2020屆九年級中考復(fù)習(xí)浙教版科學(xué)講義：九年級上冊12功和功率

2020屆九年級中考復(fù)習(xí)浙教版科學(xué)講義：九年級上冊12功和功率/第12課時功與功率一、功(c)1．做功的兩個必要因素：作用在物體上的力，物體在力的方向上通過一段距離。功等于力跟物體在力的方向上通過距離的乘積。2．公式：W＝Fs………定義式＝Gh………克服重力做功＝fs………克服摩擦力做功＝Pt………已知功率和做功時間求功功的單位是焦耳，簡稱焦，符號是J。【知識拓展】1．三種情況不做功：一是有力而無距離；二是有距離而無力；三是有力也有距離，但力的方向和距離垂直。2．計算功的大小時，一要注意是哪個力在做功，二要注意是在力的方向上通過的距離。二、功率(c)1．含義：功率是單位時間內(nèi)做的功，用字母P表示。功率是用來描述做功快慢的物理量。2．公式：P＝W/t＝Fs/t＝Fv3．單位：瓦特，簡稱瓦，符號是W。常用單位：kW。單位換算：1kW＝103W三、杠桿(b)1．五要素——組成杠桿示意圖圖12－1①支點(diǎn)：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點(diǎn)，用字母O表示。②動力：使杠桿轉(zhuǎn)動的力，用字母F1表示。③阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力，用字母F2表示。④動力臂：從支點(diǎn)到動力作用線的距離，用字母L1表示。⑤阻力臂：從支點(diǎn)到阻力作用線的距離，用字母L2表示。2．研究杠桿的平衡條件：杠桿平衡指杠桿處于__靜止__或__勻速轉(zhuǎn)動__狀態(tài)。實(shí)驗前應(yīng)調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿在__水平位置__平衡，目的是便于從杠桿上直接量出力臂。通過實(shí)驗可得出杠桿的平衡條件(或杠桿原理)是：__F1L1＝F2L2__(用公式表示)。3．分類：名稱結(jié)構(gòu)特征優(yōu)、缺點(diǎn)應(yīng)用舉例省力杠桿動力臂大于阻力臂省力、費(fèi)距離撬棒、鍘刀、動滑輪、輪軸、羊角錘、鋼絲鉗費(fèi)力杠桿動力臂小于阻力臂費(fèi)力、省距離起重臂、人的前臂、理發(fā)剪刀、釣魚竿等臂杠桿動力臂等于阻力臂不省力，不費(fèi)力天平、定滑輪四、滑輪(a)1．定滑輪定滑輪實(shí)質(zhì)是一個等臂杠桿。其特點(diǎn)是使用定滑輪不能省力但是能改變力的方向。理想的定滑輪(不計輪軸間摩擦)：F＝G。繩子自由端移動距離sF(或速度vF)＝重物移動的距離sG(或速度vG)。圖12－22．動滑輪動滑輪的實(shí)質(zhì)是動力臂為阻力臂2倍的省力杠桿。其特點(diǎn)是使用動滑輪能省一半的力，但不能改變力的方向。圖12－3理想的動滑輪(不計輪軸間摩擦和動滑輪重力)：F＝eq\f(1,2)G。繩子自由端移動距離sF(或速度vF)＝重物移動距離sG(或速度vG)的2倍。【知識拓展】1．動滑輪計動滑輪自重時，F(xiàn)＝eq\f(1,2)(G物＋G動)。2．滑輪組：定滑輪和動滑輪組合成滑輪組。其特點(diǎn)是使用滑輪組既能省力又能改變力的方向。理想的滑輪組(不計輪軸間摩擦和動滑輪重力)：F＝eq\f(1,n)G。只忽略輪軸間的摩擦，則F＝eq\f(1,n)(G物＋G動)。繩子自由端移動距離sF(或速度vF)＝重物移動距離sG(或速度vG)的n倍。類型一滑輪的作用典例1[2019·嘉興舟山]為便于研究，某健身器材中訓(xùn)練拉力部分的機(jī)械結(jié)構(gòu)可簡化為如圖所示的滑輪組。若不計摩擦，下列有關(guān)分析正確的是(C)圖12－4A．兩個滑輪在裝置中起的作用相同B．拉力移動的距離與配重上升的距離相同C．沿方向1與2勻速拉動配重，所用的力大小相等D．將配重提升相同高度，用該裝置與直接提升所做的功相等【解析】定滑輪不能省力，但能夠改變力的作用方向；動滑輪可以省一半力，但不能改變力的作用方向。拉力移動的距離是配重上升的距離的兩倍。由于動滑輪的重力的存在，將配重提升相同高度，用該裝置比直接提升所做的功略大。跟蹤訓(xùn)練1[2019·臺州椒江區(qū)模擬]如圖所示，物體G在水平拉力F作用下向右勻速運(yùn)動了0.3m，物體G受到的摩擦力為2N，不計滑輪和繩子之間的摩擦，則拉力F的大小為__1__N，拉力F做的功為__0.6__J。圖12－5類型二探究杠桿的平衡條件典例2[2019·衢州]如圖是起重機(jī)用四種方案將地面上的一棵大樹扶起的瞬間，其中拉力最小的是(C)【解析】以樹干與地面的接觸點(diǎn)為支點(diǎn)，樹的重力為阻力，根據(jù)杠桿平衡條件，要減小動力(拉力)，應(yīng)增大動力臂。支點(diǎn)到動力作用線的垂直距離為動力臂，C項的動力臂最長，動力(拉力)最小。跟蹤訓(xùn)練2[2019·寧波]有些漫畫，富有哲理，又蘊(yùn)含科學(xué)知識。如圖所示，一塊一半伸出地面的勻質(zhì)板上站著甲、乙兩人，人與板均保持靜止。下列對于圖中所蘊(yùn)含的科學(xué)知識的說法，不符合實(shí)際的是(A)圖12－6A．乙沒有掉下，說明甲對板的壓力一定等于乙對板的壓力B．乙踢甲的同時，也會受到甲對乙的反作用力，乙可能因此墜落C．乙踢甲時，甲受到向前的作用力，可能會向前運(yùn)動離開板D．若甲被踢出板，板會逆時針轉(zhuǎn)動，乙因此墜落【解析】以勻質(zhì)板為杠桿，地面邊緣與板的接觸點(diǎn)為支點(diǎn)。乙沒有掉下，說明勻質(zhì)板處于平衡狀態(tài)，由于勻質(zhì)板一半伸出地面，因此其重力力臂為零。乙沒有掉下，根據(jù)杠桿平衡的條件，說明甲對木板的壓力與甲到木板中心的距離的乘積一定大于或等于乙對木板的壓力與乙到木板中心的距離的乘積，而兩人距板中心的距離大小不確定，因此甲、乙兩人對勻質(zhì)板的壓力無法比較。類型三功和功率的計算典例3[2019·溫州]為了解火箭升空過程中的相關(guān)運(yùn)動狀況，興趣小組制作了一模型火箭，重為8N(不包含燃料)，發(fā)射后獲取模型火箭的飛行高度與時間的關(guān)系，如圖所示。圖12－7(1)模型火箭燃料耗盡后仍能向上飛行一段距離，這是因為模型火箭具有__慣性__。(2)圖中標(biāo)注的A、B、C三個位置中，模型火箭的重力勢能最小的是__C__。(3)模型火箭從最高點(diǎn)B下落到地面，重力做功的功率是__70__W。【解析】(1)物體保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫做慣性。(2)物體的質(zhì)量越大，被舉得越高，具有的重力勢能就越大。模型火箭重力恒定，三點(diǎn)中C點(diǎn)高度最小，因此重力勢能最小。(3)由圖可知，B點(diǎn)時高度h＝140m，下落時間t＝22s－6s＝16s，重力做功W＝Gh＝8N×140m＝1120J，P＝eq\f(W,t)＝eq\f(1120J,16s)＝70W。跟蹤訓(xùn)練3[2019·嘉興秀洲區(qū)校級模擬]壓路機(jī)是一種利用碾輪的碾壓作用，使土壤、路基墊層和路面鋪砌層壓實(shí)的工程機(jī)械，廣泛用于筑路、筑堤和筑壩等工程。某型號壓路機(jī)質(zhì)量為3×104kg，發(fā)動機(jī)的額定功率為120kW，g取10N/kg。求：圖12－8(1)該壓路機(jī)發(fā)動機(jī)正常工作，壓路機(jī)在瀝青路面上行駛500s，發(fā)動機(jī)所做的功為多少焦？(2)該壓路機(jī)發(fā)動機(jī)正常工作，壓路機(jī)在水平地面以4m/s的速度勻速直線行駛，則壓路機(jī)的牽引力為多少牛？壓路機(jī)受到的阻力為多少牛？【答案】(1)由P＝eq\f(W,t)得，發(fā)動機(jī)所做的功W＝Pt＝1.2×105W×500s＝6×107J。(2)由P＝eq\f(W,t)＝eq\f(Fs,t)＝Fv得，壓路機(jī)的牽引力F＝eq\f(P,v)＝eq\f(1.2×105W,4m/s)＝3×104N。由二力平衡條件得，壓路機(jī)受到的阻力f＝F＝3×104N。類型四機(jī)械與功、功率的綜合解答典例4[2019·杭州富陽區(qū)期中]圖甲所示是使用汽車打撈水下重物的示意圖，汽車通過定滑輪牽引水下一個圓柱形重物，在整個打撈過程中，汽車以恒定的速度v＝0.2m/s向右運(yùn)動。圖乙是此過程中汽車?yán)瓌又匚锏墓β蔖隨時間t的變化圖像，設(shè)t＝0時汽車開始提升重物，忽略水的重力和滑輪的摩擦，g取10N/kg。求：圖12－9(1)圓柱形重物的密度？(2)從打撈開始到圓柱形重物剛剛?cè)柯冻鏊?，汽車共對重物做了多少功？【答案?1)因為P＝eq\f(W,t)＝eq\f(Fs,t)＝Fv，所以汽車在CD階段對重物的拉力F1＝eq\f(PCD,v)＝eq\f(800W,0.2m/s)＝4000N，所以物體受到的重力G＝F1＝4000N，物體的質(zhì)量m＝eq\f(G,g)＝eq\f(4000N,10N/kg)＝400kg。同理汽車在AB階段對重物的拉力F2＝eq\f(700W,0.2m/s)＝3500N，此時物體受到的浮力F?。紾－F2＝4000N－3500N＝500N，物體的體積V＝V排＝eq\f(F浮,ρ水g)＝eq\f(500N,1×103kg/m3×10N/kg)＝5×10－2m3，物體的密度ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(400kg,5×10－2m3)＝8×103kg/m3。(2)從開始打撈到物體上表面露出水面拉力做的功W1＝PAB×t1＝700W×50s＝35000J；物體從上表面露出水面到完全離開水面拉力做的功W2＝ΔP×t2＝eq\f(800W＋700W,2)×10s＝7500J，整個打撈過程拉力做的功W＝W1＋W2＝35000J＋7500J＝42500J。跟蹤訓(xùn)練4[2019·杭州余杭區(qū)富陽區(qū)三模]用彈簧測力計分別提著質(zhì)量相同的甲、乙兩個物體豎直向上運(yùn)動，甲、乙兩物體上升的高度隨時間變化的圖像如圖所示。在前2s內(nèi)彈簧測力計對兩個物體做功的功率P甲__小于__P乙(選填“大于”“小于”或“等于”)；在前4s內(nèi)，兩個物體上升的高度h甲__小于__h乙(選填“大于”“小于”或“等于”)；在第8s時，彈簧被拉長的長度ΔL甲__等于__ΔL乙(選填“大于”“小于”或“等于”)。圖12－101．[2019·臺州]消防安全，人人有責(zé)。下列有關(guān)滅火器使用方法的分析不正確的是(C)圖12－11A．提滅火器時，手靠近瓶口，容易提起B(yǎng)．拔保險銷時，放開手柄，有利于拔出C．用力壓手柄時，手靠近瓶口，容易壓下D．對準(zhǔn)火源根部掃射，滅火物質(zhì)覆蓋可燃物，快速滅火【解析】用力壓手柄時，手柄相當(dāng)于一個杠桿，越靠近瓶口，動力臂越小，則不容易壓下。2．[2019·諸暨模擬]一個人先后兩次用力沿水平方向推木箱，使木箱分別在光滑和粗糙兩種不同水平面前進(jìn)相同的距離。關(guān)于推力所做的功，下列說法中正確的是(D)A．在粗糙地面上做功較多B．在光滑地面上做功較多C．兩次做功一樣多D．條件不足，無法比較兩次做功的多少3．[2019·青島]如圖為探究杠桿平衡條件的實(shí)驗裝置，杠桿平衡時，鉤碼對杠桿的阻力F2＝1.0N，阻力臂L2＝20cm，測力計示數(shù)F1＝2.5N，則動力臂L1為(B)圖12－12A．15cm B．8cmC．50cm D．80cm4．[2019·長興校級二模]如圖所示裝置，在水平拉力F的作用下，物體A沿水平地面做勻速直線運(yùn)動，已知彈簧秤讀數(shù)為10N，物體A的運(yùn)動速度為1m/s(若不計滑輪與繩子質(zhì)量、繩子與滑輪間的摩擦、滑輪與軸間摩擦)，那么在此過程中(C)圖12－13A．物體A與地面間的摩擦力為5NB．物體A與地面間的摩擦力為20NC．水平拉力F做功的功率為10WD．1s內(nèi)重力對物體A做功為10J5．[2019·杭州]木塊在兩端開口且足夠長的豎直筒中自由釋放可向下作勻速直線運(yùn)動；若木塊在其右側(cè)質(zhì)量為5kg的物體牽引下則可向上作勻速直線運(yùn)動(繩子質(zhì)量及滑輪與轉(zhuǎn)軸、繩子間的摩擦均忽略不計)，如圖所示。問：(g取10N/kg)圖12－14(1)當(dāng)右側(cè)物體剛落地時木塊所受到的摩擦力的方向為__豎直向下__。(2)木塊的質(zhì)量為__2.5__kg。(3)若右側(cè)物體下落20cm時其重力做的功為__10__J。【解析】(1)右側(cè)物體剛落地時，由于木塊具有慣性，仍向上運(yùn)動，此時木塊受到豎直向下的摩擦力。(2)木塊在上升和下落的過程中，受到的摩擦力大小不變，方向改變，當(dāng)木塊勻速上升時，對其進(jìn)行受力分析可得F拉＝G木＋f＝G物＝m物g①；當(dāng)木塊勻速下落時，對其進(jìn)行受力分析可得G木＝f②；由題知m物＝5kg③；聯(lián)立①②③可得G木＝f＝25N，m木＝eq\f(G木,g)＝2.5kg。(3)物體下落20cm，其重力做功W＝G物h＝5kg×10N/kg×0.2m＝10J。6．[2019·德州]2018年10月24日，港珠澳大橋正式建成通車。如圖所示，一輛汽車行駛在其中一段長15km的直橋上，已知：汽車的總質(zhì)量為1.5t(包括車、車上的人和物品等)，輪胎與地面的總接觸面積為0.2m2，汽車以90km/h的速度勻速通過大橋的這一段路段，行駛過程中受到的阻力為900N(g取10N/kg)。求：圖12－15(1)汽車靜止在水平地面時對地面的壓強(qiáng)。(2)此過程中汽車牽引力所做的功。(3)此過程中汽車牽引力做功的功率?！敬鸢浮?1)汽車