功的计算公式:
功(W)等于力(F)跟物体在力的方向上通过的距离(s)的乘积。(功=力×距离),W=FS。
单位:
国际单位制中,力的单位是N,距离的单位是m,功的单位是N·m,它有一个专用名称叫做焦耳,简称焦,用符号J表示,1J=1N·m。
在利用该公式进行计算时的注意点:
(1)力与物体移动的距离在方向上必须一致;
(2)力与物体移动的距离必须对应于同一物体;
(3)力与物体移动的距离必须对应于同一段时间。
斜面的机械效率:
有用功 |
W有用=Gh |
总功 |
W总=Fl W总=Gh+fl (f为摩擦力) |
额外功 |
W额外=W总-W有用 W额外=fl |
机械效率 |
|
测量斜面的机械效率:
【实验目的】:测量斜面的机械效率
【器材】斜面,铁架台,小车,弹簧秤,米尺
【操作】
(1)照图那样安装好斜面,将小车放在斜面上。用弹簧秤缓慢地把小车拉上斜面,记下弹簧秤的示数F,测出小车沿斜面通过的距离L,用弹簧秤称得小车重G,并测出小车上升的高度h,算出斜面的效率η
1=Gh/FL。
(2)把小车翻过来(轮子朝上)放在斜面上,重复上述实验,根据实验数据算出此时斜面效率η
2。
(3)增大斜面的倾角,小车仍翻着放在斜面上重复实验,算出斜面效率η
3。
比较η
1、η
2、η
3的大小,可知η
1>η
2,η
2<η
3。分析实验结果可得:斜面的效率主要受斜面和小车间的摩擦的影响,在(1)中由于轮子和斜面间的滚动摩擦小,必需做的额外功少,效率就高。在(3)中,当倾角增大,车对斜面的压力减小,从而摩擦也减小,因此效率比(2)时高。比较操作(2)、(3)中的F及η的大小,可知斜面越省力其效率不一定越高。
提高斜面机械效率的方法: 在其他条件一定时,斜面的倾斜程度越大,机械效率越高,斜面表面粗糙程度越大,机械效率越低;机械效率与物体重量无关,物体斜面之间接触面大小无关。
例:如图所示,斜面高为1m,长为3m,工人用 400N沿斜面方向的力将重为840N的箱子拉到汽车上,在这过程中拉力做了______J的功,机械效率为______。要提高该斜面的机械效铝,应该_______。(写出一条措施)
解析:
,
提高机械效率的方法是减小总功,以增大有用功在总功中所占的比例。
答案:1200 70% 减小斜面的粗糙度
定义:
两个互相接触的物体,当它们做相对运动时,在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力,这种力就叫做摩擦力。
产生的条件:(1)两物体接触面粗糙不平;
(2)两物体之间发生相对运动或具有相对运动趋势;
(3)两物体之问相互挤压发生弹性形变,接触面上有压力产生。
摩擦力的作用效果:总是阻碍物体之间的相对运动或相对运动趋势。
摩擦力的方向:摩擦力方向总是沿接触面的切线方向,和物体的相对运动方向或相对运动趋势的方向相反。
说明:“相对运动方向”不是“运动方向”。我们以人走路时地面与鞋底间的摩擦力为例来说明这个问题。人走路时,脚用力向后蹬地,脚相对地向后运动,摩擦力阻碍了脚向后运动,但有利于脚向前运动,因此地面给鞋底的摩擦力方向是与人的运动方向相同的。由此说明,摩擦力有时阻碍运动,有时有利于运动,但无论哪种情况,必与相对运动方向相反。
控制变量法研究影响滑动摩擦力大小的因素: 在探究“摩擦力的大小与什么因素有关”这个问题时用到控制变量法。为了探究摩擦力大小与压力大小和接触面的粗糙程度是否有关,先使木块在同一木板上面滑动,即保持了接触面的粗糙程度这一个量相同,改变压力的大小,看滑动摩擦力是否改变;然后保持压力这一个物理量相同,改变接触面的粗糙程度,让木块分别在较光滑的小板上和较粗糙的毛巾面上滑动,测出摩擦力的大小,根据测出的数据进行判断得出滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关的结论。
例1:小明在探究“影响摩擦力大小的因素”实验中,记录的结果如下表所示:
(1)在这个实验中,使用的是控制变量法,第1、3 两次实验中的变量是________,控制的变量是______。得出的结论是:在压力相同时,接触面越粗糙,摩擦力越大。
(2)在探究压力对摩擦力的影响时,可采用_______ 两次的实验结果,得出的结论是:_______________________________________________
解析:从表格中的数据可以看出,第1、3两次实验中的压力相等,产生的摩擦力不同,说明在压力相同时,接触面越粗糙(木块与棉布),摩擦力越大。根据控制变量的思想,若研究摩擦力与压力大小的关系,应保持接触面不变,即第l、2两次实验,从数据中看出,压力越大,摩擦力越大。
答案:(1)接触面的粗糙程度压力的大小
(2)1、2在接触面的粗糙程度不变时,压力越大,摩擦力越大
平衡状态中摩擦力大小的判断: 根据二力平衡的知识,一对平衡力一定大小相等,方向相反,作用在同一物体上,故可对物体进行受力分析,从而来判断摩擦力情况。这也是判断各种摩擦力情况最行之有效的方法。例:体重为490N的某同学用双手握住竖直的木杆匀速上攀,他所受的摩擦力( )
A.等于490N,方向竖直向下
B.等于490N,方向竖直向上
C.大于490N,方向竖直向下
D.小于490N,方向竖直向上
解析:人匀速上攀,受力平衡,重力等于摩擦力,且方向相反。
答案:B
滑动摩擦力:定义: 当一个物体在另一个物体表面上滑动时,会受到另一个物体阻碍它滑动的力叫滑动摩擦力。
大小:F=μ×FN。FN:正压力(不一定等于施力物体的重力)μ:动摩擦因数
方向:滑动摩擦力的方向总是沿接触面,并且与物体相对运动方向相反。
静摩擦力:定义:若两相互接触且相互挤压,而又相对静止的物体,在外力作用下如只具有相对滑动趋势,而又未发生相对滑动,则它们接触面之间出现的阻碍发生相对滑动的力,谓之“静摩擦力”。
大小:静摩擦力根据外力而变化,但有一个最大值,叫做最大静摩擦力。最大静摩擦力略大于滑动摩擦力。
方向:跟接触面相切,跟相对运动趋势方向相反。