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Nm称为焦耳简称焦，符号(J) 1J=1 Nm 把一个鸡蛋举高1m ，做的功大约是0.5 J 。5、公式应用注意：分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；公式中的S 一定是在力的方向上通过的距离，且与力相应。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：功的原理对于任何机械都合用。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。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。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 抱负斜面：斜面光滑（不计摩擦） 抱负斜面遵从功的原理抱负斜面公式：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=735W3、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s 内做功66000J4、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。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）理解有动能的物体具有机械能；有势能的物体具有机械能；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：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；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：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；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。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。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。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（ ）F4DF3CF2BF1A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6D. 空气的的流速增大，压强减小图7abc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（ ）Apapbpc BpapbpccabCpapbpc Dpapbpc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.papbpc B.papbpc C.papbpc D.papbpc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. P1P2 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：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”）；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 ；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 kg10 Nkg = 1400 N （2分）（2）p= = = = 7104 Pa （2分）（3）W = Fs = fs = 500N180m = 9104 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7104 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 kmh，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 kmh，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svt150kmh0.2h30km （3分）（2）汽车静止在水平地面F压Gmg 600kg10Nkg6103N汽车对地面的压强是p5104Pa （4分）（3）解法1：t 1h3600sP WPt7.5104W3600s2.7108JWF牵s F牵1.35102N（3分）解法2：PF牵vF牵1.35103N （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1.0103kg/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1.0106N，则这一过程中船的推动力所做的功为多少？解：（1）m排=2580t=2.58106kg，排开水的重力为：G排=m排g=2.58106kg10N/kg=2.58107N，则船受到的浮力F浮=G排=2.58107N（2）v=，海监船巡航的路程为：s=vt=18km/h10h=180km，船匀速行驶，F=f=1.0106N，船的推动力所做的功：W=FS=1.0106N1.8105m=1.81011J答：（1）满载时，海监船受到的浮力为2.58107N（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1.0106N，则这一过程中船的推动力所做的功为1.81011J质量为1.2t的某型号轿车发动机的额定功率为6104W，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：发动机所提供的牵引力大小；轿车匀速行驶时速度的大小；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4.5l07J/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Qmq1.2kg4.5l07J/kg5.4l07J（2）（3分）汽车匀速行驶时牵引力做的功WPt20l03W600s1.2107J由功的计算公式，可得牵引力F2023N由于汽车做匀速运动，则受到的阻力fF2023N（3）（3分）有用功W有mgh6103kg10N/kg50m3106J总功W总P额tll05W260s1.2l07J则机械效率