《功和机械能》全章复习与巩固(提高)知识讲解.doc

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1、功和机械能全章复习与巩固（提高） 【学习目标】1.做功的两个必要因素，功的计算；2.知道功率的概念、计算公式和单位，能说明有关问题并进行计算；3.理解动能、重力势能的初步概念，知道什么是弹性势能；4.知道动能的大小与质量和速度有关，重力势能的大小与质量和高度有关；知道弹性势能的大小与弹性形变有关；5.能解释一些动能和势能相互转化的简单现象；6.能解释有关动能和势能相互转化的例子。【知识网络】【要点梳理】要点一、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）物体受力,但物体没有在力的方向上通过距离。此情况叫“劳而无功”。（2）物体移

2、动了一段距离,但在此运动方向上没有受到力的作用(如物体因惯性而运动)。此情况叫“不劳无功”。（3）物体既受到力,又通过一段距离,但两者方向互相垂直(如起重机吊起货物在空中沿水平方向移动)。此情况叫“垂直无功”。3.功的计算：（1）公式：一般式 WFs ；常用式 WGh(克服重力做功)或Wf阻s(克服摩擦阻力做功)。（2）单位：焦耳(J)4.注意事项：（1）F与s的方向应在同一直线上(初中要求)(比如一个人提着一重物G,从山脚顺着“之”字形的山路爬到山顶,此时人克服重力做功所移动的距离并不是山路的长,而是从山脚到山顶的高)。（2）做功的多少,由WFs决定,而与物体的运动形式无关。要点诠释：1.判

3、断物体做功的依据:做功的两个必要因素，重点抓住力作用在物体上是否有“成效”。2.在分析做功情况时还应注意以下几点：（1）当物体的受力方向与运动方向不垂直时,这个力就要做功。（2）一个物体同时受几个力的作用时,有一些力做了功,有些力没有做功。因此,讲做功必须指出是哪一个力对哪一个物体做功。（3）什么叫物体克服阻力做功:若物体在运动方向上受到一个与此方向相反的力F的作用,我们通常说物体克服阻力F做了功。比如:物体在竖直向上运动h的过程中,物体克服重力做功,功的大小为WGh；再如：物体在水平方向上向前运动s,物体克服摩擦力做功,功的大小为Wfs。要点二、功率1.物理意义：表示物体做功的快慢。2.定义

4、：物体在单位时间内所做的功。3.计算式：， P 表示功率，W 表示功，t 表示时间，使用公式计算功率时，必须注意W 和t的对应关系。W 为在t时间内所做的功，而t为做W 这么多的功所用的时间。4.推导式：，式中F为做功的力而v为速度。5.单位：瓦(W)要点诠释：1.注意区别功与功率。功率与功是两个不同的物理量,“功”表示做功的“多少”,而“功率”则表示做功的“快慢”,“多少”与“快慢”的意义不一样。只有在做功时间相同时,做功多的就做功快。否则,做功多,不一定做功就快,即“功率”不一定就大。也就是说:功率与功和时间两个因素有关。2.由PW/t变形为PFv可知:功率一定时,力F与速度v成反比。要点

5、三、动能和势能 1.能量（能）:物体能够对外做功，我们就说它具有能量。简称能。可见物理学中，能量和功有着密切的联系，能量反映了物体做功的本领。不同的物体做功的本领也不同。一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。2.动能：定义：物体由于运动而具有的能，叫做动能。3.探究物体的动能跟哪些因素有关：（1）让同一个钢球A，分别从不同的高度由静止开始滚下。实验表明，钢球从高处滚下，高度h越高，钢球运动到水平面时越快，木块B被撞得越远。所以，质量相同时，钢球的速度越大，动能越大。（2）改变钢球的质量，让不同的钢球从同一高度由静止开始滚下。实验表明，速度相同时，质量越大的钢球将木块B撞得越远。所以钢

6、球的速度相同时，质量越大，动能越大。（3）结论：质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。4.势能：（1）重力势能：物体由于高度所决定的能，叫做重力势能。例如：举高的铅球，落地时能将地面砸个坑；举高的夯落下时能把木桩打入地里。（2）影响重力势能的因素：质量、高度（3）弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。（4）影响弹性势能的因素：弹性形变要点诠释：1.能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量，因此，能的单位和功的单位相同，都是焦。2.一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已经做功”

7、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。要点四、机械能的转化和守恒 1.机械能：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。2.机械能的转化：动能和势能可以相互转化。（1）滚摆上下运动的过程中动能和势能的转化：滚摆由上向下运动时，高度降低，速度加快，重力势能转化为动能；向上运动时，高度升高，速度减慢，动能转化为重力势能。（2）蹦床上的运动员从高处下落、接触蹦床、弹起的过程中，动能和势能的转化：运动员在下落过程中，是重力势能转化为动能；当运动员接触蹦床后，床面发生弹性形变，运动员的动能转化成蹦床的弹性势能，运动员被弹起的过程中，蹦床的弹性势能转化为运动员的动能；运动员上升的过程中，动

8、能转化成机械能。动能和势能可以相互转化。3.机械能守恒：如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和不变，或者说机械能守恒。4.水能和风能的利用：自然界的流水和风都是具有大量机械能的天然资源。利用水能、风能发电。要点诠释：1.动能和势能统称为机械能的理解：（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.机械能转化和守恒可以分两个层次理解：（1）机械能可以相互转化。 （2）机械能在转化后总量守恒。【典型例题】类型一、判断力对物体是否做功1.在如图所示的四种情境中，人对物体做功的是（）A.背着书包静止 B.费劲力气

9、也没能将杠铃举起C.将地面上的砖块往上叠放 D.沿着水平方向搬运花盆【总结升华】（1）此题考查了力是否做功的判定。（2）力做功必须同时具备做功的两个必要因素。（3）不做功的情况一般有以下三种：有力无距离，如D选择项以及搬而未动，举而未起；有距离无力，物体由于惯性而运动；有力也有距离，但距离的方向与力的方向垂直，如人提着水桶在水平地面上运动。【变式】在图所示的四个事例中，关于力做功的叙述正确的是（）A.人没有推动汽车，人的推力对汽车做功了 B.马拉车前进，马的拉力对车做功了C.足球在水平面上滚动，重力对足球做功了 D.起重机吊着重物静止，钢绳的拉力对重物做功了类型二、功及功率的计算2.（2012

10、抚顺）某型号两栖步兵战车，它匀速直线行驶10s通过路程100m，战车功率为1.1106W，在这一过程中，战车行驶的速度为 m/s。做功 J，牵引力为 N。【答案】10；1.1107；1.1105【变式】一吊车在2s内将1500N的货物提高2m后，在空中停留了3s，又在5s内沿水平方向将货物移送了10m，则10s内吊车的功率为（）A.300W B.2000W C.3000W D.1500W3.为了增强免疫力抵御H1N1甲型流感，星期天小明和爸爸一起去登山小明用了20min登上山顶，爸爸用了25min登上山顶，爸爸的体重是小明的1.5倍，则小明与爸爸登山时所做功的功率之比是（）A.5:6 B.6:

11、5 C.15:8 D.2:3【总结升华】先根据公式W=Gh写出两人登上山顶做的功的表达式，再根据写出两人的功率表达式，最后两功率之比即可。【变式】在中招体育测试中，李强的跳绳成绩是1min跳180次。他的质量为50kg，每次跳起的高度约为6cm，他跳绳时克服重力做功的平均功率约为 W。（g取10N/kg）类型三、动能与势能4.（2012 苏州）下列现象中，由动能转化为重力势能的是（）【答案】C【变式】许多同学都很喜欢设计和参加“多米诺骨牌效应”活动（按一定距离拌列的骨牌，碰倒第一块骨牌后，其它所有骨牌会依次倒下），其中的物理原理是：骨牌倒下时， 转化为 ，这部分能量就转移给下一张骨牌，下一张骨

12、牌倒下时具有的能量更大，骨牌被推倒的速度越来越快。（选填“动能”、“重力势能”）。类型三、机械能守恒5.（2012 黔东南州）如图所示，小球从左端最高点A摆至最低点B的过程中， 能转化为 能。在转化的过程中，不计空气阻力，小球的机械能总量 （选填“增大”“减小”或“不变”）。【解析】小球由最高点摆动到最低点的过程中，速度变大，高度下降，故动能变大，重力势能减小，动能转化为重力势能；在不计空气阻力的情况下，机械能总量不变。【变式】（2012 梅州）如图所示，一个小球由静止从光滑曲面的顶端自由滑下，若它在顶端的重力势能为65J，则滑到底端的动能是（）A.35J B.50J C.55J D.65J【

13、答案】D6.为了探究“弹性势能的大小跟哪些因素有关”，小明同学有如下猜想：猜想一：弹性势能的大小与弹簧的材料有关；猜想二：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关。为探究猜想一是否正确，小明同学设计了如图甲所示的实验装置，探究方案如下（以下所有弹簧被压缩后都未超过其弹性限度）：将A、B两根外形完全相同，材料不同的弹簧分别按图甲安装好；将小球置于弹簧A的右端，使弹簧被压缩的长度为3cm（见图乙），放手后小球被弹出，并与一木块相碰，木块被推动了一段距离S1；将小球置于弹簧B的右端，使弹簧被压缩的长度为3cm，放手后小球被弹出，并与在同一位置的同一木块相碰，木块被推动了一段距离S2；比较S1、S2得出结

14、论。（1）比较以上实验数据，若 ，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关；若 ，说明弹性势能的大小与弹簧的材料无关。（2）请将探究猜想二的方案补充完整。将弹簧A按如图13甲安装好；将小球置于弹簧A的右端，使弹簧被压缩的长度为2cm，放手后小球被弹出，并与一木块相碰，木块被推动了一段距离S3； 。 。【思路点拨】（1）探究弹性势能的大小与弹簧的材料是否有关，是通过木块被弹开的远近来比较弹性势能的多少，若被弹出的距离相同，则说明弹簧弹性势能的大小与材料无关，若被弹出的距离不相同，则说明弹簧弹性势能的大小与材料有关；（2）探究弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度是否有关，改变弹簧被压缩的长度，其他条件不变，

15、测量木块被推动的距离；比较两次木块被推动的距离得出结论。【答案】（1）S1不等于S2，S1等于S2；（2）将小球置于弹簧A的右端，使弹簧被压缩的长度改变，放手后小球被弹出，并与在同一位置的同一木块相碰，木块被推动了一段距离S4；比较S3和S4得出结论【解析】（1）比较以上实验数据，若S1不等于S2，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关；若S1等于S2，说明弹性势能的大小与弹簧的材料无关；（2）补充实验步骤：将小球置于弹簧A的右端，使弹簧被压缩的长度改变，放手后小球被弹出，并与在同一位置的同一木块相碰，木块被推动了一段距离S4；比较S3和S4得出结论。【总结升华】本题为探究弹性势能与哪些因素有关的

16、实验，考查了学生的分析实验能力、控制变量法和转换法的了解与掌握，属于难题。【变式】如图是研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验图中三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块A、B、C撞击后陷入沙坑的情况，在此实验中，mA=mCmB，铁块所处的初始高度hA=hBhC（1）我们可通过观察木桩被打进沙坑的 来比较各铁块重力势能的大小。（2）通过比较铁块A、C的实验得出的结论是：物体的重力势能大小与铁块的 有关。【答案】（1）深度（2）高度【巩固练习】一、选择1.（多选）下列物体中具有弹性势能的是（ ）A.拧紧的钟表的发条 B. 扔在空中的橡皮 C.在桌面上的弹簧 D.充满气的气球2.1J的功就是（）A.把

17、质量为1kg的物体移动1m所做的功B.把重1N的物体移动1m所做的功C.在1N力的作用下，物体移动1m所做的功D.在1N力的作用下，物体在力的方向上移动1m时，此力对物体做的功3.如图所示的几种情景中，人对物体做了功的是（）A.踢出去的足球在草地上滚动 B.学生背着书包在水平路面上行走C.女孩把一箱报刊搬起来 D.司机推汽车汽车却纹丝不动4.某同学家住高层住宅，当他乘坐电梯从一层匀速上升至十五层的过程中，他的（）A.动能不变，重力势能增大 B.动能和重力势能都增大 C.动能减小，重力势能增大 D.动能和重力势能都减小5.甲、乙两辆汽车在水平公路上行驶，它们的牵引力F甲:F乙=3:1，速度V甲:

18、V乙=4:1，车重G甲:G乙=2:1，则在相等时间内牵引力做的功W甲:W乙为（）A.3:1 B.6:1 C.12:1 D.24:16.四名同学进行登山比赛，他们突发奇想，决定以功率最大者获胜，他们同时出发并在山顶进行评判那么最后胜出者一定是（）A.体重最大的一个 B.时间最短的一个 C.速度最大的一个 D.做功最快的一个 7.（2012 江苏无锡）如图所示，小明从滑梯上下滑，在这一过程中，他的（ ）A动能转化为重力势能 B重力势能全部转化为动能C机械能保持不变 D机械能一定减少8.（2012 十堰）用测力计沿水平方向两次拉着同一物体在同一水平面上运动，两次运动的st图像如图所示，其对应的测力计

19、示数分别为F1和F2，功率分别为P1和P2，则他们大小关系正确的是( )AF1F2 P1P2 BF1=F2 P1P2 CF1=F2 P1P2 DF1F2 P1P29.“蹦极”是一种富有刺激性的勇敢者的运动项目。如图所示，一端系住人的腰部，另一端系于跳台的一根弹性橡皮绳。当人下落至图中Q点时，橡皮绳刚好被拉直。那么，在人越过Q点继续向下的过程中，人的动能变化情况是（ ）A.不变 B.变大C.变小 D.先变大后变小 10.粗糙水平面上有一重100N的物体，用20N的水平推力使其在10S内前进20m，则在此过程中（）A.推力做了2000J的功 B.推力的功率是40WC.摩擦力是100N D.重力做功

20、为2000J二、填空11.如图所示，用力F提水桶：由井底提起H高度；提着水桶不动；在水平面上移动一段距离s；爬上长为L、高为h的楼梯以上四种情况，力F对水桶有做功的是 （填序号）；若sLHh，则做功最多的是 （填序号）。12.从能量转化的角度看，“水往低处流”是把_能转化为_能。13. 功率相等的两辆汽车，走完相同的路程所用的时间之比为5:2，则两车牵引力之比为 ，做功之比为 ；若两汽车的功率之比为2:3，完成相同的功所用的时间之比为 。14.下列物体中只具有动能的是_；只具有势能的是_；既具有动能，又具有势能的是_ 。A挂在屋顶上的电灯；B被拉开的弹簧门；C空中飞行的小鸟；D在冰场上滑行的运

21、动员；E从斜坡上滚下的石头；F在平直公路上行驶的汽车。15. 小敏和小王分别把图甲中三个质量均为1千克、边长为30厘米的均质正方体泡沫塑料块按图乙堆叠起来。小敏和小王叠起这堆正方体泡沫塑料块，每人至少要做功_焦。比赛中小敏快于小王完成堆叠，则堆叠过程中小敏做功的功率_ (选填“大于”、“等于”或“小于”)小王。16.在打捞海底沉船时，常用水下机器人潜入水下打捞船上物品。若机器人在水下运动时，所受海水阻力与速度的关系如图所示，则机器人在水下以0.5m/s的水平速度匀速运动时，所受海水阻力为 N，机器人水平推进力做功的功率为 W。三、简答与实验探究17.如图所示，小雨在公园里滑滑梯，他分别沿三条长短不同的路径滑到地面在不考虑摩擦和空气阻力的情况下，他到达滑梯最底端时的速度是相同的，请解释原因。18.（2012 安徽）图示为探究“物体动能的大小跟哪些因素有关”的实验。实验步骤如下：.让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，观察木块被撞击后移动的距离。.让不同质量的钢球从斜面上相同的高度由静止滚下，观察木块被撞击后移动的距离。回答下列问题：（1）步骤是为了研究动能大小与 的关系。（2）步骤是为了研究动能大小与 的关系。（3）该实验中斜面的作用是为了控制钢球 的大小，木块的作用是为了比较钢球 的大小。