人教版初二物理第30講：功和能單元訓練(教師版)

功和能單元訓練____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________掌握動能和勢能的概念動能和勢能的大小變化動能勢能的影響因素機械能和其他形式能的轉(zhuǎn)化一、功

1．力學里所說的功包括兩個必要因素：一是作用在物體上的力；二是物體在力的方向上通過的距離。2．力學里規(guī)定：功等于力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積。公式：W=FS。

3．功的單位：焦耳，1J=1N·m。

4．應用功的公式注意：①分清哪個力對物體做功，計算時F就是這個力；②公式中S一定是在力F的方向上通過的距離，強調(diào)對應。③功的單位“焦”（?！っ?焦），不要和力和力臂的乘積（?！っ祝﹩挝桓慊?。

二、功率

1．定義：做的功與做這些功所用時間的比值叫功率。

2．物理意義：表示做功快慢的物理量。

3．公式：

4．單位：瓦特W

1J/s=1w三、功的原理

1．內(nèi)容：使用機械時，人們所做的功，都不會少于直接用手所做的功；即使用任何機械都不省功。

2．說明：

①功的原理是一個普遍的結(jié)論，對于任何機械都適用。

②功的原理告訴我們：使用機械要省力必須費距離，要省距離必須費力，既省力又省距離的機械是沒有的。

四、機械效率1、機械效率：有用功與總功的比值2、公式：3、機械效率是%4、提高機械效率：由可知，減少額外功，增大有用功在總功中所占的比例可以提高機械效率?；喗M提高機械效率的方法：減輕動滑輪質(zhì)量，減小動滑輪和軸之間的摩擦5、機械效率和功率的區(qū)別：功率和機械效率是兩個不同的概念。功率表示做功的快慢；機械效率表示機械做功的效率，即所做的總功中有多大比例的有用功。

二者無關聯(lián)。六、物體是否具有能量的識別如果一個物體能夠做功，我們就說這個物體具有能量。能量是表示物體做功本領大小的物理量，能量的大小可以用能夠做功的多少來衡量，一個物體能夠做的功越多，它具有的能量就越大。七、動能及影響物體動能大小的因素1.定義：物體由于運動而能夠做功所具有的能叫動能2.影響動能大小的因素：運動的物體，速度越大，質(zhì)量越大，其動能越大。3.探究影響動能大小因素的實驗應用的方法有：控制變量法、轉(zhuǎn)換法（把動能的大小轉(zhuǎn)換成觀察物塊被推動距離的遠近）八、勢能及影響勢能大小的因素1.勢能：重力勢能、彈性勢能2.重力勢能：物體由于被舉高而能夠做功所具有的能叫重力勢能①影響重力勢能的因素：被舉高的物體質(zhì)量越大，高度越高，其重力勢能越大②一般認為，水平地面上的物體重力勢能為零。位置升高的質(zhì)量一定的物體(不論勻速升高，還是加速升高，或減速升高，只要是升高)重力勢能在增大，位置降低的質(zhì)量一定的物體(不論勻速降低，還是加速降低，或減速降低，只要是降低)重力勢能在減小，高度不變的質(zhì)量一定的物體重力勢能不變。3.彈性勢能：物體由于發(fā)生彈性形變而能夠做功所具有的能叫彈性勢能①影響彈性勢能的因素：發(fā)生彈性形變的物體，形變程度越大，其彈性勢能越大②對同一彈簧或同一橡皮筋來講(在一定彈性范圍內(nèi))形變越大，彈性勢能越大。物體是否具有彈性勢能的標志：是否發(fā)生彈性形變。九、機械能1.定義：動能和勢能統(tǒng)稱為機械能2.機械能的單位：焦耳（J）3.動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化十、機械能與其他形式的能之間的轉(zhuǎn)化1.能的種類：能的種類很多，如：機械能、熱能、電能、太陽能、核能、風能、水能、化石能………2.機械能可轉(zhuǎn)化為電能，如：水力發(fā)電、風力發(fā)電3.機械能可轉(zhuǎn)化為熱能，如：相互搓手時，雙手的溫度會升高，這是機械能轉(zhuǎn)化為熱能4.機械能守恒定律：如果物體只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，機械能的總和不變，或者說機械能是守恒的。題型一：有關功的例題

【例1】在平地上，用50牛的水平推力推動重100牛的箱子，前進了10米（圖1），推箱子的小朋友做了多少功？如果把這個箱子勻速舉高1.5米，他做了多少功？

解析：水平推箱子做的功W1，等于水平推力F和水平前進的距離s的乘積Fs。勻速舉箱子時用的力F′與箱子重G大小相等、方向相反。舉箱子是F′克服重力（阻力）G使箱子在F′方向上升高h，所做的功W2＝F′h＝Gh，這種情況下，常常為了簡便而說：克服阻力G做的功W2＝Gh。

答案：

F＝50牛，s＝10米，G＝100牛，h＝1.5米。

W1＝Fs＝50?！?0米＝500焦。

W2＝Gh＝100?！?.5米＝150焦。

答：他推箱子做功500焦，舉箱子做功150焦。

【例2】某人用100牛頓的水平拉力，將500牛頓的物體在水平地面上勻速移動8米，拉力做了多少功？若他用100牛頓的力豎直向上提此重物，他對物體做多少功？

解析：當他用100牛頓的水平拉力作用于物體，物體且在這個力的方向上移動8米，他對物體做的功應等于F·S。而他用100牛頓的力豎直向上提重物時，物體仍靜止不動，物體沒有在這個力的方向上移動距離，所以他對物體沒做功。

答案：

W1＝F1·S1＝100?！?米＝8×102焦

∵S2＝0

∴W2＝0題型二：有關功的原理【例3】轆轤的輪半徑是軸半徑的4倍，人加在輪上的力是100牛頓，要把一桶水吊起12米，人所做的功是多少？

解析：根據(jù)輪軸是變形的杠桿，計算出水桶作用在軸上的力。

不考慮摩擦及吊水桶繩的重力，根據(jù)功的原理，人所做的動力功等于克服水桶重力所做的功。

答案：人所做的功是4.8×103焦耳。有關機械效率【例4】重2540牛的貨物。如圖1所示，滑輪組把它提升1.7米。若不考慮摩擦，也不考慮滑輪和繩子的物重，則：

（1）繩端拉力F是多少牛？

（2）繩端移動的距離是多少米？

（3）若考慮摩擦、滑輪和繩子的物重，須在繩端施力800牛，滑輪組的機械效率是多少？

解析：使用滑輪組時，重物G由n段繩子承擔，提起重物G所用的力F就是重物G的n分之一；由于重物G是由n段繩子承擔，當重物升高h米時，繩末端移動的距離s＝nh米；若考慮摩擦、滑輪和繩子的物重，滑輪組的機械效率等于有用功和總功的比值。

答案：（1）繩端拉力為

（2）繩端移動的距離為s＝nh＝4×1.7米＝6.8米

（3）滑輪組的機械效率為

題型三：有關功率【例5】高出水面30米處有一個容積是50米3的水箱，要用一臺離心式水泵抽水給水箱，1小時能把水箱充滿即可。這臺水泵的功率至少是多少千瓦？（取g＝10牛/千克）

解析：W可以根據(jù)W＝Gh求出，其中G是50米3水重，h是30米。G的值，從水的體積V和密度ρ求出質(zhì)量m以后就知道了。

答案：水泵的功率應不小于4.2千瓦。

題型四：：探究影響動能大小因素的實驗探究題【例6】小東猜想動能的大小可能與物體質(zhì)量和運動速度有關，于是設計了如圖甲、乙所示的實驗，探究動能的大小與哪些因素有關。例例6圖甲乙（1）如圖甲所示，讓不同質(zhì)量的兩個小球沿同一光滑斜面從B處分別開始運動，然后與放在水平面上的紙盒相碰，紙盒在水平面上移動一段距離后靜止。小球從同一高度開始運動的目的是使兩球到達水平面時具有相同的__________。得出的結(jié)論是：__________。（2）如圖乙所示，讓質(zhì)量相同的兩個小球沿同一光滑斜面分別從A處和B處開始運動，然后與放在水平面上的紙盒相碰，紙盒在水平面上移動一段距離后靜止，得出的結(jié)論是：_______答案：（1）進入水平面的初速度相同；相同速度，質(zhì)量大的動能大。（2）相同質(zhì)量，速度大的動能就大。解析：（1）甲圖的實驗是探究動能與質(zhì)量的關系，所以要控制小球的速度一定，而小球在水平面上的初始速度是由它滾下的高度決定的，所以小球從同一高度開始運動的目的是使兩球進入水平面的初速度相同；從圖上可以看出，質(zhì)量為2m的小球把紙盒裝得遠，這說明速度相同時，質(zhì)量大的物體動能大；

（2）乙圖是探究動能與速度的關系，所以讓同一小球從不同高度滾下，則到達水平面上的初始速度不同，從2h高處滾下時，在水平面上的初始速度大，把紙盒撞得遠，這說明質(zhì)量相同，速度大的物體動能大?！纠?】.【湖南省邵陽市2015年中考物理試題】如圖，被壓彎的撐桿恢復原狀時，使船離岸。這個過程中，撐桿的彈性勢能轉(zhuǎn)化為船的________能。答案：動解析：試題分析：被壓彎的撐桿，具有彈性勢能，在恢復原狀時使船離岸是將彈性勢能轉(zhuǎn)化為船的動能?；A演練1、下列物體具有動能的是（）A．正在下落的雨點B．被拉長的橡皮筋C．陽臺上的花盆D．上了堂的子彈2、下列各項運動的物體，其勢能一定增加的是（）A．在平直公路上勻速行駛的汽車B．豎直勻速下降的降落傘C．勻速上坡的自行車D．勻速下坡的摩托車3、2003年10月16日，“神州五號”在人飛船成功返航，實現(xiàn)了中國人幾千年的“飛天”夢。飛船減速著陸時，飛船的（）A．重力勢能減少，動能增加B．重力勢能減少，動能減少C．重力勢能減少，動能不變D．重力勢能不變，動能不變4、以下情況中機械能發(fā)生變化的是（）A．小車從光滑的斜面下滑B．汽車在平直的公路上勻速行駛C．子彈在空中飛行（不計空氣阻力）D．降落傘在空氣中勻速下落5、如圖14—1所示，在這些實例中，其中沒有做功的是（）圖14-1叉車舉B．用力搬石頭沒搬動C．馬拉動圓木D．直升機吊起鐵塔起貨物6、小芳將不小心掉在地上的物理課本撿回課桌上，她對物理課本所做的功最接近（）A．0.2JB．2JC．20JD．200J7、在學習功和功率前，同學們進行了激烈的討論，你認為那個觀點正確（）A．物體做功越多，功率越大B．物體做功所需要的時間越少，功率越大C．物體做功相同時，所用時間越少，功率越少D．物體做功相同時，所用時間越少，功率越大8、兩臺機器的功率比為3：4，它們做同樣多的功所需要的時間之比為____________；在相同的時間所做的功之比為_____________。9.搬運工人經(jīng)常利用斜面把貨物搬運到汽車上，如圖所示14-2所示，汽車車底板高度為1.5m，斜面長度為3m，現(xiàn)在用力F沿著斜面把重力G=1800N的貨物勻速拉到車上。若不計摩擦力的影響，拉力F為多大？若實際拉力F=1200N，則該斜面的機械效率是多少？圖14-210.請觀察以下表格，找出對物體動能影響較大的是什么因素？并說出你的判斷依據(jù)。物體質(zhì)量m(Kg)速度v(m/s)動能E(J)子彈約0.01約800約3200運動員約60約10約3000牛約600約0.5約75答：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。參考答案：1、A2、C3、B4、D5、B6、B7、D8、4:3,3:4）9.（1）不計摩擦力的影響時有FL=Gh（2分）（2分）900N（2分）（2）根據(jù)機械效率公式得（2分）（2分）（2分）10、子彈的質(zhì)量很小，約是運動員質(zhì)量的，子彈的速度只是運動員的80倍，而它們的動能卻差不多，說明速度對物體動能的影響更大?；蛘撸哼\動員的質(zhì)量約是牛的，運動員的速度是牛的速度的20倍，而運動員的動能卻是牛動能的40倍，這說明速度對物體動能的影響更大。鞏固提高1.【江蘇省宿遷市2015年中考物理試題】如圖，一木塊從斜面上勻速滑下，下列說法正確的是（）A．木塊只受到重力和斜面的支持力B．下滑過程中，木塊的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能C．下滑過程中，木塊的重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．下滑過程中，木塊的機械能保持不變2.【北京市2015年中考物理物理試題】如圖所示，水平臺面由同種材料制成、粗糙程度均勻，在它上面放著質(zhì)量為m1的木塊，將木塊用輕繩跨過定滑輪與質(zhì)量為m2的鉤碼相連。木塊在平行于臺面的輕繩的拉力作用下做勻速直線運動，運動一段時間，鉤碼觸地后立即靜止，木塊繼續(xù)滑動一段距離停在臺面上。繩重、輪與軸的摩擦均忽略不計，下列說法中正確的是A.木塊勻速運動的過程中，木塊的機械能越來越大B.木塊勻速運動的過程中，木塊和鉤碼所受的重力都不做功C.鉤碼觸地后木塊繼續(xù)滑動的過程中，木塊的動能越來越小D.鉤碼觸地后木塊繼續(xù)滑動的過程中，木塊所受摩擦力大小為m2g[來源:學+科+網(wǎng)]3.【湖南省邵陽市2015年中考物理試題】如圖，小虎用水平向右的力推放在水平地面上的箱子，但沒有推動，則此時（）A．小虎的推力小于箱子受到的阻力B．小虎的推力大于箱子受到的阻力C．小虎對箱子做了功D．小虎對箱子沒有做功4.【湖北省黃石市2015年中考物理試題】蹦床運動深受青少年喜愛，當運動員從蹦床上彈起后向上運動的過程中，其動能和重力勢能的變化情況是（）A．重力勢能增大，動能增大；B．重力勢能減小，動能減?。籆．重力勢能增大，動能減小；D．重力勢能減小，動能增大5、起重機吊著重5×104N的貨物，將貨物勻速提升10m高，則起重機鋼繩對貨物做的功為__________；接著起重機將貨物沿水平方向運輸移動10m，此時拉力對貨物做的功為___________；之后吊著貨物不動經(jīng)歷了2s，拉力對貨物做的功為__________；整個過程中拉力對貨物做的功為___________。6．說明下列各物體具有什么形式的機械能。（1）手表里上緊的發(fā)條具有；（2）舉高的鉛球具有；（3）空中飛行的炮彈具有；（4）豎直上拋的小球在最高點時具有。7．燃料燃燒是把能轉(zhuǎn)化為能;摩擦生熱是把能轉(zhuǎn)化能;燒水時鍋蓋被頂起是把能轉(zhuǎn)化為8、如圖14-3所示，學下小組的同學在探究“物體的重力勢能的大小跟哪些因素有關”時，設計了以下實驗：實驗方案：三個相同的木樁插在沙坑里，露出沙坑的高度相同，如甲圖所示。取三個鐵塊從空中靜止釋放后撞擊木樁，木樁陷入沙坑，如乙圖所示。乙A乙ABCABC甲圖14-3（1）在此實驗中，我們可以通過觀察_______________________________來比較鐵塊重力勢能的大小。（2）若hA=hB>hC，mA<mB=mC，如圖乙所示：比較A、B情況，說明__________________________________________________。比較B、C情況，說明__________________________________________________。（3）實驗得出的結(jié)論是：物體重力勢能的大小跟物體的_________和________有關。9、在學習了功率的知識后，2班的男同學要舉行爬樓梯比賽，看看誰的功率大。并且要測出某同學爬樓梯的功率。（1）已測出了該同學的質(zhì)量m，還要測出的物理量是：___________；（2）還要的測量工具是：_______________；（3）由測的物理量，計算爬樓梯的功率表達式為：___________________。10．如圖所示，在“研究物體動能與哪些因素有關”的實驗中，將A、B、C三小球先后從同一裝置的hA、hB、hC高處滾下（mA=mB<mC，hA=hC>hB、），推動紙盒運動一段距離后靜止。⑴要研究動能與質(zhì)量的關系，我們應選擇兩圖來進行比較。第10第10題圖兩圖來進行比較。（3）從圖中可以看出A、B、C三個小球剛到達水平面時，球的動能最大。參考答案：1、C2、CD3、D4、C5、5×105J（2分），0J，0J，5×105J彈性勢能重力勢能動能和重力勢能重力勢能7．化學內(nèi)機械內(nèi)內(nèi)機械8、（1）木樁陷入沙的深度（2）物體的質(zhì)量相同時，所處的高度越高，物體的重力勢能越大；物體所處的高度相同時，質(zhì)量越大，物體的重力勢能越大備注：意思相近也可得分（3）高度；質(zhì)量9、（1）時間t，樓高h；（2）秒表，卷尺；（3）；10.⑴（a）（c）⑵（a）（b）（3）C1．灑水車沿街道勻速行駛，將水灑向路面，在此過程中它的動能將__________（選填“變大”、“變小”或“不變”），這是因為____________________________________。2．蘋果從樹上加速下落時，下列說法中正確的是（）A．它的重力勢能減少，動能增加B．它的重力勢能減少，動能減小C．它的重力勢能減少，動能不變D．它的重力勢能不變，動能不變3．2003年10月16日，“神舟”五號載人飛船成功返航，實現(xiàn)了中國人幾千年的“飛天”夢．當飛船減速著陸時，航天英雄”楊利偉的（）A．動能增加，重力勢能減少．B．動能減少，重力勢能減少．C．動能減少，重力勢能不變．D．動能不變，重力勢能減少．4．下面事例中，由重力勢能轉(zhuǎn)化成動能的是A．風吹動風車轉(zhuǎn)動．B．拉彎的弓把箭射出去．C．擰緊的發(fā)條帶動鐘表指針轉(zhuǎn)動．D．秋千從高處向低處擺動．.5．汽車關閉發(fā)動機后，在水平地面上運動一段路程后靜止，在這個過程中（）A．動能保持不變.B．動能轉(zhuǎn)化為重力勢能.C．動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.D．機械能保持不變.6．小孩從滑梯頂端滑下，下滑速度越來越大，為什么？騎自行車上坡前，往往要用力加緊蹬幾下，請你從能的轉(zhuǎn)化方面說明這樣做的好處？8．(04長沙)2004年5月27日上午9時，長沙黑石鋪湘江大橋正式竣工，黑石鋪大橋東起開心區(qū)大托鋪，與107國道相接，西至城縣蘋塘鎮(zhèn)與319國道相連，使長常高速公路與京珠高速公路連在一起，大橋全長3068m，一輛質(zhì)量為2.0×103kg的小汽車，從橋東勻速至橋西所用時間為200s，所受的阻力是2.0×103N，問：（1）小汽車從橋東到橋西行駛的速度是多大？（2）小汽車引力所做的功是多大？（3）小汽車此時的功率是多大？9．(04四川)某電梯公寓樓高約40m，完成此建筑物需要澆制鋼筋混凝土1×104m3，還需要使用其他建筑材料3.5×104t，混凝土密度為2.5×103kg/m3，取g=10N/kg。求：（1）已知自來水密度為1×103kgm/m3，若要從地面向樓頂提供自來水，加壓設備至少需給水施加多大的壓強？（2）若每天要把120m3的水從地面送到樓頂，每天至少應對水做多少功？（3）測量表明，該樓的地基所承受的壓強不得超過1.2×106Pa，若房基與地面的接觸面積為1×103m2，則此大樓另外添加的裝飾材料、各種設備等物資及進入大樓的人員的總質(zhì)量不得超過多少？10．(00北京東城區(qū))如圖所示，物體A的質(zhì)量為50kg，當力F為100N時，物體A恰能勻速前進，若物體A前進0.5m所用的時間為10s,(不計繩和滑輪重)求:(1)物體A受到的重力.(2)物體A受到的摩擦力.(3)力F做的功. (4)力F做功的功率.參考答案：1．變小灑水車的質(zhì)量減小2．A3．B4．D5．C6．小孩從滑梯頂端滑下，重力勢能逐漸減小，轉(zhuǎn)化為小孩的動能，所以下滑速度越來越大.7．自行車上坡時的重力勢能增加是由其動能轉(zhuǎn)化而來的，騎自行車上坡前用力加緊蹬是為了增大自行車的動能.8.解：（1）v=S/t=3068m/200s=15.34m/s（2）由二力平衡條件可得F=f=2.0×103NW=FS=2.0×103N×3068m=6.14×106J（3）P=W/t=6.14×106J/200s=3.07×104W9.解:(1)(2）(3）設混凝土、其它建筑材料和其余部分的質(zhì)量分別為m1、m2和m3，總重為G當m3最大時，G最大，大樓對地基的壓力F最大，地基承受的壓強達到最大值10.(1)G=490N;(2)f阻=200N;(3)WF=100J;(4)PF=10W.__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．登樓梯比賽時，某同學從底樓勻速登上五樓，共用了12s，該同學登樓時克服重力做功的功率最接近于()A．500W B．100W C．50W D．10W2．如圖所示，一個質(zhì)量為50kg的人，在10s內(nèi)連續(xù)向上跳12個臺階，已知每個臺階的高度為0.2m，則這個人在這段時間內(nèi)的功率是（g取10N/kg）（）A.1200WB.10WC.12WD.120W3．在2005年中考體能測試中，某同學選擇跳繩。他在1min內(nèi)跳了120次，每次跳離地面的高度為5cm。設他每跳一次所用的時間相等，則他跳繩時的功率最接近()A.5WB.50WC.500WD.5000W4．一吊車在2s內(nèi)將1500N的貨物提高2m后，在空中停留了3s，又在5s內(nèi)沿水平方向?qū)⒇浳镆扑土?0m,則10s內(nèi)吊車的功率為（）A．300WB．2000WC．3000WD．1500W5．"五一"假期，小林和爸爸一起去登紅山，小林用了15min登到山頂，爸爸用了20min登上了山頂，爸爸的體重是小林的1.5倍，則小林與爸爸的登山功率之比為（）A．9∶8B．8∶9C．1∶2D．2∶16．甲、乙兩臺機器的功率相等,