初中物理功和機(jī)械能講義

1、文檔來源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持考點(diǎn)及命題趨勢(shì)1、本章是初中力學(xué)板快中重要部分，歷年中考重點(diǎn)分布在：理解動(dòng)能、勢(shì)能、機(jī)械能的概念及能量大小的決定因素，能解釋一些能量轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，理解功的概念，會(huì)利用公式計(jì)算，理解功率的概念，會(huì)利用公式計(jì)算，理解機(jī)械效率的概念，結(jié)合簡(jiǎn)單機(jī)械進(jìn)行有關(guān)機(jī)械效率的概念。2、概括起來講主要考查兩大類：（一）功、功率、機(jī)械效率綜合應(yīng)用（二）動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化。3、考試題型以填空題、選擇題和實(shí)驗(yàn)題（常考斜面機(jī)械效率）居多，計(jì)算題等。4、本章對(duì)機(jī)械效率的考查每年必考，20042008年都有所設(shè)計(jì)。預(yù)計(jì)2009年中考仍對(duì)以上考點(diǎn)進(jìn)行考查。知識(shí)點(diǎn)概要15

2、.1功一、功1 .力學(xué)里所說的功包括兩個(gè)必要因素：一是作用在物體上的力；二是物體在力的方向上包過的距離。2 .不做功的三種情況：有力無距離、有距離無力、力和距離垂直。鞏固：某同學(xué)踢足球，球離腳后飛出10m遠(yuǎn)，足球飛出10m的過程中人不做功。（原因是足球靠慣性飛出）。3 .力學(xué)里規(guī)定：功等于力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積。公式:W=FS4 .功的單位：焦耳,1J=1Nm把一個(gè)雞蛋舉高1m做的功大約是0.5J。5 .應(yīng)用功的公式注意：分清哪個(gè)力對(duì)物體做功，計(jì)算時(shí)F就是這個(gè)力；公式中S一定是在力的方向上通過的距離，強(qiáng)調(diào)對(duì)應(yīng)。功的單位“焦”（牛米二焦），不要和力和力臂的乘積（牛米,不能寫成“焦”

3、）單位搞混。二、功的原理1 .內(nèi)容：使用機(jī)械時(shí)、人們所做的功、都不會(huì)少于直接用手所做的功；即：使用任何機(jī)械都不省功。2 .說明：（請(qǐng)注意理想情況功的原理可以如何表述？）功的原理是一個(gè)普遍的結(jié)論，對(duì)于任何機(jī)械都適用。功的原理告訴我們：使用機(jī)械耍省力必須費(fèi)距離.要省距離必須費(fèi)力.既省力又省距離的機(jī)械是沒有的。使用機(jī)械雖然不能省功，但人類仍然使用，是因?yàn)槭褂脵C(jī)械或者可以省力、或者可以省距離、也可以改變力的方向，給人類工作帶來很多方便。我們做題遇到的多是理想機(jī)械（忽略摩擦和機(jī)械本身的重力）理想機(jī)械：使用機(jī)械時(shí)，人們所做的功（FS）=直接用手對(duì)重物所做的功（Gh）。3 .應(yīng)用：斜面理想斜面：斜而光滑：理

4、想斜而遵從功的原理：理想斜面公式：FL=Gh其中：F:沿斜面方向的推力：L:斜面長(zhǎng)：G:物重：h:斜面高度。5文檔來源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.文檔來源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持如果斜面與物體間的摩擦為f,則：FL=fL+Gh;這樣F做功就大于直接對(duì)物體做功Gh15.2機(jī)械效率1 .有用功：定義：對(duì)人們有用的功。公式：Whg=Gh（提升重物）=WW=rW、斜面：W用=Gh2 .額外功：定義：并非我們需要但又不得不做的功。公式：W=WW用=GM（忽略輪軸摩擦的動(dòng)滑輪、滑輪組）斜面：W=fL3 .總功：定義：有用功加額外功或動(dòng)力所做的功公式：W總=Wr用+M

5、=FS=Wr用/”斜面：W總=fL+Gh=FL4 .機(jī)械效率：定義:有用功跟總功的比值。公式：憶Gh斜面：,FLGhGhGTJ=定滑輪：'丁GhGhG73-二=動(dòng)滑輪：二二二二,_Gh_Gh_G滑輪組：1二二二有用功總小于總功，所以機(jī)械效率總小于1。通常用百分?jǐn)?shù)表示。某滑輪機(jī)械效率為60%!示有用功占總功的60%提高機(jī)械效率的方法：減小機(jī)械自重、減小機(jī)件間的摩擦。5 .機(jī)械效率的測(cè)量：_g翔_.為原理：.二一應(yīng)測(cè)物理量：鉤碼重力G鉤碼提升的高度h、拉力F、繩的自由端移動(dòng)的距離So器材：除鉤碼、鐵架臺(tái)、滑輪、細(xì)線外還需刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)。步驟：必須勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)使鉤碼升高，目的：保證

6、測(cè)力計(jì)示數(shù)大小不變。結(jié)論：影響滑輪組機(jī)械效率高低的主要因素有：A、動(dòng)滑輪越重，個(gè)數(shù)越多則額外功相對(duì)就多。2文檔來源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.B、提升重物越重，做的有用功相對(duì)就多。C、摩擦，若各種摩擦越大做的額外功就多。繞線方法和重物提升高度不影響滑輪機(jī)械效率。15.3 功率1 .定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間里完成的功。2 .物理意義：表示做功快慢的物理量。WF=3 .公式：工4 .單位：主單位W常用單位kWmWfl力。換算：1kW=10W1mW=10W1馬力=735W某小轎車功率66kW它表示：小轎車1s內(nèi)做功66000J。5 .機(jī)械效率和功率的區(qū)別：功率和機(jī)械效率是兩個(gè)不同的概念。功率表示做

7、功的快慢，即單位時(shí)間內(nèi)完成的功；機(jī)械效率表示機(jī)械做功的效率，即所做的總功中有多大比例的有用功。15.4 機(jī)械能（書：15.4動(dòng)能和勢(shì)能15.5機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化）一、動(dòng)能和勢(shì)能1 .能量：一個(gè)物體能夠做功，我們就說這個(gè)物體具有能。理解：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衡量。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，但它沒有做功。也不一定要做功。2 .知識(shí)結(jié)構(gòu)：3 .探究決定動(dòng)能大小的因素：猜想：動(dòng)能大小與物體質(zhì)量和速度有關(guān)。實(shí)驗(yàn)研究：研究對(duì)象：小鋼球方法：控制變量。.如何判斷動(dòng)能大小：看小鋼球能推動(dòng)木塊做功的多

8、少。如何控制速度不變：使鋼球從同一高度滾下，則到達(dá)斜面底端時(shí)速度大小相同。如何改變鋼球速度：使鋼球從不同高度滾下。分析歸納：保持鋼球質(zhì)量不變時(shí)結(jié)論：運(yùn)動(dòng)物體質(zhì)量相同時(shí)；速度越大動(dòng)能越大。保持鋼球速度不變時(shí)結(jié)論：運(yùn)動(dòng)物體速度相同時(shí)；質(zhì)量越大動(dòng)能越大；得出結(jié)論：物體動(dòng)能與質(zhì)量和速度有關(guān)；速度越大動(dòng)能越大，質(zhì)量越大動(dòng)能也越大。物體質(zhì)量m/kg速度v/(ms-1)動(dòng)能E/J牛約600約0.5約75文檔來源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持中學(xué)生約50約6約900練習(xí)：上表中給出了一頭牛漫步行走和一名中學(xué)生百米賽跑時(shí)的一些數(shù)據(jù)：分析數(shù)據(jù)，可以看出對(duì)物體動(dòng)能大小影響較大的是速度。你判斷的

9、依據(jù):人的質(zhì)量約為牛的1/12,而速度約為牛的12倍，此時(shí)動(dòng)能為牛的12倍，說明速度對(duì)動(dòng)能影響大。4 .機(jī)械能：動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能。理解：有動(dòng)能的物體具有機(jī)械能；有勢(shì)能的物體具有機(jī)械能；同時(shí)具有動(dòng)能和勢(shì)能的物體具有機(jī)械能。二、動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)存彈性勢(shì)能動(dòng)能不丹勢(shì)能41 .知識(shí)結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)化重力勢(shì)能2 .動(dòng)能和重力勢(shì)能間的轉(zhuǎn)化規(guī)律：質(zhì)量一定的物體，如果加速下降，則動(dòng)能增大，重力勢(shì)能減小，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。質(zhì)量一定的物體，如果減速上升，則動(dòng)能減小，重力勢(shì)能增大，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能。3 .動(dòng)能與彈性勢(shì)能間的轉(zhuǎn)化規(guī)律：如果一個(gè)物體的動(dòng)能減小，而另一個(gè)物體的彈性勢(shì)能增大，則動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能。如果一

10、個(gè)物體的動(dòng)能增大，而另一個(gè)物體的彈性勢(shì)能減小，則彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。4 .動(dòng)能與勢(shì)能轉(zhuǎn)化問題的分析：首先分析決定動(dòng)能大小的因素，決定重力勢(shì)能（或彈性勢(shì)能）大小的因素一看動(dòng)能和重力勢(shì)能（或彈性勢(shì)能）如何變化。還要注意動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化過程中的能量損失和增大一如果除重力和彈力外沒有其他外力做功（即：沒有其他形式能量補(bǔ)充或沒有能量損失），則動(dòng)能勢(shì)能轉(zhuǎn)化過程中機(jī)械能不變。題中如果有“在光滑斜面上滑動(dòng)”則“光滑”表示沒有能量損失機(jī)械能守恒；“斜面上勻速下滑”表示有能量損失機(jī)械能不守恒。三、水能和風(fēng)能的利用1 .知識(shí)結(jié)構(gòu)：2 .水電站的工作原理：利用高處的水落下時(shí)把重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，水的一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)移到

11、水輪機(jī)，利用水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。練習(xí)：水電站修筑攔河大壩的目的是什么？大壩為什么要設(shè)計(jì)成上窄下寬？答：水電站修筑攔河大壩是為了提高水位，增大水的重力勢(shì)能，水下落時(shí)能轉(zhuǎn)化為更多的動(dòng)能，通過發(fā)電機(jī)就能轉(zhuǎn)化為更多的電能。本章經(jīng)典例題例1、下列現(xiàn)象中，力沒有對(duì)物體做功的是（）4文檔來源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯文檔來源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持A、用力將鉛球擲出C、騎自行車勻速前進(jìn) D、將書包背上樓、人提著水桶在水平地面上行走、總功一定，額外功越大，機(jī)械效率越高D 、有用功與總功的比值越大，機(jī)械效率越高、機(jī)械效率的大小與功率大小無關(guān)、機(jī)械效率總小于

12、1% 這個(gè)整體決定。這個(gè)式子很重要，也是解考點(diǎn)：對(duì)做功兩個(gè)必要因素的判定及計(jì)算1、兩個(gè)必要因素缺一不可。例2、下列說法正確的是（）A、有用功越大，機(jī)械效率越高BC、有用功一定，額外功越小，機(jī)械效率越高E、功率大的機(jī)械，其機(jī)械效率越大FG機(jī)械效率低的機(jī)械，做功就少H拓展：考點(diǎn)：對(duì)機(jī)械效率和功率的理解1、機(jī)械效率由有用功與總功的比值決定，即由決某些計(jì)算題的方法和思路。2、功率和機(jī)械效率是兩個(gè)概念，二者沒有任何關(guān)系。例3、（一）如圖一所示滑輪組、將480N的物體以0.8m/s的速度勻速提起，繩子自由端的拉力為200N（不計(jì)摩擦和純重）求：（1）滑輪組的機(jī)械效率（2）拉力F的功率（3）若用該滑輪組將重

13、600N的物體勻速提升2m時(shí)，拉力做多少功？（二）如圖二所示，物體A以2m/s的速度在水平地面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為3N,水平拉力F=N物體A受到的摩擦力f=N,2s內(nèi)拉力F所做白功W=J拉力F的功率P=W（滑輪、測(cè)力計(jì)、純重不計(jì)，繩子與滑輪間摩擦力不計(jì)）拓展：考點(diǎn)：功、功率、機(jī)械效率與簡(jiǎn)單機(jī)械的綜合應(yīng)用1、對(duì)物體進(jìn)行正確的受力分析，選擇相應(yīng)的公式。5文檔來源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯文檔來源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.例4、（一）下列物體中：A.掛在屋頂上的電燈；B.被拉開的彈簧門；C.空中飛行的小鳥；D.在冰場(chǎng)上滑行的運(yùn)動(dòng)員；E.從斜

14、坡上滾下的石頭；F.在平直公路上行駛的汽車；只具有動(dòng)能的是、只具有勢(shì)能的是、既具有動(dòng)能，又具有勢(shì)能的（二）下列說法正確的是（）A、質(zhì)量大的物體一定比質(zhì)量小的物體所具有的重力勢(shì)能大。B、速度大的物體一定比速度小的物體所具有的動(dòng)能大。C、一個(gè)物體沒有做功，它也可能具有重力勢(shì)能。D一個(gè)物體具有能量，則它一定具有動(dòng)能或勢(shì)能。例5、（一）（07維坊）如圖三所示，小明乘電梯勻速上升的過程中（A、動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，機(jī)械能不變。B、動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，機(jī)械能增大。G動(dòng)能不變，勢(shì)能增大，機(jī)械能增大。D、動(dòng)能不變，勢(shì)能不變，機(jī)械能不變。（二）有一輛灑水車自東向西勻速灑水，則在此過程中（）A、動(dòng)能不變勢(shì)能不變，機(jī)械能不變

15、。B、動(dòng)能不變，勢(shì)能減小，機(jī)械能減小。C、動(dòng)能減小，勢(shì)能減小，機(jī)械能減小。D、動(dòng)能減小，勢(shì)能減小，機(jī)械能減小。例6、如圖四所示，同一物體分別從三個(gè)不同斜面PAPBPC的頂端由靜止滑下，已知物體在三個(gè)斜面上下滑動(dòng)的摩擦力均為f（f>0）。當(dāng)物體從斜面頂端P分別滑到底端ABC處時(shí)，速度分別為VI、V2、V3,則（）A、V1>V2>V3B、V1<V2<V3C、V1=V2=V3D、V1>V3>V2練習(xí)：1.圖9-1中，重為500N的物體與地面間的摩擦力是150N為使物體勻速移動(dòng)，必須在純端加以60N的水平拉力，則滑輪組的機(jī)械效率約為o若物體移動(dòng)速度為0.2m/s,則1min內(nèi)拉力做的功是Jo2,用如圖9-2所示的滑輪組提升重物，已知物重為120N,加在繩子端的拉力F=50N若被提升物體勻速上升速度v=0.1m/s,則拉力F做功的功率P=W滑輪組的機(jī)械效率“=o3.如圖9-5所示，在50N的水平拉力F作用下，重80