初二物理人教版知識(shí)導(dǎo)學(xué)《功和機(jī)械能》全章復(fù)習(xí)與鞏固（基礎(chǔ)）知識(shí)講解

1、功和機(jī)械能全章復(fù)習(xí)與鞏固（基礎(chǔ)）撰稿：史會(huì)娜 審稿：雒文麗 【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

2、“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

3、式無(wú)關(guān).要點(diǎn)詮釋?zhuān)?.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

4、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?zhuān)?.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),

5、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?，我們就說(shuō)它具有能量。簡(jiǎn)稱(chēng)能?？梢?jiàn)物理學(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(kāi)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(kāi)始滾下。實(shí)驗(yàn)表明，速度相同時(shí)，質(zhì)量越大的鋼球

6、將木塊B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?zhuān)?.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

7、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)三、動(dòng)能和勢(shì)能 1.機(jī)械能：動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能統(tǒng)稱(chēng)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

8、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。要點(diǎn)詮釋?zhuān)?.動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱(chēng)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。【典型例題】類(lèi)型一、判斷力對(duì)物體是否做功1.（2012內(nèi)江）如圖所示，以下實(shí)例所列舉的幾個(gè)力中，沒(méi)有對(duì)物體做功的力是（）A.船在水的作用下前進(jìn)一段距離 B.靜止的小車(chē)在拉力的作用下向前運(yùn)動(dòng)C

9、.汽車(chē)在剎車(chē)阻力的作用下滑行了一段距離 D.當(dāng)杠鈴靜止后，舉重運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴的支持力【思路點(diǎn)撥】判定力是否對(duì)物體做功，就看其是否同時(shí)滿足做功的兩個(gè)必要因素：作用在物體上的力；物體在力的方向上通過(guò)的距離。【答案】D【解析】水給船一個(gè)作用力，船在這個(gè)力的作用下通過(guò)了一段距離，同時(shí)具備了做功的兩個(gè)必要因素，故水對(duì)船做了功。故A不合題意。小車(chē)在拉力的作用下通過(guò)了一段距離，同時(shí)具備了做功的兩個(gè)必要因素，故拉力對(duì)小車(chē)做了功。故B不合題意。汽車(chē)受到剎車(chē)阻力的作用，并且其產(chǎn)生力效果，使汽車(chē)由運(yùn)動(dòng)變?yōu)殪o止，故剎車(chē)阻力對(duì)汽車(chē)做了功故C不合題意。運(yùn)動(dòng)員舉起杠鈴后，雖然此時(shí)運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴有一個(gè)支持力的作用，但此時(shí)杠鈴不再

10、運(yùn)動(dòng)，有力但沒(méi)有距離，不同時(shí)具備做功的兩個(gè)必要因素，故支持力沒(méi)有做功。故D符合題意?！究偨Y(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)。舉一反三：【變式】（2012 北京）水平桌面上的文具盒在水平方向的拉力作用下，沿拉力的方向移動(dòng)一段距離。則下列判斷正確的是（）A.文具盒所受重力做了功 B.文具盒所受支持力做了功C.文具盒所受拉力做了功 D.沒(méi)有力對(duì)文具盒做功【答案】C類(lèi)型二

11、、功及功率的計(jì)算2.（2012天津）用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉著重為8N的木塊，在水平長(zhǎng)木板沿直線勻速移動(dòng)0.5m，如圖所示，木塊受到的摩擦力是 N，木塊所受的重力做功 J?！舅悸伏c(diǎn)撥】（1）彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為0.2N，由指針?biāo)诘奈恢玫贸隼Υ笮。捎谀緣K做勻速直線運(yùn)動(dòng)，拉力等于摩擦力；（2）木塊水平移動(dòng)，在重力的方向上沒(méi)有移動(dòng)距離，重力不做功?！敬鸢浮?.4；0【解析】（1）由圖可知，拉力F=2.4N，木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，f=F=2.4N；（2）由于木塊水平移動(dòng)，在重力的方向上沒(méi)有移動(dòng)距離，所以重力做功為0?！究偨Y(jié)升華】本題考查二力平衡條件的應(yīng)用和功的計(jì)算，關(guān)鍵是知道平衡力大小相等，方向相反，作

12、用在同一直線上，作用在同一物體上；做功的條件是有力作用在物體上、并且在力的方向上移動(dòng)距離。舉一反三：【變式】（2012 南昌）如圖所示，螞蟻用10-3N的力拉著樹(shù)葉，10s內(nèi)沿拉力方向前進(jìn)了10cm，則螞蟻對(duì)樹(shù)葉做功為 J，此時(shí)的功率為 W。【答案】110-4；110-5【解析】（1）螞蟻對(duì)樹(shù)葉做功：；（2）螞蟻?zhàn)龉β剩骸?. 一列質(zhì)量為1103t的火車(chē)，以180km/h的速度在平直軌道上勻速行駛，整列火車(chē)受到的阻力是9103N。（1）火車(chē)的牽引力多大？（2）火車(chē)行駛1min時(shí)間內(nèi)，重力做了多少功？機(jī)車(chē)牽引力做了多少功？牽引力的功率多大？【思路點(diǎn)撥】（1）首先根據(jù)二力平衡的條件，搞清火車(chē)所受

13、牽引力與阻力之間的關(guān)系。（2）根據(jù)功的計(jì)算公式：W=Fs。并且要搞清F與s的關(guān)系，s必須是在力的方向上移動(dòng)的距離。通過(guò)分析重力沒(méi)有在力的方向上移動(dòng)距離，所以重力沒(méi)有做功。根據(jù)功的計(jì)算公式計(jì)算出牽引力做的功，然后根據(jù)公式計(jì)算出牽引力的功率。【答案與解析】（1）火車(chē)在平直軌道上勻速行駛，牽引力等于阻力：（2）重力方向豎直向下，物體在水平方向移動(dòng)，所以重力沒(méi)有做功，因此。因?yàn)椋?，t=1min=60s火車(chē)在水平方向移動(dòng)的距離是：；所以牽引力做的功為：牽引力的功率：答：火車(chē)的牽引力是9103N。重力做的功為0；機(jī)車(chē)的牽引力做的功為2.7107J；牽引力的功率為4.5105W?！究偨Y(jié)升華】此題考查了二力平

14、衡條件及應(yīng)用、功、功率的計(jì)算。特別是功的計(jì)算，一定要搞清F、s之間的關(guān)系，s是在力的方向上移動(dòng)的距離。舉一反三：【變式】（2012 眉山）小童同學(xué)用50N的水平推力，使放在水平桌面上重200N的物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，若該物體在10s內(nèi)移動(dòng)4m，則在此過(guò)程中，物體受到的摩擦力是 N，小童做功的功率是 W。【答案】50；20【解析】（1）物體在50N的推力作用下，在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以摩擦力等于推力，也是50N；（2）物體移動(dòng)的速度為：小童做功的功率為：。類(lèi)型三、機(jī)械能的轉(zhuǎn)化與守恒4.如圖所示，在用滾擺做探究“機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)化”的活動(dòng)時(shí)，把滾擺懸掛在框架上，用手捻動(dòng)滾擺使懸線纏在軸上，滾擺升

15、到最高點(diǎn)后，放開(kāi)手，可以看到滾擺下降，越轉(zhuǎn)越 ，到最低點(diǎn)時(shí)滾擺轉(zhuǎn)而 ，直到差不多回到 的位置。滾擺在 位置時(shí)重力勢(shì)能最大，在 時(shí)動(dòng)能最大。可見(jiàn)， 和 可以相互轉(zhuǎn)化?！敬鸢浮靠欤簧仙?；原來(lái)；最高點(diǎn)；最低點(diǎn)；重力勢(shì)能；動(dòng)能【解析】滾擺是重力勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化的機(jī)械，故滾擺升到最高點(diǎn)后，放開(kāi)手，可以看到滾擺旋轉(zhuǎn)著下降，越轉(zhuǎn)越快，到最低點(diǎn)時(shí)滾擺轉(zhuǎn)而上升，直到回到接近原來(lái)的位置；滾擺在最高點(diǎn)位置時(shí)重力勢(shì)能最大，在最低點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最大；可見(jiàn)，重力勢(shì)能和動(dòng)能可以相互轉(zhuǎn)化?！究偨Y(jié)升華】解決此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵是要知道各能量跟哪些因素有關(guān)，根據(jù)各因素的變化情況分析能量的變化情況。舉一反三：【變式】如圖所示，嫦娥一號(hào)衛(wèi)星成

16、功實(shí)施了三次近月制動(dòng)，順利完成“太空剎車(chē)”動(dòng)作，建立了正常的姿態(tài)。在制動(dòng)過(guò)程中嫦娥一號(hào)的機(jī)械能 （填“增大”、“不變”或“減小”）?！敬鸢浮繙p小5.（2012 包頭）如圖所示是一個(gè)左右對(duì)稱(chēng)的凹形槽，將小球從A點(diǎn)由靜止釋放，若小球由A點(diǎn)到B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服摩擦力做的功用W表示，忽略空氣阻力，則下列說(shuō)法正確的是（）A.小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中，勢(shì)能的減少量與動(dòng)能的增加量之差等于WB.小球能夠從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)C.小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中，勢(shì)能的減少量等于動(dòng)能的增加量D.小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中，機(jī)械能的減少量等于動(dòng)能的增加量【答案】A【解析】從A點(diǎn)到B點(diǎn)的過(guò)程中，小球克服重力、摩擦力做功

17、，所以機(jī)械能不守恒；小球減少的重力勢(shì)能一部分轉(zhuǎn)化成小球的動(dòng)能，一部分克服摩擦力做功?！究偨Y(jié)升華】題目考查了機(jī)械能的轉(zhuǎn)化和守恒，掌握機(jī)械能守恒的條件：只有動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的時(shí)候，機(jī)械能才守恒。舉一反三：【變式】（多選）如圖所示，一個(gè)靜止的木塊 ，從 點(diǎn)分別沿不同的光滑軌道 、 、 、 自由下滑，到達(dá)同一水平地面上，如果不計(jì)空氣阻力，以下說(shuō)法正確的是（ ）A.到達(dá)地面時(shí)動(dòng)能不相等，沿 軌道下滑時(shí)動(dòng)能最大B.在不同的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力勢(shì)能的變化相同C.沿著不同軌道到達(dá)地面時(shí)速度大小相同D.沿不同軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)， 的機(jī)械能保持不變 【答案】BCD類(lèi)型四、實(shí)驗(yàn)探究6.（2012 長(zhǎng)春）如圖是探究動(dòng)能大小與

18、哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置。 （1）試驗(yàn)中通過(guò)觀察木塊在同一水平面上被推動(dòng)的 來(lái)比較小球的動(dòng)能大小。（2）將同一小球從同一斜面的不同高度（h1h2）由靜止開(kāi)始釋放的目的是：使小球到達(dá)斜面底部時(shí)的速度 。（3）小球推動(dòng)木塊，最后靜止時(shí)的位置如圖甲乙所示，分析可知小球的動(dòng)能與速度的大小 （選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”）。 （4）如圖丙所示，質(zhì)量較小的撲克牌動(dòng)能較大時(shí)能切入黃瓜，根據(jù)上面的探究可知，飛行的撲克牌一定具有 的速度（選填“較大”或“較小”）。【思路點(diǎn)撥】（1）此實(shí)驗(yàn)把動(dòng)能的大小轉(zhuǎn)換為木塊被撞擊后運(yùn)動(dòng)的距離，距離越遠(yuǎn)表明小球的動(dòng)能越大；（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程要采用控制變量法，當(dāng)研究動(dòng)能大小與速度的關(guān)系時(shí)，應(yīng)選擇同一鋼球，這樣可以保證小球的質(zhì)量相同；當(dāng)研究動(dòng)能大小與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，要讓鋼球沿斜面的同一高度下落，這樣保證下落速度相同；（3）根據(jù)推動(dòng)的距離越遠(yuǎn)表明小球的動(dòng)能越大的規(guī)律分析小球的動(dòng)能與速度的大小關(guān)系；（4）根據(jù)動(dòng)能大小的影響因素（物體的質(zhì)量和速度）分析即可。【答案】（1）距離（2）不同（3）有關(guān)（4）較大【解析】（1）從圖1中可以看出，小球滑下的高度不同，即小球剛到水平面上時(shí)的速度不同，并且小球滑