第十一章功和機械能單元總結（人教版）

第十一章功和機械能單元總結（解析版）（人教版）一、功1.功的定義：一個力作用在物體上，使物體在力的方向上通過一段距離，這個力就對物體做了功。2.功的兩個必要條件：①有力作用在物體上；②物體在力的方向上通過了距離。3.功的公式：功等于力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積。公式：。4.功的單位：國際單位制中，功的單位是：焦耳，符號是J，1J=1N·m。5.功的公式的應用：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一定是在力的方向上通過的距離，強調對應；③功的單位“焦”（牛·米=焦），不是力和力臂的乘積（?！っ祝Ρ蹎挝徊荒軐懗伞敖埂保?。二、功率1.功率定義：單位時間里完成的功；或說成：單位時間內力作做的功。2.功率的物理意義：功率是表示力做功快慢的物理量；即單位時間內完成的功。3.公式：。4.功率單位：在國際單位制中，功率單位是瓦特，符號是W。常用單位還有千瓦（kW）、馬力。換算關系：。5.功率公式的解釋：（1）物體在拉力F的作用下，以速度v沿拉力的方向做勻速直線運動，則拉力做功的功率等于力與物體速度的乘積，即。（2）利用該公式時要注意：拉力F必須是恒力，且物體運動的速度應不變；v的單位必須用m/s，這樣算出的功率單位才是W；速度v跟拉力F必須對應，即v必須是受到拉力的物體在拉力的方向上移動的速度。三、動能和勢能1.什么是動能：物體由于運動而具有的能。2.影響動能的因素物體動能的大小與兩個因素有關：一是物體的質量，二是物體運動的速度大小。當物體的質量一定時，物體運動的速度越大其動能越大，物體的速度越小其動能越小；具有相同運動速度的物體，質量越大動能越大，質量越小動能越小。3.動能是“由于運動”而產生的，一定不要把它理解成“運動的物體具有的能量叫動能”，不運動的物體也具有能量，但不具有動能。例如在空中飛行的飛機，不但有動能而且還具有其它形式的能量。4.重力勢能：物體由于被舉高而具有的能量，叫做重力勢能。（1）重力勢能的大小與質量和高度有關。物體的質量越大，被舉得越高，則它的重力勢能越大。（2）重力勢能是“被舉高”這個原因而產生的，一定不要把它理解成“被舉高的物體具有的能量叫重力勢能”，被舉高的物體具有重力勢能，同時也具有其他形式能量。例如在空中飛行的飛機，不但有重力勢能而且還具有其它形式的能量。5.彈性勢能：物體由于發(fā)生彈性形變，而具有的能叫做彈性勢能。撐桿跳高時彎曲的桿、拉開的弓箭都具有彈性勢能。彈性勢能的大小與彈性形變的程度有關；形變程度越大，其彈性勢能越大。四、機械能及其轉化1.動能、重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為機械能。2.動能與勢能的相互轉化（1）在一定的條件下，動能和重力勢能之間可以相互轉化。如將一塊小石塊，從低處拋向高處，再從高下落的過程中，先是動能轉化為重力勢能，后又是重力勢轉化為動能。（2）在一定的條件下，動能和彈性勢能之間可以相互轉化。如跳水運動員，在起跳的過程中，壓跳板是動能轉化為彈性勢能，跳板將運動員反彈起來是彈性勢能轉化為動能。（3）機械能守恒：如果一個過程中，只有動能和勢能相互轉化，機械能的總和就保持不變，這個規(guī)律叫做機械能守恒。（4）水能和風能的利用：自然界的流水和風能都是具有大量機械能的天然資源。利用水能發(fā)電，一定量的水，上、下水位差越大，水的重力勢能越大，能發(fā)出的電就越多。利用風能發(fā)電，在風力資源豐富的地區(qū)，可以同時安裝幾十臺到幾百臺風力發(fā)電機，組成“風車田”聯在一起供電。知識要點一：功功是初中物理重點內容，也是考題中分值高、考查形式多樣、問題變化較多的內容，所以做好本部分的專題復習尤為重要。對于“功”主要考查學生對概念的理解和掌握程度，主要內容有：功概念的認識以及簡單計算，能解釋生活中做功例子等。功在考試中出現概率較高，主要題型以填空題、選擇題和計算題為主，常見題型是選擇題和計算型填空題，均屬于基礎題型，試題難度以中等為主；難度較高主要集中判斷物體（力）做功，通過對功的計算考查學生對功的理解程度。（2019·邵陽）一物體在水平拉力F的作用下，沿力的方向以0.2m/s的速度勻速運動了4s，拉力F大小為5N，4s內拉力F做的功為（）。A．1JB．3JC．2JD．4J【答案】D?！窘馕觥坑蓈可得，物體移動的距離s＝vt＝0.2m/s×4s＝0.8m，拉力F做的功W＝Fs＝5N×0.8m＝4J。故選D。一、（2018·貴陽）如圖所示，原長為L的輕質彈簧一端固定在豎直墻面上，另一端與水平面上的木塊相連。推動木塊壓縮彈簧，其左端至A點時，彈簧具有的彈性勢能為25J；松手后，木塊在彈簧的作用下往復運動若干次后靜止，此時彈簧具有的彈性勢能為1J，則木塊運動過程中克服阻力做的功是J。整個運動過程中木塊速度最大時其左端可能位于（選填：“B“、“C”或“D”）點。【答案】24；B?！窘馕觥繌椈删哂械膹椥詣菽転?5J；松手后，木塊在彈簧的作用下往復運動若干次后靜止，此時彈簧具有的彈性勢能為1J，木塊在運動過程中，克服摩擦力做功，根據能量守恒定律可知，總的能量不變，故克服阻力所做的功為25J﹣1J=24J；彈簧被壓縮時具有彈力，彈力的方向是向右的，木塊向右運動時，阻力是向左的；開始運動時，彈力大于阻力，木塊向右運動的過程中，彈力慢慢減小，阻力不變，木塊做加速運動，當木塊受到的彈力等于阻力時速度最大，此時彈簧未恢復值原長；木塊由于慣性仍然會向右運動，此時彈力小于阻力，做的是減速運動，當彈簧恢復原長時阻力為0；由圖可知，整個運動過程中木塊速度最大時其左端可能位于B點。故答案為：24；B。二、（2018·德陽）如圖所示的鐵塊重力G=4N，被吸附在豎直放置且足夠長的磁性平板上,當他在豎直方向上拉力F=6N的作用下向上運動,則鐵塊受到的摩擦力為___N.鐵塊此時速度v與時間t的關系圖象如圖乙所示,4s內拉力F做的功是___J。【答案】2；4.8?！窘馕觥浚?）由乙圖可見，鐵塊在豎直方向上運動時，速度保持不變，因此鐵塊做勻速直線運動，鐵塊受到平衡力的作用。在豎直方向上受到豎直向下的重力G、豎直向下的摩擦力f和豎直向上的拉力F，根據平衡力的特點，故鐵塊受到摩擦力大小f=FG=6N4N=2N。鐵塊在4s內升高的距離s=vt=0.2m/s×4s=0.8m，因此拉力F做的功W=Fs=6N×0.8m=4.8J。故答案為：2；4.8。知識要點二：功率對于“功率”主要考查學生對功率概念的理解和掌握程度，主要內容有：功率概念的認識以及簡單計算，能進行功率的計算并利用功率解釋生活中例子等。功率在考試中出現概率較高并經常與功的概念結合出現?？碱}主要題型以填空題、選擇題和計算題為主，常見題型是選擇題和計算型填空題，均屬于基礎題型，試題難度以中等為主；難度較高主要集中在判斷物體（力）做功功率并與效率結合在一起的題目，通過對功率的計算考查學生對功率概念的理解程度。（2019·邵陽）參加今年邵陽市初中畢業(yè)學業(yè)考試的王小鵬同學聽到考試預備鈴響了，考室還在四樓呀!一口氣從一樓跑到四樓考室，所用時間為30秒。他上樓過程克服自身重力做功的功率最接近（）。A．1.5WB．15WC．150WD．1500W【答案】C?！窘馕觥客跣※i同學的體重約為500N，一層樓高約為3m，從一樓跑到四樓上升了三層樓的高度約9m，所用時間為30s；則克服自己重力做功的功率約為：P=150W。故選C。一、（2020·天津）小明在超市購物時，用10N的力沿水平方向推著購物車在水平地面上前進10m，用時10s，則推力做的功等于______J，推力的功率等于______W?【答案】（1）100；（2）10?！窘馕觥客屏ψ龅墓Γ篧=Fs=10N×10m=100J；推力的功率：。二、（2020·四川樂山）如圖所示，一款新型無人駕駛電動汽車，總質量為1.5×103kg，在性能測試中，沿平直的公路勻速行駛，行駛過程中汽車受到的阻力為總重力的0.1倍，（g取10N/kg）求：(1)汽車勻速行駛的速度；(2)汽車受到的牽引力；(3)此過程中汽車牽引力所做的功和做功功率?！敬鸢浮?1)10m/s(2)1.5×103N(3)2.7×106J，1.5×104W?！窘馕觥?1)汽車行駛的路程：汽車行駛的時間：汽車勻速行駛的速度：(2)由于汽車勻速行駛，所以汽車受到的牽引力等于阻力：(3)此過程中汽車牽引力做功：汽車牽引力做功的功率：。答：(1)汽車勻速行駛的速度為10m/s；(2)汽車受到的牽引力為1.5×103N；(3)此過程中汽車牽引力所做的功為2.7×106J，做功的功率為1.5×104W。知識要點三：動能和勢能動能是機械能，是本章的重要內容，同樣也是中學物理重點內容，在考試中屬于?？贾R點?！皠幽堋敝饕疾槲矬w是否具有動能、動能大小比較以及影響物體動能大小的因素。勢能是機械能，是本章的重要內容，同樣也是中學物理重點內容，在考試中屬于?？贾R點。“勢能”主要考查物體是否具有勢能，勢能大小比較以及影響勢能大小的因素（勢能分為重力勢能和彈性勢能）。動能和勢能考題中，注意聯系生活實際，把所學知識與生活相結合。（2020·天津）2020年6月23日，我國北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)最后一顆組網衛(wèi)星發(fā)射成功?若某衛(wèi)星沿橢圓軌道從遠地點向近地點運動時速度增大了，由此可知其動能（）。A.減小 B.增大 C.不變 D.消失【答案】B?！窘馕觥啃l(wèi)星沿橢圓軌道從遠地點向近地點運動時，高度減小重力勢能減小，速度增大，動能增大，總的機械能不變。故選B。一、（2020·衡陽）2020年6月23日，最后一顆北斗衛(wèi)星在西昌順利發(fā)射升空，標志我國自主研發(fā)、組建的北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)成功組網。下列說法中錯誤的是（）。A．其中的地球“同步”衛(wèi)星相對于地球是靜止的；B．其中沿橢圓軌道繞地球運行的衛(wèi)星在遠地點時，重力勢能最大，動能為0；C．衛(wèi)星與地面設備之間是利用電磁波傳遞信息；D．衛(wèi)星的太陽能電池板工作時將太陽能轉化成電能【答案】B。【解析】A、因為同步衛(wèi)星的轉動和地球的轉動是同步的，它相對地球的位置沒有發(fā)生變化，所以地球同步通訊衛(wèi)星相對于地球是靜止的，故A正確；B、衛(wèi)星運行到遠地點時，速度最小，距離地球的高度最大，此時衛(wèi)星的重力勢能最大，動能最小，故B錯誤；C、電磁波傳播不需要介質，衛(wèi)星與地面設備之間是利用電磁波傳遞信息，故C正確；D、衛(wèi)星上的太陽能電池板工作時，將太陽能轉化成電能，故D正確。故選：B。二、（2020·北京）如圖所示為游樂園的過山車運行的情境，下列說法正確的是（）。A.過山車從高處加速滑下的過程中，動能增加；B.過山車從高處加速滑下是由于受到慣性的作用；C.過山車從低處上升的過程中，重力勢能增加；D.過山車從低處上升的過程中，重力勢能轉化為動能【答案】AC?！窘馕觥緼．過山車從高處加速滑下的過程中，質量不變，速度增大，所以動能增加，故A正確；B．過山車從高處加速滑下是因為受重力的作用，故B錯誤；C．過山車從低處上升的過程中，質量不變，高度升高，所以重力勢能增加，故C正確；D．過山車從低處上升的過程中，動能減小，重力勢能增大，且克服阻力做功，將動能轉化為重力勢能和內能，故D錯誤。故選AC。三、（2020·江蘇泰州）在水平地面上鋪一張紙，將一只皮球表面涂黑，使其先后從高處下落，在紙上留下黑色圓斑A、B。如圖所示。關于皮球兩次下落形成圓斑的過程，下列說法正確的是（）。A.皮球對紙的最大壓力相等；B.皮球剛到達紙面時的速度相等；C.皮球剛到達紙面時的動能相等；D.皮球獲得的最大彈性勢能不等【答案】D?！窘馕觥緼．由圖可知，黑色圓斑B比較大，而力的大小影響力的作用效果，力越大作用效果越明顯形變量越大，可知從B處落下的皮球對紙的最大壓力較大，故A錯誤；BCD．皮球從不同的高度落下時，高度減小，速度變大，重力勢能轉化為動能；在紙上留下黑色圓斑A、B，留下圓斑說明皮球下落到紙面上時發(fā)生了彈性形變，此過程是動能轉化為彈性勢能，由圖中兩個圓斑大小可看出，圓斑大的（B）皮球轉化的彈性勢能較大，說明它原來所具有的重力勢能大，即B所處的高度較高；可知從B處落下的皮球剛到達紙面時的速度較大，此時動能也較大，故BC錯誤；D正確。故選D。知識要點四：機械能及其轉化（2020·綏化）人造地球衛(wèi)星繞地球從近地點向遠地點運動時，下列說法正確的是（）。A．勢能變小 B．動能不變 C．動能轉化為重力勢能 D．機械能變小【答案】C?！窘馕觥吭趶慕攸c向遠地點運動的過程中，衛(wèi)星的質量不變，速度減小，動能減??；衛(wèi)星的質量不變、相對高度增加，勢能增大，動能轉化為重力勢能；此時的機械能是守恒的，保持不變，故C正確、ABD錯誤。故選：C。一、（2020·衡陽）將不同質量的鋼球從如圖所示光滑軌道ABCD上的A點釋放，通過水平面BC，運動到斜面CD上的過程中，下列相關解釋中正確的有（）。A．從A運動到B的過程中重力勢能轉化為動能；B．鋼球在水平面BC上由于受到慣性，所以能繼續(xù)向前運動；C．鋼球在斜面CD上受到的重力和支持力不是一對平衡力；D．鋼球的質量越大，到達B點時的速度越大【答案】AC?！窘馕觥緼、從A運動到B的過程中，高度減小，速度變大，重力勢能減小，動能變大，重力勢能轉化為動能，故A正確；B、鋼球在水平面BC上由于具有慣性，所以能繼續(xù)向前運動，慣性是一種性質，不能說受到慣性，故B錯誤；C、鋼球在斜面CD上受到的重力和支持力沒有在同一條直線上，不是一對平衡力，故C正確；D、從A點滑下，到達B點時，由于下降的高度相同，則速度相同，速度大小與質量無關，故D錯誤。故選：AC。二、（2020·武漢）滑躍式起飛是一種航母艦載機的起飛方式。飛機跑道的前一部分