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1、
《機(jī)械功與機(jī)械能》疑難解析
一、機(jī)械效率的計算
機(jī)械效率反映的是機(jī)械在一次做功過程中有用功跟總功的比值。對于同一個機(jī)械,其機(jī)械效率不是固定不變的,用同一機(jī)械提起不同重力的物體,其機(jī)械效率往往不同。
例1 如圖1所示,質(zhì)量為60kg的工人用滑輪組提升重物,每個滑輪的重力均為50N。
(1)用滑輪組讓重力為250N的物體勻速上升2m的過程中,人做的有用功為多少?
(2)若繩子能夠承受的最大拉力為400N,重物提升過程中繩子重和摩擦對應(yīng)的額外功始終占總功的10%,求滑輪組的最大機(jī)械效率。
圖 1
解析 (1)提升重物做的功是有用功
(2)當(dāng)以繩子能夠承受的最大拉力提升物體時
2、,滑輪組的機(jī)械效率最大,由圖可知n=2,s=2h
拉力做的總功
克服動滑輪重力做的額外功
重物提升過程中繩子重和摩擦對應(yīng)的額外功
滑輪組做的有用功
滑輪組的最大機(jī)械效率
二、判斷機(jī)械能的變化與轉(zhuǎn)化
圖 2
判斷動能、勢能的變化,通常根據(jù)動能、勢能的決定因素,采用控制變量法分析。只有動能、勢能的相互轉(zhuǎn)化,無其他形式的能量參與,如題目說明“不計空氣阻力”或“不計摩擦”等,機(jī)械能守恒;若有其他形式的能量參與轉(zhuǎn)化時,則機(jī)械能不守恒。
例2 如圖2所示,滑板運(yùn)動員從高處平臺的末端水平飛出,落在水平地面上。若不計空氣的阻力,則運(yùn)動員在下落過程中( )
A.重力勢能轉(zhuǎn)
3、化為動能,機(jī)械能增大
B.重力勢能轉(zhuǎn)化為動能,機(jī)械能不變
C.動能轉(zhuǎn)化為重力勢能,機(jī)械能增大
D.動能轉(zhuǎn)化為重力勢能,機(jī)械能減小
解析 運(yùn)動員在下落過程中質(zhì)量不變,高度減小,重力勢能減小,不計空氣的阻力,只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化,減小的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能,所以運(yùn)動員的動能增大,速度增大,運(yùn)動員的機(jī)械能不變。
答案 B
三、圖象與功、能知識的綜合
將圖象與功、能知識相結(jié)合,主要考查同學(xué)們綜合分析能力。解答時結(jié)合題意理解圖象的含義,根據(jù)圖象反映出物理事實和過程,運(yùn)用相關(guān)物理規(guī)律,建立各物理量之間關(guān)系的表達(dá)式,充分利用已知量、過程量等相關(guān)信息來進(jìn)行求解。
圖 3
例3 在探究“汽車的速度”的實驗中,甲、乙兩輛相同的汽車在同一水平地面上做直線運(yùn)動的圖象如圖3所示。由圖可知,甲車的動能_________(選填“大于”、“小于”或“等于”)乙車的動能;經(jīng)過相同的時間,甲、乙兩車牽引力做的功之比為__________。(空氣阻力忽略不計)
解析 (1)分析兩車運(yùn)動的s-t圖象,甲的速度為,乙的速度為根據(jù)題意兩車的質(zhì)量相等,因為甲的速度較小,所以甲的動能較小。
(2)甲、乙兩車都做勻速直線運(yùn)動,說明受力平衡,由于兩車在同一水平地面上做直線運(yùn)動,受到的摩擦力相等,甲、乙兩車牽引力的關(guān)系是
相同時間牽引力做的功之比為
答案 小于 1∶4
2