中考物理重点难点：专题功和机械能复习学案

中考物理重点难点：专题功和机械能复习学案

‎ ‎ 第十一章 功和机械能 一、考点知识梳理 ‎（一）功 ‎1、力学上的功 ‎(1)如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段距离，就说这个力对物体做了功。‎ ‎(2)做功的两个必要因素是作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离。判断一个力是否做了功，必须同时满足功的两个必要的条件，缺一不可，否则就没有做功。‎ 注意：在下列三种情况下，力对物体没有做功：‎ ‎(1)物体没有受到力的作用，但因为惯性通过一段距离，也就没有力做功；‎ ‎(2)物体受到力的作用，但没有移动距离，也就不可能在力的方向上通过距离，力对物体不做功；‎ ‎(3)物体受到了力的作用，同时也运动了一段路程，但在力的方向上没有通过距离，这个力也就没有对物体做功。‎ ‎2、功的计算 ‎(1)力学里规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。‎ ‎(2)功的计算公式为W=Fs，其中W表示功，单位是焦耳；F表示力，单位牛顿；s表示沿力的方向移动的距离，单位是米。‎ 注意：应用功的计算公式W=Fs进行计算时，必须注意以下几点：‎ ‎(1)要明确是哪个力对哪个物体做功，或者是哪个施力物体对哪个受力物体做功。‎ ‎(2)公式中的F是作用在物体上的力，公式中的s是物体在力的作用下“在力的方向上通过的距离”，即注意“F”和“s”的同体性和同向性，否则在计算功时容易出现错误。‎ ‎(3)W=Fs中的F是使物体沿着F方向移动s距离过程中始终作用在物体上的力，其大小和方向是不变的。‎ 练习：用70N的力踢一只重10N的皮球，皮球向前沿水平地面滚动20m，则脚对皮球做的功是0J。‎ 注意：判断力是否对物体做功时，关键是看力是否对物体产生了“效果”，如物体的一定状态是否在力的作用下改变的，物体的形状是否由于此力发生了改变，如用力使弹簧片发生了弯折等。只要力对物体产生了效果，则此力便对物体做了功。‎ 22‎ ‎ ‎ ‎(二)功率 ‎1、功率的概念 ‎(1)要比较物体做功的快慢，必须考虑的两个因素是做功的多少和时间。‎ ‎(2)功率是表示物体做功的快慢的物理量，把物体单位时间内所做的功叫做功率。‎ 注意：在物理学中，这种给功率下定义的方法叫做比值法。在我们物理学中很多物理量的定义是采用了这种方法，如我们已经学过的速度、密度、压强等的定义，这种定义方法直观、明了，很容易写出其数学表达式。‎ ‎2、功率的计算 ‎(1)功率的计算公式为，其他P表示功率，单位是瓦特；W表示做功的多少，单位是焦耳；t表示时间，单位是秒。‎ 注意：由公式可知，做功的快慢与做功的多少是不同的。做的功多，做功不一定快，即功率不一定大，因为这个功可能在较长的时间内完成。要比较功率的大小，必须同时考虑两个因素：做功的多少和完成这些功所用的时间。做功相同时，所用时间少的功率大；相同的时间内，做功多的其功率大。‎ 当物体在力的作用下，以速度v匀速运动时，公式可变形为，即功率等于力与力的方向上运动速度的乘积。当物体的功率一定时，其一定速度的大小与其牵引力的大小成反比。利用这知识可以知道：汽车在上坡时，当功率一定时，减慢速度是为了增大牵引力，这有利于上坡。‎ ‎(2)功率的主单位是瓦特，简称瓦(W)，常用的单位还有kW、MW。在车辆中，常用“马力”来表示汽车的发动机功率的大小。‎ 单位之间的换算关系是：1kW=103W，1MW=106W，1马力=735W。‎ ‎(3)功率与机械效率的区别 功率和机械效率是两个不同的概念。功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。‎ 练习：小明用200N的水平推力推动重为300N的箱子，是箱子在水平地面上10s内匀速前进了0.5m，在这个过程中，小明对箱子做的功是100J，功率是10W。‎ 注意：有关功和功率的计算时，要明确作用在物体上的力与物体在力的方向上移动的距离，既要选对力，又要找正确距离，不能张冠李戴。‎ 22‎ ‎ ‎ ‎(三)动能和势能 ‎1、动能 ‎(1)物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能，单位为焦耳，用字母J表示。一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。‎ 注意：要注意对“物体能够做功就是具有能量”这句话的理解，能够做功并非一定正在做功，由于所处的环境不同，它可能正在做功，也可能目前没有做功。‎ ‎(2)物体由于运动而具有的能叫做动能，其大小因素与质量和速度有关。‎ 注意：凡是运动的物体都具有动能，物体的动能与物体的质量和速度有关，质量越大，速度越大，物体具有的动能就越大。在比较动能大小时，必须同时考虑到物体的质量和速度的大小。‎ 练习：质量较大的飞机与质量较小的远程导弹，若它们的动能相等，那么速度大的是导弹。‎ 注意：物体动能由质量和速度共同决定，所以比较动能时，对于不同的物体来说，要同时比较它们的速度和质量，如果速度相同，质量大的物体动能大；若质量相同，速度大的物体动能大。而对于同一物体，只须要比较其速度即可。‎ ‎2、势能 ‎(1)物体由于被举高或发生弹性形变时具有的能叫势能。前者叫重力势能，后者叫弹性势能。‎ ‎(2)重力势能的大小与高度、质量有关，质量相同的物体，高度越大，重力势能越大；高度相同的物体，质量越大，它的重力势能也越大。‎ 弹性势能的大小与形变的大小有关，物体的弹性形变越大，弹性势能越大。‎ 注意：通过木桩打入沙中的深度，直观地将高处所具有的重力势能的大小显现出来。木桩被打入沙中的深度越深，说明重物对木桩做功越多，重物的重力势能越大。这是利用了转换法。‎ 练习：飞行的子弹能击穿靶子是因为子弹具有动能；流水能推动竹排是由于流水就有动能；滑雪运动员能从高处滑下来是由于运动员具有重力势能；拉弯的弓箭能将箭射出是由于拉弯的弓具有弹性势能。‎ ‎(四)机械能及其转化 ‎1、机械能及其转化 ‎(1)机械能是动能和势能的统称。势能包括重力势能和弹性势能。‎ 22‎ ‎ ‎ ‎(2)物体具有机械能的总量等于动能、势能两种能量之和。‎ ‎(3)动能和势能可以相互转化。如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和保持不变，或者说，机械能是守恒的。‎ 注意：人造地球卫星的运动，近地点动能(速度)最大，势能最小，远地点势能最大，动能(速度)最小。近地点向远地点一定时，动能转化为势能，远地点向近地点一定，势能转化为动能，整个过程机械能守恒。‎ 滚摆上升和下落过程中，如果不计空气阻力，机械能守恒。上升时动能转化为重力势能，下降时重力势能转化为动能。最低点速度最大，动能最大，重力势能最小；最高点重力势能最大，动能最小。若考虑空气阻力，滚摆每次上升的高度减小，机械能转化为内能，机械能减小。‎ 练习：跳水运动员腾空跳起向上运动后再向下落入水中，若不计空气阻力，则运动员的重力势能先增大，后减小，运动员的机械能不变。(填“增大”、“减小”或“不变”)‎ 注意：物体的动能和重力势能的大小分别由两个因素决定，在质量一定时，其动能大小由速度决定，重力势能大小由高度决定，抓住不变的量，分析另一个量的变化情况。‎ ‎2、水能和风能的利用 ‎(1)空气在流动过程中具有的机械能叫做风能；流动的水具有动能，高处的水具有势能，水所具有的机械能统称水能。‎ ‎(2)水力发电站和风力发电站可以将机械能转化为电能。‎ ‎(3)水电站的工作原理：‎ 利用高处的水落下时把重力势能转化为动能，水的一部分动能转移到水轮机，利用水轮机带动发电机把机械能转化为电能。‎ ‎(4)水电站修筑拦河大坝的目的：‎ 为了提高水位，增大水的重力势能，那么水下落时能转化为更多的动能，通过发电机就能转化为更多的电能。‎ 二、重点难点解读 例1.（2014•毕节市）用弹簧测力计水平拉着重8N的木块，在水平长木板上2秒钟内匀速移动了0.5m，如图所示，木块受到的摩擦力是 N，木块所受重力做功 J，弹簧秤拉力拉木块所做功的功率是 W．‎ 22‎ ‎ ‎ 例2 ：（2014•兰州）下列有关力学知识的说法中正确的是（ ）‎ A．用浆向后划水，船就会向前运动，利用了力的作用是相互的 B．做匀速直线运动的物体，速度越大，受到的力也就越大 C．电梯匀速上升的过程中，电梯对人的支持力不做功 D．踢出去的足球，能继续向前滚动，是因为足球受到了惯性的作用 例3：（2014•泉州）如图所示为我国首辆“玉兔号”月球车．登月前，在水平地面上进行了测试，月球车匀速直线行驶180m用时60min，若车的质量为140kg，受到地面的摩擦阻力为500N，网状轮子与地面接触的总面积为0.02m2．求：‎ ‎（1）月球车受到的重力；‎ 22‎ ‎ ‎ ‎（2）月球车对水平地面的压强；‎ ‎（3）月球车在测试过程中的功率．‎ 解：（1）月球车受到的重力G=mg=140kg×9.8N/kg=1372N；‎ 例4：（2014•黔东南州）如图所示，已知人造地球卫星绕地球运行的轨道是椭圆形的，有一近地点和远地点，下面关于卫星的说法正确的是（ ）‎ ‎ ‎ A．当卫星从远地点向近地点运动时，速度变大 B．当卫星从近地点向远地点运动时，速度变大 C．当卫星在远地点时，动能最大，重力势能最小 D．当卫星在近地点时，动能最小，重力势能最大 22‎ ‎ ‎ 三、巩固练习热身：‎ ‎1. （2014•玉林）一个大人和一个小孩分别将5块完全相同的砖运到二楼，如图所示，这个过程中，下列说法正确的是（ ）‎ A．大人对砖做的功比小孩对砖做的功多 B．大人对砖做的功比小孩对砖做的功少 C．大人对砖做功的功率一定比小孩对砖做功的功率大 D．大人对砖做功的功率一定比小孩对砖做功的功率小 ‎2.（2014•宜昌）下列关于功率的说法正确的是（ ）‎ A．功率大的机器做的功一定多 B．功率大的机器做功时间一定短 C．功率大的机器做功一定快 D．功率大的机器机械效率一定高 22‎ ‎ ‎ ‎3.（2014•常德）下列物体在运动过程中，动能转化为势能的是（ ）‎ A．汽车沿斜坡向下运动 B．汽车在水平公路上匀速行驶 C．投篮时，篮球向下运动过程中 D．荡秋千时，秋千上升过程中 考点：机械能及其转化 ‎4.（2014•郴州）从飞机空投的救灾物资在下落过程中，逐渐减小的物理量是（ ）‎ A．重力势能 B．动能 C．重力 D．质量 22‎ ‎ ‎ ‎5.（2014•怀化）下列物体具有弹性势能的是（ ）‎ A．在水平公路上行驶的小轿车 B．悬挂在天花板上的电灯 C．被拉开的弹弓 D．在空中飞行的飞机 ‎6.（2014•广西）下列图形是体育运动的瞬间，其中运用物理知识分析正确的是（ ）‎ 22‎ ‎ ‎ ‎7.（2014•邵阳）如图，跳伞运动员在空中匀速直线下降的过程中，下列说法正确的是（ ）‎ 22‎ ‎ ‎ ‎ ‎ A．人和伞的总重力大于空气的阻力 B．人和伞的总重力等于空气的阻力 C．人和伞的重力势能在增大 D．人和伞的动能在减小 ‎8.（2014•娄底）如图所示，小球从距离地面一定高度的O点沿x轴竖直落下，不计空气阻力，图象表示小球某种形式的能量E随下落高度x的变化情况．E可能表示小球的（ ）‎ ‎ ‎ A．动能 B．内能 C．机械能 D．重力势能 故选A．‎ 22‎ ‎ ‎ 考点：动能和势能的大小变化 ‎9.（2014•佛山）如图所示，小宇从公园里的滑梯上滑下，在滑下的过程中，下列说法正确的是（ ）‎ A．人与滑梯接触部位感到好烫，是因为太阳把滑梯晒热了 B．由于惯性，当他滑到滑梯底部时难以立即停下来 C．人受到的重力与摩擦力是一对平衡力 D．人的重力势能变小，但总的机械能不变 ‎10. （2014•梅州）如图所示是投掷铅球的场景．下列说法中不正确的是（ ）‎ A．铅球离开手后能继续运动是因为具有惯性 B．铅球在空中下落过程中重力势能不断增大 C．铅球在空中运动时．运动状态不断改变 D．铅球在地上越滚越慢．是因为受到了摩擦阻力的作用 答案：B ‎ 22‎ ‎ ‎ ‎11.（2014•兰州）如图所示，在毽子被踢出后竖直上升的过程中，它的动能 ，重力势能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）．‎ ‎12.（2014•柳州）在自行车和汽车这两种交通工具中，由热机提供动力的是 ．骑自行车溜坡，速度会越来越快，是因为其势能在减小，动能在 ．‎ ‎13.（2014•兰州）如图所示是“探究物体动能的大小与如此因素有关”的实验装置．‎ 22‎ ‎ ‎ ‎（1）该实验利用了转换法，通过观察 来判断 （选填“小球”或“木块”）动能的大小；‎ ‎（2）让同一小球从斜面的不同高度由静止滚下，推动木块做功．目的是为了探究动能的大小与 的关系；‎ ‎（3）换用质量不同的小球，使它们从斜面的 （选填“相同”或“不同”）高度由静止滚下，推动木块做功，目的是为了探究动能的大小与 的关系．‎ ‎14.（2014•漳州）在探究“动能大小跟哪些因素有关”的实验中，课本“加油站”指出，“小球在光滑斜面上由静止开始下滑，到达斜面底端的速度只与起点的高度有关，起点越高，到达底端的速度越大．”请你从能量转化的角度解释其中的道理．‎ ‎15.（2014•厦门）如图1所示，水平地面上有一块密度0.5×103kg/m3、高1.2m的长方体木块．小林用水平推力F把木块向前推动，此过程中，推力F和木块前进的速度v的大小随时间t的变化情况分别如图2‎ 甲、乙所示．求：‎ 22‎ ‎ ‎ ‎（1）木块静止时对地面的压强；‎ ‎（2）在3﹣5s内，推力对木块所做的功；‎ ‎（3）请在图2丙中，画出0﹣6s内木块所受的摩擦力f随时间t变化的图线．‎ 四、中考预测展望：‎ 22‎ ‎ ‎ ‎1.校车安全备受社会关注，国家出台了《校车安全管理条例》．每位同学上车后都要养成系扎安全带的习惯，这是为了防止在校车行驶的过程中突然刹车时由于 造成的伤害；当校车在刹车过程中，其动能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）；每辆校车上都配备有紧急逃生锤，遇到突发紧急情况时，学生可用逃生锤打破玻璃安全逃生，为了更容易打破玻璃，应选择图中 （选填字母）．‎ ‎2.（2014•咸宁）在自由下落过程中物体运动速度会越来越快．一个物体由A点自由下落，相继经过B、C两点，已知AB=BC，如图所示，物体在AB段重力做功W1，做功功率P1；在BC段重力做功W2，做功功率P2，则下列关系正确的是（ ）‎ A．W1≠W2 P1≠P2 B．W1=W2 P1=P2 C．W1=W2 P1＞P2 D．W1=W2 P1＜P2‎ 22‎ ‎ ‎ ‎3.如图所示，用弹簧测力计水平匀速拉动重为5N的木块，使它沿水平方向在10s内移动了1m，则在这个过程中木块受到的摩擦力是 N，水平拉力的功率是 W．‎ 答案：1.8；0.18‎ ‎ 4. 起重机把一个质量为0.5t的工件在15s内匀速的向上提升了6m，则起重机提升工件的拉力为 N，起重机提升工件的功率 W．（g取10N╱kg）‎ ‎5.如图所示，篮球撞击到地面时发生弹性形变，产生 （选填“弹力”、“重力”或“摩擦力”），这个过程中，篮球的动能转化为 能．（不考虑机械能的损失）‎ 22‎ ‎ ‎ ‎6.如图是“探究动能大小与哪些因素有关”的实验装置．‎ ‎（1）实验中为了保证 不变，应始终使用同一个小球；‎ ‎（2）让小球A从不同的高度由静止开始滚下，是为了研究小球到达水平面时动能的大小是否与 有关；‎ ‎（3）实验中通过比较物块B在同一水平面上被撞击的 来比较小球A到达水平面时动能的大小；‎ ‎（4）实验表明，质量相同时，小球的速度越大，动能越 ．‎ ‎7.电梯的简化模型如图甲所示，考虑安全、舒适、省时等因素，电梯速度要经过增大、不变和减小的过程．这一过程是通过改变拉力大小来实现的．某次上升过程中电梯所受拉力F随上升高度h变化的图象如图乙所示．这个过程用时1分钟，求这个过程中：‎ 22‎ ‎ ‎ ‎（1）电梯上升的平均速度；‎ ‎（2）拉力做的功；‎ ‎（3）拉力做功的功率．‎ ‎8. 某一质量为0.05g的雨滴匀速下落，速度为7m/s，匀速下落距离为700m，g=9.8N/kg，假设雨滴在下落过程中质量保持不变．‎ ‎（1）求这段匀速下落过程中重力对雨滴所做的功；‎ ‎（2）求这段匀速下落过程中重力的功率；‎ ‎（3）已知c水=4.2×103J/（kg•℃），匀速下落过程中雨滴克服阻力所做的功42%转化为雨滴的内能，求这部分内能使雨滴温度升高多少？‎ 22‎ ‎ ‎ ‎9.小宇用如图所示的装置探究“动能的大小与哪些因素有关”．实验步骤如下：‎ ‎（1）将质量为m的小球从光滑斜面的A处由静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图甲所示．‎ ‎（2）将质量为m的小球从光滑斜面的B处由静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示．‎ ‎（3）将质量为2m的小球从光滑斜面的B处由静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图丙所示．‎ 根据上述三次实验，回答下列问题：‎ ‎①通过观察比较 就可以反映小球动能的大小，这里用到的物理学研究问题的方法是 法（选填“直接测量”“放大”或“转换”）．‎ ‎②为探究动能大小与物体运动速度的关系，应选用 两个图来分析．‎ ‎③分析乙、丙两图，得到的实验结论是 ．‎ 22‎ ‎ ‎ ‎10. 如图所示，总质量为1500kg的小汽车每个轮胎与地面的接触面积为0.03m2，该车以72km/h速度由小明家沿水平直路行驶到学校用了0.5h，已知汽车在行驶过程中受到的阻力恒为车重的0.05倍（g=10N/kg），求：‎ ‎（1）汽车静止时对水平地面的压强；‎ ‎（2）小明家到学校的距离；‎ ‎（3）在此过程中汽车牵引力做的功．‎ 答案：（1）汽车对地面的压强为1.25×105Pa；‎ ‎（2）汽车在0.5h内通过的路程为36km；‎ 22‎ ‎ ‎ 22‎