初三物理功和機(jī)械能提高講解.doc

功和機(jī)械能全章鞏固、提高 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.做功的兩個(gè)必要因素，功的計(jì)算；2.知道功率的概念、計(jì)算公式和單位，能說(shuō)明有關(guān)問(wèn)題并進(jìn)行計(jì)算；3.理解動(dòng)能、重力勢(shì)能的初步概念，知道什么是彈性勢(shì)能；4.知道動(dòng)能的大小與質(zhì)量和速度有關(guān)，重力勢(shì)能的大小與質(zhì)量和高度有關(guān)；知道彈性勢(shì)能的大小與彈性形變有關(guān)；5.能解釋一些動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的簡(jiǎn)單現(xiàn)象；6.能解釋有關(guān)動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的例子?！局R(shí)網(wǎng)絡(luò)】【要點(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、功1.做功的兩個(gè)必要因素：(1)作用在物體上的力；(2)物體在力的方向上通過(guò)的距離。2.不做功的三種情況（1）物體受力,但物體沒(méi)有在力的方向上通過(guò)距離。此情況叫“勞而無(wú)功”。（2）物體移動(dòng)了一段距離,但在此運(yùn)動(dòng)方向上沒(méi)有受到力的作用(如物體因慣性而運(yùn)動(dòng))。此情況叫“不勞無(wú)功”。（3）物體既受到力,又通過(guò)一段距離,但兩者方向互相垂直(如起重機(jī)吊起貨物在空中沿水平方向移動(dòng))。此情況叫“垂直無(wú)功”。3.功的計(jì)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）單位：焦耳(J)4.注意事項(xiàng)：（1）F與s的方向應(yīng)在同一直線上(初中要求)(比如一個(gè)人提著一重物G,從山腳順著“之”字形的山路爬到山頂,此時(shí)人克服重力做功所移動(dòng)的距離并不是山路的長(zhǎng),而是從山腳到山頂?shù)母?。（2）做功的多少,由WFs決定,而與物體的運(yùn)動(dòng)形式無(wú)關(guān)。要點(diǎn)詮釋：1.判斷物體做功的依據(jù):做功的兩個(gè)必要因素，重點(diǎn)抓住力作用在物體上是否有“成效”。2.在分析做功情況時(shí)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）當(dāng)物體的受力方向與運(yùn)動(dòng)方向不垂直時(shí),這個(gè)力就要做功。（2）一個(gè)物體同時(shí)受幾個(gè)力的作用時(shí),有一些力做了功,有些力沒(méi)有做功。因此,講做功必須指出是哪一個(gè)力對(duì)哪一個(gè)物體做功。（3）什么叫物體克服阻力做功:若物體在運(yùn)動(dòng)方向上受到一個(gè)與此方向相反的力F的作用,我們通常說(shuō)物體克服阻力F做了功。比如:物體在豎直向上運(yùn)動(dòng)h的過(guò)程中,物體克服重力做功,功的大小為WGh；再如：物體在水平方向上向前運(yùn)動(dòng)s,物體克服摩擦力做功,功的大小為Wfs。要點(diǎn)二、功率1.物理意義：表示物體做功的快慢。2.定義：物體在單位時(shí)間內(nèi)所做的功。3.計(jì)算式：， P 表示功率，W 表示功，t 表示時(shí)間，使用公式計(jì)算功率時(shí)，必須注意W 和t的對(duì)應(yīng)關(guān)系。W 為在t時(shí)間內(nèi)所做的功，而t為做W 這么多的功所用的時(shí)間。4.推導(dǎo)式：，式中F為做功的力而v為速度。5.單位：瓦(W)要點(diǎn)詮釋：1.注意區(qū)別功與功率。功率與功是兩個(gè)不同的物理量,“功”表示做功的“多少”,而“功率”則表示做功的“快慢”,“多少”與“快慢”的意義不一樣。只有在做功時(shí)間相同時(shí),做功多的就做功快。否則,做功多,不一定做功就快,即“功率”不一定就大。也就是說(shuō):功率與功和時(shí)間兩個(gè)因素有關(guān)。2.由PW/t變形為PFv可知:功率一定時(shí),力F與速度v成反比。要點(diǎn)三、動(dòng)能和勢(shì)能 1.能量（能）:物體能夠?qū)ν庾龉Γ覀兙驼f(shuō)它具有能量。簡(jiǎn)稱能?？梢娢锢韺W(xué)中，能量和功有著密切的聯(lián)系，能量反映了物體做功的本領(lǐng)。不同的物體做功的本領(lǐng)也不同。一個(gè)物體能夠做的功越多，表示這個(gè)物體的能量越大。2.動(dòng)能：定義：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能，叫做動(dòng)能。3.探究物體的動(dòng)能跟哪些因素有關(guān)：（1）讓同一個(gè)鋼球A，分別從不同的高度由靜止開始滾下。實(shí)驗(yàn)表明，鋼球從高處滾下，高度h越高，鋼球運(yùn)動(dòng)到水平面時(shí)越快，木塊B被撞得越遠(yuǎn)。所以，質(zhì)量相同時(shí)，鋼球的速度越大，動(dòng)能越大。（2）改變鋼球的質(zhì)量，讓不同的鋼球從同一高度由靜止開始滾下。實(shí)驗(yàn)表明，速度相同時(shí)，質(zhì)量越大的鋼球?qū)⒛緣KB撞得越遠(yuǎn)。所以鋼球的速度相同時(shí)，質(zhì)量越大，動(dòng)能越大。（3）結(jié)論：質(zhì)量相同的物體，運(yùn)動(dòng)的速度越大，它的動(dòng)能越大；運(yùn)動(dòng)速度相同的物體，質(zhì)量越大，它的動(dòng)能也越大。4.勢(shì)能：（1）重力勢(shì)能：物體由于高度所決定的能，叫做重力勢(shì)能。例如：舉高的鉛球，落地時(shí)能將地面砸個(gè)坑；舉高的夯落下時(shí)能把木樁打入地里。（2）影響重力勢(shì)能的因素：質(zhì)量、高度（3）彈性勢(shì)能：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能叫做彈性勢(shì)能。（4）影響彈性勢(shì)能的因素：彈性形變要點(diǎn)詮釋：1.能量表示物體做功本領(lǐng)大小的物理量；能量可以用能夠做功的多少來(lái)衡量，因此，能的單位和功的單位相同，都是焦。2.一個(gè)物體“能夠做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已經(jīng)做功”如：山上靜止的石頭具有能量，但它沒(méi)有做功。也不一定要做功。要點(diǎn)四、機(jī)械能的轉(zhuǎn)化和守恒 1.機(jī)械能：動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能。2.機(jī)械能的轉(zhuǎn)化：動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。（1）滾擺上下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化：滾擺由上向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，高度降低，速度加快，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，高度升高，速度減慢，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能。（2）蹦床上的運(yùn)動(dòng)員從高處下落、接觸蹦床、彈起的過(guò)程中，動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化：運(yùn)動(dòng)員在下落過(guò)程中，是重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；當(dāng)運(yùn)動(dòng)員接觸蹦床后，床面發(fā)生彈性形變，運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成蹦床的彈性勢(shì)能，運(yùn)動(dòng)員被彈起的過(guò)程中，蹦床的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能；運(yùn)動(dòng)員上升的過(guò)程中，動(dòng)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。3.機(jī)械能守恒：如果只有動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，盡管動(dòng)能、勢(shì)能的大小會(huì)變化，但機(jī)械能的總和不變，或者說(shuō)機(jī)械能守恒。4.水能和風(fēng)能的利用：自然界的流水和風(fēng)都是具有大量機(jī)械能的天然資源。利用水能、風(fēng)能發(fā)電。要點(diǎn)詮釋：1.動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能的理解：（1）有動(dòng)能的物體具有機(jī)械能；（2）有勢(shì)能的物體具有機(jī)械能；（3）同時(shí)具有動(dòng)能和勢(shì)能的物體具有機(jī)械能。2.機(jī)械能轉(zhuǎn)化和守恒可以分兩個(gè)層次理解：（1）機(jī)械能可以相互轉(zhuǎn)化。 （2）機(jī)械能在轉(zhuǎn)化后總量守恒?！镜湫屠}】類型一、判斷力對(duì)物體是否做功1.在如圖所示的四種情境中，人對(duì)物體做功的是（）A.背著書包靜止 B.費(fèi)勁力氣也沒(méi)能將杠鈴舉起C.將地面上的磚塊往上疊放 D.沿著水平方向搬運(yùn)花盆【總結(jié)升華】（1）此題考查了力是否做功的判定。（2）力做功必須同時(shí)具備做功的兩個(gè)必要因素。（3）不做功的情況一般有以下三種：有力無(wú)距離，如D選擇項(xiàng)以及搬而未動(dòng)，舉而未起；有距離無(wú)力，物體由于慣性而運(yùn)動(dòng)；有力也有距離，但距離的方向與力的方向垂直，如人提著水桶在水平地面上運(yùn)動(dòng)。【變式】在圖所示的四個(gè)事例中，關(guān)于力做功的敘述正確的是（）A.人沒(méi)有推動(dòng)汽車，人的推力對(duì)汽車做功了 B.馬拉車前進(jìn)，馬的拉力對(duì)車做功了C.足球在水平面上滾動(dòng)，重力對(duì)足球做功了 D.起重機(jī)吊著重物靜止，鋼繩的拉力對(duì)重物做功了類型二、功及功率的計(jì)算2.某型號(hào)兩棲步兵戰(zhàn)車，它勻速直線行駛10s通過(guò)路程100m，戰(zhàn)車功率為1.1106W，在這一過(guò)程中，戰(zhàn)車行駛的速度為 m/s。做功 J，牽引力為 N。【答案】10；1.1107；1.1105【變式】一吊車在2s內(nèi)將1500N的貨物提高2m后，在空中停留了3s，又在5s內(nèi)沿水平方向?qū)⒇浳镆扑土?0m，則10s內(nèi)吊車的功率為（）A.300W B.2000W C.3000W D.1500W3.為了增強(qiáng)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登上山頂，爸爸用了25min登上山頂，爸爸的體重是小明的1.5倍，則小明與爸爸登山時(shí)所做功的功率之比是（）A.5:6 B.6:5 C.15:8 D.2:3【總結(jié)升華】先根據(jù)公式W=Gh寫出兩人登上山頂做的功的表達(dá)式，再根據(jù)寫出兩人的功率表達(dá)式，最后兩功率之比即可。【變式】在中招體育測(cè)試中，李強(qiáng)的跳繩成績(jī)是1min跳180次。他的質(zhì)量為50kg，每次跳起的高度約為6cm，他跳繩時(shí)克服重力做功的平均功率約為 W。（g取10N/kg）類型三、動(dòng)能與勢(shì)能4.下列現(xiàn)象中，由動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能的是（）【答案】C【變式】許多同學(xué)都很喜歡設(shè)計(jì)和參加“多米諾骨牌效應(yīng)”活動(dòng)（按一定距離拌列的骨牌，碰倒第一塊骨牌后，其它所有骨牌會(huì)依次倒下），其中的物理原理是：骨牌倒下時(shí)， 轉(zhuǎn)化為 ，這部分能量就轉(zhuǎn)移給下一張骨牌，下一張骨牌倒下時(shí)具有的能量更大，骨牌被推倒的速度越來(lái)越快。（選填“動(dòng)能”、“重力勢(shì)能”）。類型三、機(jī)械能守恒5.如圖所示，小球從左端最高點(diǎn)A擺至最低點(diǎn)B的過(guò)程中， 能轉(zhuǎn)化為 能。在轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，不計(jì)空氣阻力，小球的機(jī)械能總量 （選填“增大”“減小”或“不變”）。【解析】小球由最高點(diǎn)擺動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程中，速度變大，高度下降，故動(dòng)能變大，重力勢(shì)能減小，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能；在不計(jì)空氣阻力的情況下，機(jī)械能總量不變。【變式】（2012 梅州）如圖所示，一個(gè)小球由靜止從光滑曲面的頂端自由滑下，若它在頂端的重力勢(shì)能為65J，則滑到底端的動(dòng)能是（）A.35J B.50J C.55J D.65J【答案】D6.為了探究“彈性勢(shì)能的大小跟哪些因素有關(guān)”，小明同學(xué)有如下猜想：猜想一：彈性勢(shì)能的大小與彈簧的材料有關(guān)；猜想二：彈性勢(shì)能的大小與彈簧被壓縮的程度有關(guān)。為探究猜想一是否正確，小明同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，探究方案如下（以下所有彈簧被壓縮后都未超過(guò)其彈性限度）：將A、B兩根外形完全相同，材料不同的彈簧分別按圖甲安裝好；將小球置于彈簧A的右端，使彈簧被壓縮的長(zhǎng)度為3cm（見圖乙），放手后小球被彈出，并與一木塊相碰，木塊被推動(dòng)了一段距離S1；將小球置于彈簧B的右端，使彈簧被壓縮的長(zhǎng)度為3cm，放手后小球被彈出，并與在同一位置的同一木塊相碰，木塊被推動(dòng)了一段距離S2；比較S1、S2得出結(jié)論。（1）比較以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，若 ，說(shuō)明彈性勢(shì)能的大小與彈簧的材料有關(guān)；若 ，說(shuō)明彈性勢(shì)能的大小與彈簧的材料無(wú)關(guān)。（2）請(qǐng)將探究猜想二的方案補(bǔ)充完整。將彈簧A按如圖13甲安裝好；將小球置于彈簧A的右端，使彈簧被壓縮的長(zhǎng)度為2cm，放手后小球被彈出，并與一木塊相碰，木塊被推動(dòng)了一段距離S3； 。 ?！舅悸伏c(diǎn)撥】（1）探究彈性勢(shì)能的大小與彈簧的材料是否有關(guān)，是通過(guò)木塊被彈開的遠(yuǎn)近來(lái)比較彈性勢(shì)能的多少，若被彈出的距離相同，則說(shuō)明彈簧彈性勢(shì)能的大小與材料無(wú)關(guān)，若被彈出的距離不相同，則說(shuō)明彈簧彈性勢(shì)能的大小與材料有關(guān)；（2）探究彈性勢(shì)能的大小與彈簧被壓縮的程度是否有關(guān)，改變彈簧被壓縮的長(zhǎng)度，其他條件不變，測(cè)量木塊被推動(dòng)的距離；比較兩次木塊被推動(dòng)的距離得出結(jié)論?！敬鸢浮浚?）S1不等于S2，S1等于S2；（2）將小球置于彈簧A的右端，使彈簧被壓縮的長(zhǎng)度改變，放手后小球被彈出，并與在同一位置的同一木塊相碰，木塊被推動(dòng)了一段距離S4；比較S3和S4得出結(jié)論【解析】（1）比較以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，若S1不等于S2，說(shuō)明彈性勢(shì)能的大小與彈簧的材料有關(guān)；若S1等于S2，說(shuō)明彈性勢(shì)能的大小與彈簧的材料無(wú)關(guān)；（2）補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)步驟：將小球置于彈簧A的右端，使彈簧被壓縮的長(zhǎng)度改變，放手后小球被彈出，并與在同一位置的同一木塊相碰，木塊被推動(dòng)了一段距離S4；比較S3和S4得出結(jié)論。【總結(jié)升華】本題為探究彈性勢(shì)能與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，考查了學(xué)生的分析實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⒖刂谱兞糠ê娃D(zhuǎn)換法的了解與掌握，屬于難題?！咀兪健咳鐖D是研究物體的重力勢(shì)能與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)圖中三個(gè)相同的木樁被從空中靜止釋放的鐵塊A、B、C撞擊后陷入沙坑的情況，在此實(shí)驗(yàn)中，mA=mCmB，鐵塊所處的初始高度hA=hBhC（1）我們可通過(guò)觀察木樁被打進(jìn)沙坑的 來(lái)比較各鐵塊重力勢(shì)能的大小。（2）通過(guò)比較鐵塊A、C的實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是：物體的重力勢(shì)能大小與鐵塊的 有關(guān)?！敬鸢浮浚?）深度（2）高度【鞏固練習(xí)】一、選擇1.（多選）下列物體中具有彈性勢(shì)能的是（ ）A.擰緊的鐘表的發(fā)條 B. 扔在空中的橡皮 C.在桌面上的彈簧 D.充滿氣的氣球2.1J的功就是（）A.把質(zhì)量為1kg的物體移動(dòng)1m所做的功B.把重1N的物體移動(dòng)1m所做的功C.在1N力的作用下，物體移動(dòng)1m所做的功D.在1N力的作用下，物體在力的方向上移動(dòng)1m時(shí)，此力對(duì)物體做的功3.如圖所示的幾種情景中，人對(duì)物體做了功的是（）A.踢出去的足球在草地上滾動(dòng) B.學(xué)生背著書包在水平路面上行走C.女孩把一箱報(bào)刊搬起來(lái) D.司機(jī)推汽車汽車卻紋絲不動(dòng)4.某同學(xué)家住高層住宅，當(dāng)他乘坐電梯從一層勻速上升至十五層的過(guò)程中，他的（）A.動(dòng)能不變，重力勢(shì)能增大 B.動(dòng)能和重力勢(shì)能都增大 C.動(dòng)能減小，重力勢(shì)能增大 D.動(dòng)能和重力勢(shì)能都減小5.甲、乙兩輛汽車在水平公路上行駛，它們的牽引力F甲:F乙=3:1，速度V甲:V乙=4:1，車重G甲:G乙=2:1，則在相等時(shí)間內(nèi)牽引力做的功W甲:W乙為（）A.3:1 B.6:1 C.12:1 D.24:16.四名同學(xué)進(jìn)行登山比賽，他們突發(fā)奇想，決定以功率最大者獲勝，他們同時(shí)出發(fā)并在山頂進(jìn)行評(píng)判那么最后勝出者一定是（）A.體重最大的一個(gè) B.時(shí)間最短的一個(gè) C.速度最大的一個(gè) D.做功最快的一個(gè) 7.（2012 江蘇無(wú)錫）如圖所示，小明從滑梯上下滑，在這一過(guò)程中，他的（ ）A動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能 B重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能C機(jī)械能保持不變 D機(jī)械能一定減少8.（2012 十堰）用測(cè)力計(jì)沿水平方向兩次拉著同一物體在同一水平面上運(yùn)動(dòng)，兩次運(yùn)動(dòng)的st圖像如圖所示，其對(duì)應(yīng)的測(cè)力計(jì)示數(shù)分別為F1和F2，功率分別為P1和P2，則他們大小關(guān)系正確的是( )AF1F2 P1P2 BF1=F2 P1P2 CF1=F2 P1P2 DF1F2 P1P29.“蹦極”是一種富有刺激性的勇敢者的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目。如圖所示，一端系住人的腰部，另一端系于跳臺(tái)的一根彈性橡皮繩。當(dāng)人下落至圖中Q點(diǎn)時(shí)，橡皮繩剛好被拉直。那么，在人越過(guò)Q點(diǎn)繼續(xù)向下的過(guò)程中，人的動(dòng)能變化情況是（ ）A.不變 B.變大C.變小 D.先變大后變小 10.粗糙水平面上有一重100N的物體，用20N的水平推力使其在10S內(nèi)前進(jìn)20m，則在此過(guò)程中（）A.推力做了2000J的功 B.推力的功率是40WC.摩擦力是100N D.重力做功為2000J二、填空11.如圖所示，用力F提水桶：由井底提起H高度；提著水桶不動(dòng)；在水平面上移動(dòng)一段距離s；爬上長(zhǎng)為L(zhǎng)、高為h的樓梯以上四種情況，力F對(duì)水桶有做功的是 （填序號(hào)）；若sLHh，則做功最多的是 （填序號(hào)）。12.從能量轉(zhuǎn)化的角度看，“水往低處流”是把_能轉(zhuǎn)化為_能。13. 功率相等的兩輛汽車，走完相同的路程所用的時(shí)間之比為5:2，則兩車牽引力之比為 ，做功之比為 ；若兩汽車的功率之比為2:3，完成相同