初三物理功和機(jī)械能導(dǎo)學(xué)與訓(xùn)練

第十五章功和機(jī)械能【課標(biāo)導(dǎo)航】知道機(jī)械功的概念和功率的概念。能用生活、生產(chǎn)中的實(shí)例解釋機(jī)械功的含義。結(jié)合實(shí)例認(rèn)識(shí)功的概念，知道做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化過(guò)程；知道動(dòng)能和勢(shì)能，能用實(shí)例說(shuō)明物體的動(dòng)能和勢(shì)能以及它們的轉(zhuǎn)化；知道機(jī)械能的概念，能用實(shí)例說(shuō)明機(jī)械能和其他形式的能的轉(zhuǎn)化。嘗試用能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀點(diǎn)分析物理問(wèn)題。結(jié)合實(shí)例理解功率的概念，了解功率在實(shí)際中的應(yīng)用，知道機(jī)械功率的概念，能簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)械功率。能區(qū)分總功、有用功、額外功，理解機(jī)械效率。了解機(jī)械使用的歷史了展過(guò)程，認(rèn)識(shí)機(jī)械的使用對(duì)社會(huì)發(fā)展的作用。【知識(shí)要點(diǎn)導(dǎo)學(xué)】一、知識(shí)要點(diǎn)1、功包含兩個(gè)必要因素：一個(gè)是作用在物體上的，另一個(gè)是物體在這個(gè)方向上。2、在物理學(xué)中，把與的乘積叫做功。計(jì)算公式為：功在國(guó)際單位中的單位：。使用任何機(jī)械都，這叫做功的原理。3、為達(dá)到目的，必須要做的功叫做，而為達(dá)到目的，不得不多做的功叫把和的總和叫總功。4、和的比值叫機(jī)械效率。機(jī)械效率總是小于1。5、單位時(shí)間內(nèi)所做的功叫做；它是用來(lái)表示做功的快慢。在國(guó)際單位中，單位為：。6、物體由于而具有的能，叫做動(dòng)能；質(zhì)量相同的物體，越大，它的動(dòng)能越大；運(yùn)動(dòng)速度相同的物體，越大，它的動(dòng)能越大。7、勢(shì)能分為兩種：物體由于被舉高而具有的能量叫，質(zhì)量相同的物體，越大，它的勢(shì)能越大；高度相同的物體，越大，它的勢(shì)能越大。物體由于所具有的能叫做彈性勢(shì)能。它的大小與有關(guān)8、和之和稱為機(jī)械能。動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。如果只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能的總和。二、要點(diǎn)梳理（一）功：正確理解“作用在物體上的力”和“物體在力的方向上通過(guò)的距離”，=1\*GB3①是做功的兩個(gè)必要因素，必須同時(shí)滿足，缺一不可。=2\*GB3②有力沒(méi)有距離（勞而無(wú)功），或者有距離沒(méi)有力（不勞無(wú)功），這些力都沒(méi)有對(duì)物體做功；特別要注意有力又有距離，但力的方向與距離垂直時(shí)，力也沒(méi)有做功，例如：物體沿水平地面而運(yùn)動(dòng)時(shí)，支持力和重力都不做。=3\*GB3③物體在力的方向上通過(guò)的距離，不一定是物體運(yùn)動(dòng)的實(shí)際距離，如提一袋米上樓梯，提力方向移動(dòng)的距離是指豎直方向上的距離，而不是樓梯的實(shí)際長(zhǎng)度。（二）正確理解功率的概念及功率與機(jī)械效率的區(qū)別：功率大小與做功多少無(wú)關(guān)，而是由做功多少和做功時(shí)間的長(zhǎng)短共同決定的，是反映物體做功快慢的物理量。功率越大，表示功越快，但所做的功并不一定越多；對(duì)于功、功率、時(shí)間三個(gè)物理量，只有其中兩個(gè)因素確定了，才能確定第三者的大小。2、功率和機(jī)械效率是兩個(gè)完全不同的物理量，功率反映做功的快慢，機(jī)械效率則是反映有用功在總功中所占的比例，它們之間沒(méi)有必然的聯(lián)系，功率大的機(jī)械，效率不一定高，反之效率高的機(jī)械，功率不一定大，兩者不能混為一談。（三）功和能：1、物體能夠?qū)ν庾龉?，表明這個(gè)物體具有能量。特別要注意的是：正在做功的物體，說(shuō)明具有能量，但沒(méi)有做功的物體，并不是說(shuō)它不具有能量。2、力做功的過(guò)程是能量發(fā)生轉(zhuǎn)化的過(guò)程。高處的物體落下，重力做了功，物體的重力勢(shì)能減小、而轉(zhuǎn)化為了動(dòng)能。（四）機(jī)械效率：有用功和總功在具體的實(shí)例中可以從這個(gè)角度區(qū)分：有用功就是不用任何機(jī)械，而直接對(duì)物體所做的功；總功就是使用了機(jī)械之后，動(dòng)力所做的功。如用滑輪組提起貨物的過(guò)程：有用功就是不用滑輪組，直接提起物體所做的功即Gh，而用滑輪組拉繩子的自由端，所做的功Fs就是總功。（五）機(jī)械能是動(dòng)能和勢(shì)能的統(tǒng)稱，運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)能跟它的勢(shì)能的總和就是這個(gè)物體的機(jī)械能。如果沒(méi)有摩擦和介質(zhì)阻力，只有重力做功，物體的機(jī)械能將保持不變。例如：貨物被起重機(jī)勻速提升的過(guò)程中，貨物的動(dòng)能不變，重力勢(shì)能增加，故其機(jī)械能也增加；一個(gè)在空中自由下落的物體（不考慮空氣阻力），重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加，是重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，但物體機(jī)械能總量保持不變。三、實(shí)驗(yàn)技能：1、《斜面的機(jī)械效率》=1\*GB3①猜想：人們通過(guò)斜面拉動(dòng)物體向上運(yùn)動(dòng)，需要克服摩擦阻力做功，因此斜面的機(jī)械效率必然與摩擦阻力做功的多少有關(guān)。摩擦阻力的大小由壓力及接觸面的粗糙程度決定，所以壓力及接觸面的粗糙程度都會(huì)影響到機(jī)械效率的高低。斜面的傾斜程度又會(huì)影響的物體對(duì)斜面的壓力大小。綜合以上分析：斜面的機(jī)械效率與斜面的粗糙程度和斜面的傾斜程度有關(guān)。=2\*GB3②在此僅僅探究：斜面的傾斜程度與其機(jī)械效率的關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上則應(yīng)用“控制變量法”進(jìn)行，即控制斜面及木塊的粗糙程度不變而改變斜面的傾斜程度。=3\*GB3③需要測(cè)量的物理量的確定：使用斜面的目的是將物體升高，因此直接提物體所做的功就是有用功，這需要測(cè)量木塊的重和物體升高的距離；通過(guò)斜面將物體升高，拉力所做的功則是總功，應(yīng)測(cè)量拉力和斜面的長(zhǎng)度。當(dāng)然在拉動(dòng)木塊運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)保持勻速才能測(cè)出穩(wěn)定的拉力。=4\*GB3④實(shí)驗(yàn)結(jié)論：斜面越傾斜，機(jī)械效率越高。2、《動(dòng)能的大小與什么因素有關(guān)？》《重力勢(shì)能的大小與什么因素有關(guān)？》這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的共同點(diǎn)是都是采用了“控制變量法”進(jìn)行探究的。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中需要解決的兩個(gè)問(wèn)題是：=1\*GB3①通過(guò)什么現(xiàn)象來(lái)確定物體的動(dòng)能或勢(shì)能的大??？=2\*GB3②如何能實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)因素（如高度、速度）的控制？【典型例題點(diǎn)評(píng)】例1、（05.廣州）教學(xué)大樓每層樓高為３m，小明提著一重為50Ｎ的箱子，沿樓梯從一樓登上三樓，再沿三樓水平走廊走了４m進(jìn)入課室，從一樓到課室過(guò)程中小明對(duì)箱做的總功為Ａ．0JＢ．300JＣ．450JＤ．500J分析與解：小明在登上3樓的過(guò)程，提力做功：F=G，S=2h=6m,W=FS=300J.在水平走廊走時(shí)，因?yàn)樘崃εc運(yùn)動(dòng)的方向垂直，所以提力不做功。因此從一樓到教室，小明做的總功為300J。正確答案：B。點(diǎn)評(píng)：此題重點(diǎn)考察功的兩要素和功的計(jì)算，在計(jì)算某個(gè)力做功時(shí)，應(yīng)先判斷這個(gè)力是否做功，確定這個(gè)力的方向上移動(dòng)的距離，切記力的方向上通過(guò)的距離不一定是物體運(yùn)動(dòng)的實(shí)際距離。例2、（05.廣州）下列說(shuō)法中正確的是Ａ．機(jī)械效率越高，機(jī)械做功一定越快Ｂ．做功越多的機(jī)械，機(jī)械效率一定越高Ｃ．功率越大的機(jī)械做功一定越多Ｄ．做功越快的機(jī)械，功率一定越大分析與解：功率是反映做功快慢的物理量，大小等于做功的多少與時(shí)間的比值。機(jī)械效率則是反映在使用機(jī)械時(shí)，有用功在總功中占的百分比。A機(jī)械效率高，不能說(shuō)明機(jī)械做功快。B、做功多的機(jī)械，同樣不能說(shuō)明機(jī)械效率高。C功率越大，只說(shuō)明機(jī)械做功快，而不能說(shuō)明做功多。正確答案：D點(diǎn)評(píng)：此題主要考察考生對(duì)功率、機(jī)械效率在兩個(gè)物理量的理解。它們都與功相關(guān)，但它們分別描述功的不同方面的特性，無(wú)法進(jìn)行大小的比較。例3、（05.南寧）圖14-1所示，小球由靜止從軌道最高處的A點(diǎn)滾下到最低處B點(diǎn)時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是（）A.小球在A點(diǎn)時(shí)只有動(dòng)能，沒(méi)有重力勢(shì)能B.小球在A點(diǎn)時(shí)只有重力勢(shì)能，沒(méi)有動(dòng)能4、小明直接用繩把一桶沙從地面吊到二樓，做功W1，提沙的機(jī)械效率為η1；小強(qiáng)利用動(dòng)滑輪將同一桶沙從地面吊到二樓，做功W2，提沙的機(jī)械效率為η2。不計(jì)繩重，則W1

W2。η1η2。(選填“大于”、“小于”或“等于”)5、我們玩溜溜球時(shí)發(fā)現(xiàn)，如果不用力將球向下擲出，球就不能自動(dòng)回到手中．?dāng)[球每次上升的高度都比前一次要低些，這是因?yàn)?、物體G的重為16N，手拉繩的力為10N。但物體被勻速拉動(dòng)提高h(yuǎn)時(shí)，動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為（不考慮摩擦）。若想增大動(dòng)滑輪的機(jī)械效率，可采用的方法是。7、如圖14-5所示，建筑工人用滑輪組提升重為220N的泥桶，動(dòng)滑輪重為20N，不計(jì)滑輪與軸繩子的力為______N，拉力的功率為________W，滑輪組的機(jī)械效率為________.8、一架我國(guó)自行研制的殲-8Ⅱ戰(zhàn)斗機(jī)的質(zhì)量為1.5×103kg，發(fā)動(dòng)機(jī)用8×104N的推力使飛機(jī)在10s內(nèi)前進(jìn)5000m，則飛機(jī)受到的重力為_________N，這段時(shí)間內(nèi)飛機(jī)的平均速度為_______m/s，推力的功率為________W。9、小剛要鋸開厚度均勻的木板，每拉一次，據(jù)條移動(dòng)的距離為0.3m，所用的力為180N，連續(xù)拉鋸50次用了1min，這個(gè)過(guò)程中小剛做功為____________J，功率是___________W10一人師傅常利用斜面把重物搬運(yùn)到汽車上。汽車車廂高度h=1.5m，斜面長(zhǎng)度s=3m，現(xiàn)用力F沿斜面把重籮筐G=1800N的重物勻速拉到車上。若實(shí)際拉力F’=1200N，則該斜面的機(jī)械效率是__（二）選擇題1、在圖14-6的幾個(gè)情形中所提到的力沒(méi)有做功的是（）2、如圖14-7所示，用水平力F拉著重為100N的物體，在水平地面上向左勻速移動(dòng)了5m，物體所受地面的摩擦力大小為20N，則A.重力做的功是500JB.拉力大小為100NC.拉力大小為120ND.拉力做的功為100J3、4月23日，南寧市某商場(chǎng)舉行首屆跑樓梯比賽，共有500多名選手參加。若要比較參賽者的功率大小，需測(cè)出的物理量是（）A.登樓所用的時(shí)間B.參賽者的體重，所登樓層的高度C.參賽者的體重，所登樓層的高度以及登樓所用的時(shí)間D.參賽者的體重，所登樓層的高度，登樓所用的時(shí)間以及參賽者通過(guò)的路程4、如圖14-8所示，一個(gè)質(zhì)量為50kg的人，在10s內(nèi)連續(xù)向上跳12個(gè)臺(tái)階，已知每個(gè)臺(tái)階的高度為0.2m，則這個(gè)人在這段時(shí)間內(nèi)的功率是（g取10N/kg）（）A.1200WB.10WC.12WD.120W5、關(guān)于力、距離、功與功率的關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是（）A．力越大，功率越大B．距離越長(zhǎng)，功率越大C．做功越多，功率越大D．做功越快，功率越大6、正值農(nóng)忙季節(jié)，農(nóng)田需要大量的灌溉用水，若水泵在0.5h內(nèi)把360m3的水抽到5m高處（g取10N/kg），則水泵對(duì)水做功的功率至少為A．1.8×106JB．3.6×106WC．10kWD．3.6×107W7、如圖（不計(jì)繩重與摩擦，且動(dòng)滑輪重G動(dòng)小于物重G），用它們分別將重相同的甲、乙兩物體勻速提升相同的高度，所用的拉力分別為F甲、F乙，它們的機(jī)械效率分別為η甲、η乙。則下列關(guān)系正確的是：A．F甲＜F乙B．F甲＞F乙C．η甲＜η乙D．η甲=η乙8、一個(gè)滑輪組經(jīng)改進(jìn)后提高了機(jī)械效率,用它把同一物體勻速提升同樣的高度，改進(jìn)后與改進(jìn)前相比()A.有用功減少，總功減少B．有用功增加，總功增加C.有用功不變，總功不變D．有用功不變，總功減少9、如圖14-10所示，是用于鍛煉身體的體育器材——跑步機(jī)。人在跑步機(jī)上可以實(shí)現(xiàn)快走或跑步動(dòng)作，達(dá)到鍛煉身體的目的。下面關(guān)于人在跑步過(guò)程中的敘述，錯(cuò)誤的是A．人對(duì)跑步機(jī)做了功B．人對(duì)跑步機(jī)沒(méi)有做功C．人體消耗的能量一部分轉(zhuǎn)化為跑步機(jī)的內(nèi)能D．腳底與跑步機(jī)間有摩擦作用AUTONUM錯(cuò)誤!未指定書簽。0、如圖所示，在水平拉力F作用下，使重40N的物體A勻速移動(dòng)5m，物體A受到地面的摩擦力為5N，不計(jì)滑輪、繩子的重力及滑輪與繩子間的摩擦，拉力F做的功為（）A．50J B．25J C．100J D．200J11、下列物理量單位間的關(guān)系不正確的是（）A．1Pa=1N/m2 B．1W=1N·m C．1Ω=1V/A D．1A=1C/s12、同學(xué)們?cè)谔骄俊坝绊懟喗M機(jī)械效率高低的因素”時(shí)提出了下列假設(shè)（1）滑輪組機(jī)械效率高低可能與動(dòng)滑輪重有關(guān)（2）滑輪組機(jī)械效率高低可能與被提物重有關(guān)（3）滑輪組機(jī)械效率高低可能與物體提升高度有關(guān)（3）滑輪組機(jī)械效率高低可能與與承重繩子段數(shù)有關(guān)然后一位同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的兩個(gè)滑輪組，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證提出的假設(shè)，則該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的假設(shè)是（）A.（1）B.（2）C.（3）D.（4）13、下列實(shí)例中機(jī)械能不變化的是（）A、飛機(jī)在空中水平勻速飛行B、運(yùn)載火箭迅速升入高空C、貨物沿傾斜木板慢慢滑下D、短跑運(yùn)動(dòng)員加速?zèng)_刺14、一個(gè)小朋友從滑梯上勻速滑下來(lái)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A、動(dòng)能減小，重力勢(shì)能減小，機(jī)械能減小Ｂ、動(dòng)能減小，重力勢(shì)能增大，機(jī)械能減小C、動(dòng)能不變，重力勢(shì)力減小，機(jī)械能減小D、動(dòng)能不變，重力勢(shì)能減小，機(jī)械能不變15、跳傘運(yùn)動(dòng)員跳出飛機(jī)艙門,打開降落傘前他下降的速度越來(lái)越大,這一過(guò)程運(yùn)動(dòng)員的A．動(dòng)能增大，重力勢(shì)能增大B．動(dòng)能增大，重力勢(shì)能減小C．動(dòng)能減小，重力勢(shì)能增大D．動(dòng)能減小，重力勢(shì)能減?。ㄈ?shí)驗(yàn)探究題：在做“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，小強(qiáng)和同學(xué)們組裝了如圖所示的甲、乙兩個(gè)滑輪組（每只滑輪重都相同，不計(jì)摩擦和繩重）。（1）對(duì)于甲圖所示的滑輪組，如果沒(méi)有刻度尺，只要測(cè)出鉤碼重G，然后豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧秤使鉤碼升高，從彈簧秤上讀出拉力值F，即可算出該滑輪組的機(jī)械效率η=。（2）比較甲、乙兩滑輪組的機(jī)械效率，可知η甲η乙（選填：＞、＜或＝）。（3）實(shí)驗(yàn)后小強(qiáng)猜想，對(duì)于同一滑輪組（例如圖乙），它的機(jī)械效率也可能不是固定的，于是他用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了探究，并證明自己的猜想是正確的。你認(rèn)為小強(qiáng)應(yīng)采用的正確方法是什么？答：（四）計(jì)算題1、某地區(qū)的平均風(fēng)速是6.0m/s，已知空氣的密度是1.2㎏／m3．此地有一風(fēng)車，它的車葉轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以形成面積約為1200m2的圓面，求：⑴平均1s時(shí)間內(nèi)有多少質(zhì)量的氣流沖擊風(fēng)車車葉形成的圓面？⑵已知1kg空氣以這樣的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)具有的動(dòng)能為18J，假如這個(gè)風(fēng)車能將流過(guò)此圓面內(nèi)氣流動(dòng)能E動(dòng)的10％轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽畡t該風(fēng)車平均每秒鐘發(fā)出的電能E電是多少？電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)F2、一質(zhì)量為4t的汽車陷入沼澤地，并且發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)了故障。如圖所示，在電動(dòng)機(jī)帶