第15講 功和機(jī)械能

1、第15講 功和機(jī)械能 【中考透視】 新課改以來，各地中考中有關(guān)功和機(jī)械能的考點(diǎn)較多，特別是考查與機(jī)械效率、動(dòng)能、勢能、機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化的有關(guān)知識(shí)，對本章的單獨(dú)考查，一是考查應(yīng)用技能，如功、功率、機(jī)械效率的計(jì)算二是對探究實(shí)驗(yàn)的考查，如：探究機(jī)械效率題型主要以填空題、選擇題、計(jì)算題和實(shí)驗(yàn)題為主，試題難度以中等為主，在每年的中考試題中本章內(nèi)容約占總分的3%5%【知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖示】 【考點(diǎn)總結(jié)及應(yīng)用】 一、知識(shí)性考點(diǎn) 考點(diǎn)1 判斷力是否做功 例1 如圖15104所示，婦女推著童車走了幾步，男子用很大的力推汽車，但汽車沒有被推動(dòng)比一比，誰做的功多？為什么呢？例2 下列關(guān)于物體是否做功的說法中正確的是 ( )A

2、起重機(jī)用吊繩吊著鋼筋水平勻速移動(dòng)了一段距離，起重機(jī)吊繩對鋼筋做了功 B被腳踢出的足球在草地上滾動(dòng)的過程中，腳對球做了功C小剛從地上撿起足球的過程中，小剛對球做了功 D小麗背著書包站在路邊等車，小麗對書包做了功考點(diǎn)2 功、功率、機(jī)械效率的綜合計(jì)算例3 某同學(xué)用所學(xué)滑輪知識(shí)在家里陽臺(tái)上安裝了如圖 15105所示的升降裝置他用此裝置將重500 N的物體勻速提高10 m，所用拉力為 300 N，則拉力做的功是 J該裝置的機(jī)械效率是 例4 如圖15106所示，建筑工人用一個(gè)滑輪組將重為600 N的物體勻速提升2 m所用的時(shí)間為40 s，人所用的拉力是 400 N，則 ( ) A此滑輪組的機(jī)械效率為75%

3、 B物體上升的過程中機(jī)械能總量不變 C拉力所做的總功為2800 J D此人的功率為40 W 例5 工人師傅用起重機(jī)在20 s內(nèi)把質(zhì)量為103 kg的貨物勻速豎直提高6mg取10 Nkg求： (1)貨物的重力 (2)貨物上升的速度(3)起重機(jī)的功率 考點(diǎn)3 動(dòng)能、勢能、機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化例6 如圖15107所示的四幅圖片是生活和生產(chǎn)中的場景，對其能量變化的描述中，錯(cuò)誤的是 A甲圖中，貨物被舉高后內(nèi)能增加了 B乙圖中，列車速度增大后動(dòng)能增加了 C丙圖中，握力計(jì)發(fā)生形變后彈性勢能增加了 D丁圖中，飛機(jī)升空后重力勢能增加了 例7 下列情況中，物體的機(jī)械能保持不變的是 ( ) A在沒有空氣阻力的情況下物體自

4、由下落 B汽車從斜坡上勻速滑下 C物體在光滑的水平面上受拉力的作用，速度增大 D利用滑輪組將物體勻速提高【解題策略】 要判斷機(jī)械能是否守恒有兩種辦法： (1)看整個(gè)過程，是否只有動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，若有其他形式的能參與了轉(zhuǎn)化，例如內(nèi)能，則機(jī)械能不守恒 (2)根據(jù)機(jī)械能的大小等于動(dòng)能的大小和勢能的大小之和，分別判斷動(dòng)能和勢能的大小變化，再綜合判斷機(jī)械能是否守恒例8 在北京奧運(yùn)會(huì)上，我國蹦床運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了零的突破，如圖 15108所示為蹦床運(yùn)動(dòng)員何雯娜從蹦床彈向空中表演技巧動(dòng)作的過程，則此過程中運(yùn)動(dòng)員具有的 ( )A動(dòng)能增加，勢能減少 B動(dòng)能增加，勢能增加C動(dòng)能減少，勢能減少 D動(dòng)能減少，勢能增加考

5、點(diǎn)4 斜面、滑輪組、杠桿的機(jī)械效率例9 芳芳和蘭蘭運(yùn)用如圖15109所示的實(shí)驗(yàn)裝置測定了滑輪組的機(jī)械效率，在全班交流實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，老師提出：如果各組所用滑輪和繞繩子的方式不變，改變其他因素，是否會(huì)影響它的機(jī)械效率呢？大家積極思想，提出了各種猜想，概括起來有如下幾種： 猜想1：可能與勻速提升的速度大小有關(guān) 猜想2：可能與被提升的鉤碼重有關(guān) 猜想3：可能與勻速提升的速度大小和被提升的鉤碼重都有關(guān) 猜想4：可能與鉤碼被提升的高度有關(guān) 芳芳和蘭蘭分別根據(jù)某個(gè)猜想進(jìn)行了探究，實(shí)驗(yàn)記錄如下表 (1)請幫助蘭蘭完成表中的一項(xiàng)計(jì)算 (2)請根據(jù)她倆的實(shí)驗(yàn)記錄，分別在表中寫出探究結(jié)果 (3)歸納她倆的實(shí)驗(yàn)探究，你

6、所得到的結(jié)論是 表一：芳芳的實(shí)驗(yàn)記錄 物理量控制因素 鉤碼重（N）繩端拉力（N）機(jī)械效率較小提升速度104.279.4%較大提升速度104.279.4%探究結(jié)果表二：蘭蘭的實(shí)驗(yàn)記錄 物理量控制因素 鉤碼重（N）繩端拉力（N）機(jī)械效率大致相同的提升速度104.279.4%156.0探究結(jié)果 例10 隨著社會(huì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，人們的住房條件也得到了很大的改善小明家最近購置了一套新房，為了幫助爸爸將重 600 N的裝修材料運(yùn)送到6 m高的樓上，小明利用物理課上學(xué)過的滑輪組，設(shè)計(jì)了如圖15110甲所示的材料搬運(yùn)方案(其中每個(gè)滑輪重30 N，繩子足夠長，所能承受的最大拉力為250 N，不計(jì)繩重

7、及摩擦) (1)計(jì)算說明繩子的拉力是否超過繩子的最大承受力(2)小明爸爸觀察了該裝置后，他想：如果將該裝置的滑輪位置顛倒(如圖 15110乙所示)是否會(huì)更省力一些？請你按照小明爸爸的想法，用筆畫線在乙圖繞上繩子并說明小明爸爸的想法是否正確(3)求兩種方案的機(jī)械效率之比(4)綜合分析評估兩個(gè)方案，你認(rèn)為：哪個(gè)方案更好一些？說明理由例11 利用圖15111所示的杠桿將重為3 N的物體緩慢勻速提高10 cm，手的拉力F為2 N，手移動(dòng)的距離s為30 cm則杠桿的機(jī)械效率為 A22% B33% C50% D67%例12 如圖15112所示，工人利用動(dòng)滑輪在10 s內(nèi)將重為100 N的重物(包括桶)沿豎

8、直方向勻速向上提升了5 m若該動(dòng)滑輪重10 N，忽略繩與滑輪之間的摩擦，不計(jì)空氣阻力，則下列說法正確的是 A提升過程中，繩的拉力F做了500 J的功 B提升過程中，繩的拉力F做了550 J的功 C提升過程中，繩的拉力F做功的功率是50 W D該滑輪裝置的機(jī)械效率是100%二、思想方法考點(diǎn)考點(diǎn)5 控制變量法【考點(diǎn)解讀】在研究物理問題時(shí)，某一物理量往往受幾個(gè)不同物理量的影響為了確定各個(gè)不同物理量之間的關(guān)系，就需要控制某些物理量使其固定不變，改變某一個(gè)物理量，看所研究的物理量與該物理量之間的關(guān)系本章中研究物體的動(dòng)能與質(zhì)量和速度的關(guān)系、研究物體的重力勢能與質(zhì)量和高度的關(guān)系時(shí)都應(yīng)用了控制變量法，在很多探

9、究性實(shí)驗(yàn)中也經(jīng)常用到此法例13 物理興趣小組的同學(xué)為了研究物體動(dòng)能的大小和哪些因素有關(guān)做了如下的探究實(shí)驗(yàn)：如圖15113所示，讓鋼球從斜面上由靜止?jié)L下，打到一個(gè)木塊上，推動(dòng)木塊做功(1)讓同一鋼球從不同高度沿斜面自由滾下，看哪次木塊被推得遠(yuǎn)，這是控制 不變，改變 ，目的是為了探究動(dòng)能與 的關(guān)系(2)換用質(zhì)量不同的鋼球，讓它們從同一高度沿斜面自由滾下，看哪個(gè)鋼球把木塊推得遠(yuǎn)，這是控制 不變，改變 ，目的是為了探究動(dòng)能與 的關(guān)系(3)通過該實(shí)驗(yàn)，你得出的結(jié)論是： 考點(diǎn)6 思維轉(zhuǎn)換法【考點(diǎn)解讀】所謂思維轉(zhuǎn)換法，是指把所需解決的問題轉(zhuǎn)換為另一個(gè)較容易解決的問題或已經(jīng)解決的問題，即化難為易、化繁為簡、化

10、未知為已知例14 某同學(xué)沿豎直方向勻速吊起一重物，在這一過程中物體的 ( )A動(dòng)能不變，重力勢能增加，機(jī)械能增加 B動(dòng)能減小，重力勢能減小，機(jī)械能減小C動(dòng)能減小，重力勢能增加，機(jī)械能不變 D動(dòng)能增加，重力勢能增加，機(jī)械能增加【沙場點(diǎn)兵】一、選擇題1以下現(xiàn)象與相應(yīng)物理知識(shí)的說法，錯(cuò)誤的是 ( )A地震時(shí)，石頭會(huì)往山下滑落是因?yàn)槭^受重力作用 B山上滾下的石頭把汽車壓扁，說明力可以改變物體的形狀C在質(zhì)量相同的情況下，運(yùn)動(dòng)越快的石頭越難停下來，說明速度大慣性大D貝貝想搬動(dòng)大石頭，但搬不動(dòng)，則貝貝對大石頭沒有做功2美國科羅拉多峽谷建有觀景臺(tái)觀景臺(tái)搭建在大峽谷的西側(cè)谷壁上，呈U字形，離谷底1200 m高

11、，取名為“人行天橋”，如圖15114所示如果在建造過程中有一塊質(zhì)量為01 kg的石子從觀景臺(tái)掉落谷底，則下落過程中，石子的重力做的功為 ( )A12 J B1200 J C12×105 J D12×106 J 3粗糙水平面上有一個(gè)重為100 N的物體，用10 N的水平推力使其以3 m/s的速度沿力的方向勻速運(yùn)動(dòng)，則此過程中 ( ) A重力做了3000 J的功 B推力的功率為30 W C推力做了1000 J的功 D摩擦力為100 N4小文同學(xué)采用如圖15115所示的兩種不同的方式將同一貨物搬運(yùn)到同一輛汽車上，其中說法正確的是 ( )A甲種方法克服重力做功多 B乙種方法更省力

12、C兩種方法機(jī)械效率相等 D兩種情況下，貨物機(jī)械能都增加5A，B兩車的質(zhì)量相等，它們在行駛過程中的路程與時(shí)間關(guān)系的圖像如圖15116所示，則下列說法正確的是 ( )A在行駛過程中，兩車的動(dòng)能始終相等 B在行駛過程中，A，B兩車都受到平衡力的作用C若它們在同一平直公路上向東行駛，以B車為參照物，則A車向西行駛D若兩車行駛過程中受到的阻力相等，則A，B兩車的功率之比為136如圖15 117所示，某同學(xué)用力將鐵塊勻速拉起的過程中，說法正確的是 ( ) A用力拉鐵塊，人體內(nèi)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 B該裝置不能省力，沒有實(shí)用價(jià)值 C使用該裝置可以省功 D該同學(xué)拉繩的方向不同，拉力大小也不同 7炮彈從引爆到射

13、出炮口的過程中，下列說法正確的是 ( ) A彈頭的動(dòng)能增加，內(nèi)能不變，機(jī)械能增加 B彈頭的動(dòng)能增加，內(nèi)能增加，機(jī)械能增加 C彈頭的動(dòng)能減小，內(nèi)能增加，機(jī)械能不變 D彈頭的動(dòng)能減小，內(nèi)能不變，機(jī)械能減小 8一個(gè)重30 N的木箱放在水平地面上，在15 N水平拉力的作用下前進(jìn)了5 m，則拉力和重力對木箱所做的功分別為 ( ) A75 J，150 J B0，150 J C75 J，0 D150 J，75 J9用一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組成的滑輪組提升重物，已知物重G90 N，作用在繩子自由端向上的拉力F40 N，則這個(gè)滑輪組的機(jī)械效率為 ( ) A1125% B89% C75% D56%10下列關(guān)于功率

14、的說法，正確的是 ( ) A功率大的機(jī)械做功一定多 B功率小的機(jī)械做功一定慢 C做功較多的機(jī)械，功率較大 D做功時(shí)間較長的機(jī)械，功率較小11初二(3)班的小明同學(xué)因擔(dān)心上課遲到，一口氣從一樓跑到三樓，用時(shí)10 s，則他上樓過程中克服自身重力做功的功率最接近于 ( ) A30 W B300 W C3 W D3000 W12如圖15118所示，用250 N的拉力把質(zhì)量為50 kg的物體提高了08 m，拉力的作用點(diǎn)移動(dòng)了24 m，拉力所做的功和滑輪組的機(jī)械效率分別是 ( ) A600 J，667% B600J，50% C400 J，667% D400 J，50%二、填空題13在水平地面上，張華同學(xué)用

15、了50 N的力推著重為100 N的箱子前進(jìn)了10 m，則張華同學(xué)對箱子做功 J，重力對箱子做功 J14如圖15119所示，此滑輪組將重900 N的物體勻速提高2 m，作用在繩子上的拉力是400 N，則有用功是 J，拉力做的功是 J，額外功是 J，滑輪組的機(jī)械效率是 15一木塊在大小為10牛的水平拉力作用下，10秒鐘內(nèi)沿水平地面前進(jìn)5米，則拉力做的功為 焦，功率為 瓦；若木塊重30牛，在此過程中重力對木塊做的功為 焦16某商場二樓到三樓的自動(dòng)扶梯高度是4 m，扶梯長是6 m孫琪同學(xué)體重為 500 N，自動(dòng)扶梯把孫琪同學(xué)從二樓運(yùn)送到三樓的過程中對她做功 J如果要測算自動(dòng)扶梯對她做功的功率，還應(yīng)該測

16、量的物理量是 17如圖15120所示，探月衛(wèi)星“嫦娥一號”于2007年10月發(fā)射成功，目前正在繞月運(yùn)動(dòng)，若以地球?yàn)閰⒄瘴铮撔l(wèi)星是 (填“靜止”或“運(yùn)動(dòng)”)的衛(wèi)星在太空中勻速飛向月球的過程中，其動(dòng)能 (填“減小”“不變”或“增加”)18如圖15121所示，重物G在大小為2 N的拉力F的作用下，以02 ms的速度勻速向上運(yùn)動(dòng)，在5 s內(nèi)，拉力F做的功為 ，功率為 三、簡答題19奧運(yùn)會(huì)吉祥物“福娃”活潑可愛，如圖15122所示是福娃在三個(gè)比賽項(xiàng)目中的運(yùn)動(dòng)形象，請分析：(1)用力踢足球，足球會(huì)飛出去，說明了什么？(2)投籃時(shí)，籃球脫手后在空中下降的過程中，福娃對籃球做功了嗎？ (3)用槳向后劃水，皮

17、劃艇會(huì)前進(jìn)，這是由于什么原因？四、實(shí)驗(yàn)探究題20某實(shí)驗(yàn)小組在“測滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)如下表所示，實(shí)驗(yàn)裝置如圖15123所示物理量123鉤碼上升高度h(m)0.10.10.1鉤碼重G(N)446繩端拉力F(N)1.81.42.4繩端移動(dòng)距離s(m)0.30.50.3機(jī)械效率74% (1)通過表中數(shù)據(jù)可分析出實(shí)驗(yàn)1是用 (填“甲”或“乙”)圖做的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2是用 (填“甲”或“乙”)圖做的實(shí)驗(yàn) (2)請?jiān)诒碇锌瞻滋幪钌锨‘?dāng)?shù)臄?shù)據(jù)(百分號前保留整數(shù)) (3)通過實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2的數(shù)據(jù)分析可得出結(jié)論：使用不同的滑輪，提升相同的重物時(shí)，動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)越多，滑輪組的機(jī)械效率 (4)比較實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)3可得出結(jié)論：使用同一滑輪組， ，可以提高滑輪組的機(jī)械效率21小明總結(jié)兩年來所做的探究實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：(1)當(dāng)要研究的物理量不易直接測量時(shí)，都需要想辦法把它們的大小間接顯示出來例如：圖15124甲實(shí)驗(yàn)是讓木塊在木板上做 運(yùn)動(dòng)，通過彈簧測力計(jì)的示數(shù)間接顯示摩擦力的大小乙實(shí)驗(yàn)中動(dòng)能的大小是通過 間接反映出來的 (2)當(dāng)要研究的物理量與多個(gè)因素有關(guān)時(shí)，都要采取一定措施，控制變量例如：要研究摩擦力與壓力，就要多次改變壓力，同時(shí)控制接觸面的粗糙程度不變，做實(shí)驗(yàn)時(shí)我們改變壓力的具體辦法是 要研究動(dòng)能跟質(zhì)量的關(guān)系，若改變質(zhì)