2023年初中物理第十一章功和机械能知识点复习.doc

第十一 章 功和机械能
一、功
1、做功的两个必要因素： （1）作用在物体上的力； （2）物体在力的方向上通过的距离。
2、不做功的三种情况：
（1）有力无距离：“劳而无功”之一，如搬石头未搬动；
（2）有力，也有距离，但力的方向和距离垂直：“劳而无功”之二，如手提水桶在水平面上走动。
（3）有距离无力：（“不劳无功”），如物体在光滑平面上自由滑动，足球踢一脚后运动；
3、功的计算：物体上的力与力的方向上通过距离的乘积。
公式 W=FS=Pt
各量单位—W：J（焦耳）F：N（牛顿） S：m（米） P：W（瓦特） t：s（秒）
4、国际单位：将N·m称为焦耳简称焦，符号(J) 1J=1 N·m
把一个鸡蛋举高1m ，做的功大约是0.5 J 。
5、公式应用注意：①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；
②公式中的S 一定是在力的方向上通过的距离，且与力相应。
③功的单位“焦”（1牛·米 = 1焦）。
6、常见的功： 克服重力做功：W=Gh 克服阻力（摩擦力）做功：W=fs

二、功的原理：使用任何机械都不省功
1、内容：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功。
2、说明：①功的原理对于任何机械都合用。
②使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。
③使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是由于使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。
④对于抱负机械（忽略摩擦和机械自身的重力）：人做的功（FS）= 直接用手对重物所做的功（Gh）
3、应用：斜面
①抱负斜面：斜面光滑（不计摩擦） ②抱负斜面遵从功的原理
③抱负斜面公式：FL=Gh
其中—F：沿斜面方向的推力；L：斜面长；G：物重；h：斜面高度

④实际斜面：斜面粗糙（考虑摩擦）
若斜面与物体间的摩擦为f ，则：FL=fL+Gh；这样F做功FL就大于直接对物体做功Gh 。

三、功率：单位时间内做的功—P(单位：W)
1、公式：

2、单位：瓦特，简称瓦，符号W ，常用单位 kW ，MW， 马力
换算：1kW=103W 1MW=106 W 1马力=735W
3、物理意义：表达做功快慢的物理量（与机械效率无关）。
某小轿车功率66kW，它表达：小轿车１s 内做功66000J
4、机械中的功率

5、功率和机械效率是两个不同的概念。他们之间没有可比性。
（1）功率表达做功的快慢，即单位时间内完毕的功；
（2）机械效率表达机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。

四、机械能
能量：一个物体可以做功，我们就说这个物体具有能
①能量表达物体做功本领大小的物理量；能量可以用可以做功的多少来衡量。
②一个物体“可以做功”，并不是一定“要做功”，也不是“正在做功”或“已经做功”。
如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功，也不一定要做功。
机
械
能
势能
重力
势能
定义：物体由于被举高而具有的能量
决定其大小的因素：
物体质量越大、举得越高（高度），重力势能就越大
弹性
势能
定义：发生弹性形变的物体具有的能量
决定其大小的因素：
物体弹性形变越大、弹性势能就越大
动能
定义：物体由于运动而具有的能量
决定其大小的因素：
物体速度越大、质量越大，动能就越大

1、机械能：动能和势能统称为机械能。
（1）理解
①有动能的物体具有机械能；
②有势能的物体具有机械能；
③同时具有动能和势能的物体具有机械能。
（2）探究决定动能大小的因素
a、猜想：动能大小与物体质量和速度有关；
b、实验研究—研究对象：小钢球 方法：控制变量法
c、如何判断动能大小？看小钢球能推动木快做功的多少；
如何控制速度不变？使钢球从同一高度滚下，则到达斜面底端时速度大小相同；
如何改变钢球速度？使钢球从不同同高度滚下；
d、分析归纳：
保持钢球质量不变时结论：运动物体质量相同时；速度越大动能越大；
保持钢球速度不变时结论：运动物体速度相同时；质量越大动能越大；
得出结论：物体动能与质量和速度有关；速度越大动能越大，质量越大动能也越大。

动能
转化
转化
势能
弹性势能
重力势能
2、动能和势能的转化

（1）动能和重力势能间的转化规律：
①质量一定的物体，假如加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能；
②质量一定的物体，假如减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能；
（2）动能与弹性势能间的转化规律：
①假如一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能；
②假如一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。
3、动能与势能转化问题的分析
①一方面分析决定动能大小、重力势能（或弹性势能）大小的因素——看动能和重力势能（或弹性势能）如何变化——质量，速度，高度，弹性形变
②机械能守恒：假如除重力和弹力外没有其他外力做功（即：没有其他形式能量补充或没有能量损失），则动能势能转化过程中机械能不变。
③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，近地点向远地点运动时，动能转化为势能，远地点向近地点运动，势能转化为动能，整个过程机械能守恒。
④滚摆上升下落过程中，假如不计空气阻力，机械能守恒。上升动能转化为重力势能，下降重力势能转化为动能，最低点速度最大，动能最大，最高点重力势能最大，动能最小，下降过程反之。
考虑空气阻力，滚摆每次上升高度减小，机械能转化为内能。
⑤题目中假如有“在光滑斜面上滑动”，“光滑”表达不计摩擦，没有能量损失，此时机械能守恒。
4、水能和风能的运用
机械能的天然资源
风能
水能
拦河筑坝
海水潮汐
直接做功
发电

5、水电站的工作原理：
运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，运用水轮机带动发电机把机械能转化为电能。
6、水电站修筑拦河大坝的目的是什么？
水电站修筑拦河大坝是为了提高水位，增大水的重力势能，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。

例题：
如图1所示的生活用品，在使用中属于费力杠杆的是（ ）
D.食品夹
A.钢丝钳
B.扳手
C.核桃钳
图1

如图所示，用下列装置提高同一重物，若每个滑轮重相同，不计摩擦，则机械效率最高的装置是（ ）
F4
D
F3
C
F2
B
F1
A
图6

如图6所示, 向漏斗吹气乒乓球被吸起。这个现象说明
A. 空气的的流速减小，压强增大
B. 空气的的流速减小，压强减小
C. 空气的的流速增大，压强增大
图6
D. 空气的的流速增大，压强减小

图7
a
b
c
如图7所示，装有水的容器静止在斜面上，其底部a、b、c三处受到水的压强分别为pa、pb、pc，则以下判断对的的是（ ）
A．pa＝pb＝pc B．pa＜pb＜pc
c
a
b
C．pa＞pb＞pc D．pa＞pb＝pc

如图8所示，容器装有水，其底部a、b、c三处受到水的压强分别为pa、pb、pc，则以
下判断对的的是（c）
A.pa＞pb＞pc B.pa＜pb＜pc C.pa＝pb＝pc D.pa＞pb＝pc
图5
图5所示的试管内装一定量的水，当试管竖直放置时，水对管底的压
强为P1；当管倾斜放置时，水对管底的压强为P2，比较P1、P2的大小，
则：
A. P1<P2 B. P1=P2 C. P1>P2 D.条件局限性，无法判别

如图6所示的情景中，关于力对杯子做功的描述对的的是

下列关于大气压的说法中对的的是 （ ）
A．大气压的数值总是不变的
B．在其他条件相同时，海拔高度越高，大气压的值越小
C．做托里拆利实验时，换用粗细不同的玻璃管做实验，测量结果不同
D．大气压的数值与天气无关

下列关于能量转化的叙述中，对的的是（ ）
A.电动机将机械能转化为电能 B.发电机将电能转化为机械能
C.汽油机将机械能转化为内能 D.干电池将化学能转化为电能

第7题图
如图所示，保持杠杆在水平位置平衡，在其他条件不变的情况下，下列操作能使弹簧测力计示数变大的是（ ）
A.减少钩码的个数
B.将钩码悬挂点的位置向右移
C.保持拉力方向不变，将弹簧测力计向右移
D.保持弹簧测力计悬挂点的位置不变，使其向右倾斜

在水平地面上有一长方体木箱。小林用水平推力F把木箱向前推动，如图12甲所示。
此过程中，推力F随时间t的变化情况如图12乙所示，木块前进的速度v的大小随时间t的变化情况如图12丙所示，则从3s至5s内，推力对木块所做的功 J，第2秒木块受到的合力为 N。

小宇用如图所示的装置探究“动能的大小与什么因素有关？”的实验环节如下：

（1）将质量为m的小球从光滑斜面上的A处静止释放，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的小球从光滑斜面上的B处静止释放，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的小球从光滑斜面上的B处静止释放，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实验中小球动能的大小是通过观测比较　　　　　反映出来的，这里用到了物理学研究问题的一种　　　　 方法（选填“直接测量”、“放大”或“转化”）；
②为了探究动能的大小与物体运动速度的关系，应选用 两个图来分析，并由此得出的实验结论是 ；
③分析乙、丙两图，得到的实验结论是　　　　　　　　　　　　　　；其中小球在光滑斜面上从B处滚到底端的过程中，小球的 能转化为 能。

32．如图25所示的泉州湾大桥于2023年5月12日正式通车，其跨海大桥长12.45km，最高限速100km/h，若某小汽车以最高限速在此桥上匀速行驶时，受到的阻力为2023N，乘员的平均质量为60kg，小汽车的部分参数如右表，求：
（1）小汽车以最高限速匀速通过此桥的时间。
（2）小汽车满载时对水平地面的压强。
（3）小汽车匀速通过此桥的过程中，牵引力所做的功。

图26
.如图26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180 m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；
（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。

（1）G = mg = 140 kg×10 N／kg = 1400 N （2分）
（2）p= = = = 7×104 Pa （2分）
（3）W = Fs = fs = 500N×180m = 9×104 J （1分）
P= = = 25 W （1分）
答：月球车受到的重力是1400N；月球车对水平地面的压强为7×104 Pa；月球车在测试过程中的功率为25 W。

质量为50kg的何勇同学，在一次爬杆比赛中，用12s爬到了5m高的杆顶：
（1）何勇受到的重力是多少？
（2）何勇爬杆过程中做了多少功？功率多大？

（1）
（2）

小宇帮助邻居李奶奶将一袋重100N的米背上12m高的五楼，共用时间120s．求：
（1）小宇对这袋米做的功；
（2）小宇对这袋米做功的功率．
美国研制出“会飞的汽车”，其车身和一般汽车相似，但车门多了两个可折叠的翅膀，在陆地行驶时，翅膀折叠，在空中飞行时，翅膀张开。汽车的质量为600 kg，地面最大行驶速度可达150 km／h，轮胎与地面接触的总面积约为0.12 m2，空中最大飞行速度可达200 km／h，发动机功率为75 kW。问：
（1）该汽车在地面以最大行驶速度匀速行驶0.2 h，通过的距离是多少?
（2）该汽车静止在水平地面上时，对地面的压强是多少?
（3）若汽车在空中以最大飞行速度匀速飞行200 km，汽车受到的牵引力是多少?
（1）∵v＝
∴汽车通过的距离s＝vt＝150km／h×0.2h＝30km （3分）
（2）∵汽车静止在水平地面
∴F压＝G＝mg ＝600kg×10N／kg＝6×103N
汽车对地面的压强是p＝＝＝5×104Pa （4分）
（3）解法1：t′＝ ＝＝1h＝3600s
∵P＝ ∴W＝Pt′＝7.5×104W×3600s＝2.7×108J
∵W＝F牵s′ ∴F牵＝＝＝1.35×102N（3分）
解法2：∵P＝＝＝F牵v′
∴F牵＝＝＝1.35×103N （3分）
答：略

（7分）如图所示是中国渔政310海监船赴钓鱼岛进行维权．海监船满载排水量2580t，长108m，宽14m，船底深6m，续航力6000海里，最大航速可达每小时22海里（约40km/h）．（海水密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
（1）满载时，海监船受到的浮力有多大？
（2）海监船以18km/h的速度匀速航行10小时，巡航的路程为多少km？若巡航时海水阻力为1.0×106N，则这一过程中船的推动力所做的功为多少？

解：（1）∵m排=2580t=2.58×106kg，
∴排开水的重力为：
G排=m排g=2.58×106kg×10N/kg=2.58×107N，
则船受到的浮力F浮=G排=2.58×107N．
（2）∵v=，
∴海监船巡航的路程为：s=vt=18km/h×10h=180km，
∵船匀速行驶，
∴F=f=1.0×106N，
船的推动力所做的功：
W=FS=1.0×106N×1.8×105m=1.8×1011J．
答：（1）满载时，海监船受到的浮力为2.58×107N．
（2）海监船以18km/h的速度匀速航行10小时，巡航的路程为180km；
若巡航时海水阻力为1.0×106N，则这一过程中船的推动力所做的功为1.8×1011J．

质量为1.2t的某型号轿车发动机的额定功率为6×104W，汽车在额定功率下沿水平路面匀速行驶时，受到的阻力是车重的0.2倍。（g取10N/kg）求：
⑴发动机所提供的牵引力大小；
⑵轿车匀速行驶时速度的大小；
⑶轿车匀速行驶5min牵引力做的功。

在一个闯关游戏中，需要把相同的正方体叠放起来，正方体边长为a，由密度为ρ的材料制成，质量分布均匀，如图15所示。（g为已知，推导过程及结果无需带单位。）
(1) 某选手用水平力推正方体，但未推动，这时的推力_______（填“大于”、“小于”或“等于”）地面对正方体的摩擦力，理由是_______________________ ____________。
(2)请推导出该正方体水平放置时对地面的压强。

(3)某选手在时间t内把地面上此外两个相同的正方体叠放在第一个正方体上面，如图16所示。请推导出该选手在叠放这两个正方体过程中，克服正方体重力做功的功率。

质量为3t的小型载重汽车，额定功率为100kW，车上装有6t的砂石。汽车先以10m/s的速度在乎直公路上以20kW的功率匀速行驶了l0min，消耗汽油1.2kg，然后又以额定功率用了2min的时间，将砂石从山坡底运送到50m高的坡顶施工现场。g取10N/kg。试问：
（1）1.2kg的汽油完全燃烧放出的热量为多少？（已知汽油的热值为4.5×l07J/kg）
（2）汽车在平直公路上匀速行驶时，受到的阻力为多少？
（3）汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率是多少？

（1）（2分）汽油放出的热量Q＝mq＝1.2kg×4.5×l07J/kg＝5.4×l07J
（2）（3分）汽车匀速行驶时牵引力做的功W＝Pt＝20×l03W×600s＝1.2×107J
由功的计算公式，可得牵引力F＝＝2023N
由于汽车做匀速运动，则受到的阻力f＝F＝2023N
（3）（3分）有用功W有＝mgh＝6×103kg×10N/kg×50m＝3×106J
总功W总＝P额t＝l×l05W×2×60s＝1.2×l07J

则机械效率