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

2020屆九年級(jí)中考復(fù)習(xí)浙教版科學(xué)講義：九年級(jí)上冊(cè)12功和功率/第12課時(shí)功與功率一、功(c)1．做功的兩個(gè)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(shí)間求功功的單位是焦耳，簡(jiǎn)稱焦，符號(hào)是J?！局R(shí)拓展】1．三種情況不做功：一是有力而無(wú)距離；二是有距離而無(wú)力；三是有力也有距離，但力的方向和距離垂直。2．計(jì)算功的大小時(shí)，一要注意是哪個(gè)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(shí)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(jiǎn)稱瓦，符號(hào)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(dòng)的固定點(diǎn)，用字母O表示。②動(dòng)力：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，用字母F1表示。③阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，用字母F2表示。④動(dòng)力臂：從支點(diǎn)到動(dòng)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(dòng)__狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)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(yàn)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(dòng)力臂大于阻力臂省力、費(fèi)距離撬棒、鍘刀、動(dòng)滑輪、輪軸、羊角錘、鋼絲鉗費(fèi)力杠桿動(dòng)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(dòng)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(gè)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(jì)輪軸間摩擦)：F＝G。繩子自由端移動(dòng)距離sF(或速度vF)＝重物移動(dòng)的距離sG(或速度vG)。圖12－22．動(dòng)滑輪動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)是動(dòng)力臂為阻力臂2倍的省力杠桿。其特點(diǎn)是使用動(dòng)滑輪能省一半的力，但不能改變力的方向。圖12－3理想的動(dòng)滑輪(不計(jì)輪軸間摩擦和動(dòng)滑輪重力)：F＝eq\f(1,2)G。繩子自由端移動(dòng)距離sF(或速度vF)＝重物移動(dòng)距離sG(或速度vG)的2倍?！局R(shí)拓展】1．動(dòng)滑輪計(jì)動(dòng)滑輪自重時(shí)，F(xiàn)＝eq\f(1,2)(G物＋G動(dòng))。2．滑輪組：定滑輪和動(dòng)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(jì)輪軸間摩擦和動(dòng)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(dòng))。繩子自由端移動(dòng)距離sF(或速度vF)＝重物移動(dòng)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(jiǎn)化為如圖所示的滑輪組。若不計(jì)摩擦，下列有關(guān)分析正確的是(C)圖12－4A．兩個(gè)滑輪在裝置中起的作用相同B．拉力移動(dòng)的距離與配重上升的距離相同C．沿方向1與2勻速拉動(dòng)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(dòng)滑輪可以省一半力，但不能改變力的作用方向。拉力移動(dòng)的距離是配重上升的距離的兩倍。由于動(dòng)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(tái)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(dòng)了0.3m，物體G受到的摩擦力為2N，不計(jì)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(dòng)力(拉力)，應(yīng)增大動(dòng)力臂。支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的垂直距離為動(dòng)力臂，C項(xiàng)的動(dòng)力臂最長(zhǎng)，動(dòng)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(shí)。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(duì)于圖中所蘊(yùn)含的科學(xué)知識(shí)的說法，不符合實(shí)際的是(A)圖12－6A．乙沒有掉下，說明甲對(duì)板的壓力一定等于乙對(duì)板的壓力B．乙踢甲的同時(shí)，也會(huì)受到甲對(duì)乙的反作用力，乙可能因此墜落C．乙踢甲時(shí)，甲受到向前的作用力，可能會(huì)向前運(yùn)動(dòng)離開板D．若甲被踢出板，板會(huì)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，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(duì)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(duì)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(duì)勻質(zhì)板的壓力無(wú)法比較。類型三功和功率的計(jì)算典例3[2019·溫州]為了解火箭升空過程中的相關(guān)運(yùn)動(dòng)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(shí)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?yàn)槟Ｐ突鸺哂衉_慣性__。(2)圖中標(biāo)注的A、B、C三個(gè)位置中，模型火箭的重力勢(shì)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(dòng)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(shì)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(shì)能最小。(3)由圖可知，B點(diǎn)時(shí)高度h＝140m，下落時(shí)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(jí)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(hào)壓路機(jī)質(zhì)量為3×104kg，發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)正常工作，壓路機(jī)在瀝青路面上行駛500s，發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功為多少焦？(2)該壓路機(jī)發(fā)動(dòng)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(dòng)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(yáng)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(gè)圓柱形重物，在整個(gè)打撈過程中，汽車以恒定的速度v＝0.2m/s向右運(yùn)動(dòng)。圖乙是此過程中汽車?yán)瓌?dòng)重物的功率P隨時(shí)間t的變化圖像，設(shè)t＝0時(shí)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妫嚬矊?duì)重物做了多少功？【答案】(1)因?yàn)镻＝eq\f(W,t)＝eq\f(Fs,t)＝Fv，所以汽車在CD階段對(duì)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(duì)重物的拉力F2＝eq\f(700W,0.2m/s)＝3500N，此時(shí)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(gè)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(yáng)區(qū)三模]用彈簧測(cè)力計(jì)分別提著質(zhì)量相同的甲、乙兩個(gè)物體豎直向上運(yùn)動(dòng)，甲、乙兩物體上升的高度隨時(shí)間變化的圖像如圖所示。在前2s內(nèi)彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)兩個(gè)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(gè)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(shí)，彈簧被拉長(zhǎng)的長(zhǎng)度ΔL甲__等于__ΔL乙(選填“大于”“小于”或“等于”)。圖12－101．[2019·臺(tái)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(shí)，手靠近瓶口，容易提起B(yǎng)．拔保險(xiǎn)銷時(shí)，放開手柄，有利于拔出C．用力壓手柄時(shí)，手靠近瓶口，容易壓下D．對(duì)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(shí)，手柄相當(dāng)于一個(gè)杠桿，越靠近瓶口，動(dòng)力臂越小，則不容易壓下。2．[2019·諸暨模擬]一個(gè)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(wú)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(yàn)裝置，杠桿平衡時(shí)，鉤碼對(duì)杠桿的阻力F2＝1.0N，阻力臂L2＝20cm，測(cè)力計(jì)示數(shù)F1＝2.5N，則動(dòng)力臂L1為(B)圖12－12A．15cm B．8cmC．50cm D．80cm4．[2019·長(zhǎng)興校級(jí)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(dòng)，已知彈簧秤讀數(shù)為10N，物體A的運(yùn)動(dòng)速度為1m/s(若不計(jì)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(duì)物體A做功為10J5．[2019·杭州]木塊在兩端開口且足夠長(zhǎng)的豎直筒中自由釋放可向下作勻速直線運(yùn)動(dòng)；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(dòng)(繩子質(zhì)量及滑輪與轉(zhuǎn)軸、繩子間的摩擦均忽略不計(jì))，如圖所示。問：(g取10N/kg)圖12－14(1)當(dāng)右側(cè)物體剛落地時(shí)木塊所受到的摩擦力的方向?yàn)開_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(shí)其重力做的功為__10__J?！窘馕觥?1)右側(cè)物體剛落地時(shí)，由于木塊具有慣性，仍向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)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(shí)，對(duì)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(shí)，對(duì)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(zhǎng)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(shí)對(duì)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