和

跳n次所用的时间t．器材：磅秤、米尺、计时表 （2）略 （3）P＝nmght（4）

尽量使自己每次跳相同的高度，多跳几次以提高时间测量的准确性． 科学探究 1．（1）0.5 0.8 0.63 0.74

（2）解决了小红的疑问，通过上述试验得出结论：使用斜面机械效率越高不是越省力，可见“机械效率越高越省力”是错误的．

（3）①正确的．理由要点：有用功一定，减小摩擦力就减少额外功，即减

少了总功，提高了机械效率．

②在小红设计的实验方案基础上：a．保持斜面倾角不变，在斜面（案板）表面铺不同材料（如纸、玻璃、毛巾等）改变摩擦；b．将水杯沿斜面提升一定高度或沿斜面移动一定距离分别求出各次的机械效率．

2．（1）55.6％

（2）用一滑轮组提升物体时，物重越大，效率越高．

评述：宣传画中滑轮组提升物体，物重很小，机械效率很低．

3．弹簧的压缩量越大，球上升的高度越大，物体的弹性形变越大，它具有的能量就越大．