第2节功和能 一、机械功的原理 1．输入功、输出功和损失功 输入功 动力对机械所做的功W动，也就是W总 输出功 克服有用阻力所做的功，即W有用 损失功 克服额外阻力所做的额外功，即W额外 三者关系 W动＝W阻＝W有用＋W额外 或W输入＝W输出＋W损失 2．机械功原理 使用任何机械时，动力对机械所做的功总是等于机械克服阻力所做的功。也就是说，使用任何机械都不省功。 二、做功和能的转化 1．能量 表示一个物体具有对其他物体做功的本领。 2．功能关系 做功的过程就是能量转化的过程，做了多少功，就有多少能量发生了转化，因此，功是能量转化的量度。 3．机械的作用 人在使用机械做功时，做功的机械是将能量从一个物体传递或转移到另一个物体，或将能量从一种形式转化为另一种形式。 1．自主思考———判一判 (1)使用某一机械时，我们可以做到既省力又省位移。(×) (2)使用任何机械都不能省功(√) (3)在高山上修盘山路是为了美观，让汽车多走路。(×) (4)能够对外做功的物体具有能量。(√) (5)机械能够对外做功是因为机械能够产生能量。(×) (6)能量的转化并不一定需要做功来完成。(×) 2．合作探究———议一议 (1)2015年10月25日，举行的F1汽车大奖赛上，某赛车如图1-2-1所示，试分析在赛车加速阶段和匀速运动阶段能量转化的情况。 图1-2-1 提示：赛车加速阶段，化学能转化为动能和内能，在赛车匀速运动阶段，化学能转化为内能。 (2)装卸工人若将重物搬运到车上，通常采用下列方法： ①用绳沿竖直方向匀速提拉重物放到车上。 ②沿竖直方向匀速搬起，举高放到车上。 ③利用光滑斜面将重物推上车。 图1-2-2 比较上述方法中，工人所用的动力是否一样？动力做的功是否一样？重物的重力所做的功是否一样？ 提示：①②两种方法中的动力一样，大于第③种方法中的动力，由功的公式可知，三种方法中动力做的功相等；重物的重力及在重力方向的位移相等，所以三种方法重物的重力所做的功一样多。 对机械功原理的理解 1．不能省功的含义 “不省功”是功的原理的核心。“不省功”有两层含义： (1)等于(即理想机械)，是指使用机械做的功与不使用机械而直接用手所做的功是相等的。 (2)大于，即费功(即非理想机械)，是指使用机械做的功比不使用机械而直接用手所做的功多。事实上，使用非理想机械时必然存在无用阻力，它对完成工作没有意义，所以又把它叫做无用功或额外功。做功的目的是克服有用阻力而做功，所以这一部分功是有意义的，称为有用功。使用任何机械时，动力对机械所做的功等于机械克服阻力所做的功。这里克服的阻力是指克服所有的阻力，包括有用阻力和无用阻力(或额外阻力)。 2．机械在生活中的应用 (1)省力机械：千斤顶、螺丝刀、斜面、钳子、扳手、开瓶器等。 (2)省位移的机械：自行车、理发剪、筷子、鱼竿等。 (3)不省力也不省位移，只改变工作方式的机械：定滑轮、等臂杠杆等。 [典例] 如图1-2-3所示，通过一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，将一重物匀速提高2 m，已知重物的质量为100 kg，动滑轮自身的质量为1 kg，绳的质量和摩擦均不计，(g取10 m/s2)求： 图1-2-3 (1)人的拉力及拉力做的功； (2)该机械的有用功和额外功。 [思路点拨] (1)将重物和动滑轮看成一个整体，再进行受力分析。 (2)一定要分清该机械的有用功和额外功之后，再进行计算。 [解析] (1)由题意知，动滑轮和重物的整体受力平衡，而整体向上的方向有三根绳子承担，即3F＝G1＋G2＝1 010 N 所以人的拉力F＝ N≈336.7 N 要使重物升高2 m，绳的作用点的位移s＝3h＝6 m。 拉力做的功WF＝Fs＝2 020 J。 (2)利用该机械是为了将重物提升2 m。 所以有用功为W有用＝G1h＝1 000×2 J＝2 000 J 而提升过程中，克服动滑轮的重力做功是不可避免的，这是额外的，所以额外 ... ...
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