功和能的复习.docx
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功和能的复习
1.了解物理学中功的概念，会用其公式解决简单问题。
2.了解物理学中功率的概念，会用其公式解决有关问题。
3.了解机械效率的概念，应用公式解决有关问题。
4.了解机械能，理解动能、势能的相互转化。
二、重点、难点：
1.物理概念：
功、有用功、额外功、总功，功率，机械效率，机械能，动能、重力势能、弹性势能。
计算包括功，功率，机械效率的大小。
实验是测滑轮组的机械效率。
2.应用计算公式解题，理解不同形式的能的转化。
三、考点分析：
基本知识要求为了解，理解层次
功
和
能
功
1.做功的两个必要因素
√
2.功的单位
√
3.运用功的公式解决有关简单问题
√
功率
1.功率的概念
√
2.功率的单位及单位换算
√
3.运用功率的公式解决有关问题
√
机械效率
1.有用功、额外功、总功
√
2.机械效率
√
3.运用机械效率的公式解决有关问题
√
机械能
1.动能、重力势能、弹性势能
√
2.动能、势能的相互转化
√
基本技能要求为会组装简单的滑轮组。
常考题型：
填空题、选择题、实验题、计算题，常与其他知识综合，分值为10分左右。
知识梳理
1.功：
（1）定义：
力和在力的作用下沿力的方向移动的距离的乘积叫功。
（2）做功的两个必要因素：
力、距离。
（3）公式：
W=Fs
W——功——JF——力——Ns——距离——m
（4）力对物体做功与否的判断方法：
①是不是在力的作用下通过的距离、力与距离的夹角是不是90º。
②在这个力的作用下，物体的能量是否发生了变化。
2.功率：
（1）定义：
物体在单位时间内所做的功叫做功率。
功率是表示物体做功快慢的物理量。
功率大=做功快。
（2）公式：
P——功率——WW——功——Jt——时间——s
（3）单位：
国际单位制单位：
W
其他常用单位：
kW
换算关系：
1kW=103W
（4）导出式：
（5）注意：
功率和功是不同的物理量，功表示能量转化的多少，功率表示能量转化的快慢。
3.机械效率：
注释：
1）对于滑轮组：
若物体对动滑轮的拉力为（如图1、2所示）T，则有：
η===
对于如图1所示的滑轮组，若不计滑轮组摩擦，则有：
η====
其中：
G动——动滑轮所受重力
n——滑轮组绳子的段数
s物——动滑轮（物体）通过的距离
s——动力的作用点通过的距离
2）对于斜面：
η===
其中：
h——斜面高f——摩擦力l——斜面长
注意：
（1）用滑轮组提升重物时，物体越重，滑轮组的机械效率越高；
（2）机械效率是有用功在总功中占的百分比，功率表示物体做功的快慢，二者没有直接联系。
4.机械能：
（1）能：
能是物体一种做功的本领，一种能力，物体不一定正在做功。
（2）机械能：
动能和势能的总称。
①动能：
质量越大，速度越大，动能越大；
②势能：
重力势能：
质量越大，高度越高，重力势能越大；
弹性势能：
同一个物体，弹性形变越大，弹性势能越大。
③转化：
重力做功，重力势能减小；只有重力做功，物体的机械能守恒；
外力对物体做功，物体机械能可能增大；
物体克服摩擦力做功，物体机械能减小。
典型例题
知识点一：
应用计算公式解题
例1：
飞机在喷洒农药时在空中某一高度匀速飞行，则飞机的（）
A.动能保持不变
B.重力势能保持不变
C.机械能保持不变
D.机械能减小
思路分析：
判断某一物体的动能、重力势能是否变化时，不仅要看物体的速度和高度，其质量也要考虑。
在许多问题中物体的质量都是变化的，如果物体的质量变化较明显，就要考虑质量变化带来的能量变化问题；如果物体的质量变化很小或很缓慢，则可认为它的质量不变。
解答过程：
飞机的动能大小由飞机的质量和速度共同决定，飞机的重力势能大小由飞机的质量和高度共同决定，飞机的机械能则由飞机的动能和重力势能共同决定。
题中虽然飞机的飞行速度和高度不变，但是由于飞机不断地将农药喷洒出来，飞机的质量不断减小，所以飞机的动能、重力势能都在不断减小，故其机械能也不断减小。
正确答案：
Ｄ
解题后的思考：
判断一个物体是不是具有能，不是看它在不在做功，而是看它是不是具有做功的本领.机械能的知识与功、运动和力的知识联系较密切，在解决问题时，要求学生将这些知识灵活地运用。
例2：
如图所示，物体重180N，动滑轮重20N，绳重和轴摩擦不计。
在拉力F的作用下，物体正以0.1m/s的速度匀速上升，则：
在人拉绳子运动的50s内
（1）拉力所做的功
（2）克服物体重力所做的功率
（3）使用滑轮组的机械效率
思路分析：
此题考查学生对三个功是否明确：
（1）有用功：
机械克服有用阻力做的功
（2）额外功；机械克服额外阻力做的功
（3）动力功：
动力对机械做的功，也称总功
（4）关系：
W总=W有用+W额外
会对滑轮组进行受力分析，简单应用功，功率，机械效率的公式计算。
解答过程：
（1）绳重和轴摩擦不计时，拉力为F=（G物+G动）/n=（180N+20N）/4=50N，
sF=4sG=4vt=4×0.1m/s×50s=20m，F所做的功W=Fs=50N×20m=1000J是动力功亦即总功。
（2）克服物体重力所做的功W=Fs=G物h=180N×5m=900J是有用功
由P=W/t=900J/50S=18W
（3）使用滑轮组的机械效率
η==900J/1000J=90%
解题后的思考：
绳重和轴摩擦不计时是常考状态，会对滑轮组进行受力分析是简单应用功，功率，机械效率公式计算的前提。
也可用有用功率与总功率之比来计算机械效率。
例3：
物体A在滑轮组拉力F的作用下，1s内沿水平地面匀速移动0.2m。
弹簧测力计的示数如图所示。
不计滑轮重和轴摩擦，则
A.绳子自由端的拉力F=2.2N
B.物体A受到的摩擦力f＝6.6N
C.绳子自由端移动速度v＝0.1m/s
D.滑轮组对物体A做功的功率P＝0.88W
思路分析：
分析滑轮组与物体A水平方向上的受力情况是关键
解答过程：
正确答案：
AD
解题后的思考：
注意区别滑轮（组）水平与竖直使用时的不同，分析物体受力情况是关键。
知识点二：
实验与探究
例4：
如图所示，在粗糙程度相同的接触面上，用大小相等的拉力F，沿不同的方向拉物体运动通过相同的路程s，拉力F做的功分别为Ｗ甲、Ｗ乙、Ｗ丙，则
A.Ｗ丙＞Ｗ甲＞Ｗ乙B.Ｗ丙＞Ｗ乙＞Ｗ甲
C.Ｗ丙＝Ｗ乙＞Ｗ甲D.Ｗ丙＝Ｗ乙＝Ｗ甲
思路分析：
由做功的两个必要因素可得出拉力F大小相等，物体运动通过相同的路程s，所以功相同。
如果只看图同学们是否会觉得W乙最小，W丙最大，其实这是思维定势影响所致。
解答过程：
由W=Fs得出正确答案为D
解题后的思考：
生活经验不同于物理实验探究。
例5：
在探究滑轮组机械效率的实验中，小文连成了如下图的滑轮组并分别测出了实验数据。
钩码
重力G/N
钩码上升
的高度/cm
拉力F/N
绳端移动
的距离s/cm
2.0
10.0
1.0
30.0
（1）滑轮组的机械效率为_______。
（2）实验后小文想：
机械效率还应该与物重有关，并用实验验证了自己的猜想是正确的。
小文的实验方法是_____________________________________。
（3）小文用滑轮组在t秒内匀速提起重为G的物体升高h米（不计绳重和摩擦），若滑轮组的机械效率为η，动滑轮重G动=。
小文的功率P=。
思路分析：
在“测滑轮组机械效率”的实验中，所用滑轮组中动滑轮、定滑轮的个数都是1，看图找到绳子股数为3。
由做功的两个必要因素可以计算总功；由Gh计算出有用功；再计算机械效率的大小。
小文的实验方法是在滑轮组上挂不同数量的钩码，分别测出滑轮组的机械效率并比较等。
操作中应注意：
弹簧测力计应沿竖直向上的方向拉着绳子使钩码做匀速运动。
整理实验数据中还要注意，会用所给的字母表示所求的物理量。
解答过程：
（1）66.7%
（2）在滑轮组上挂不同数量的钩码，分别测出滑轮组的机械效率并比较。
（3）
，
解题后的思考：
同一装置提不同物体时机械效率不同。
整理实验数据中还要注意，会用所给的字母表示所求的物理量。
*例6（难）：
如图所示，金鹏同学为他的妈妈设计了一款颈椎拉伸器，左边滑轮下端是由密度为3×103kg/m3的圆柱体合金块充当配重，它的底面积为5dm2，高为4dm。
右边自由端安放颈圈套在患者的颈部。
当颈部承受拉力为55N时，配重对地面的压强为p1，当颈部承受的拉力为105N时，配重对地面的压强为
，已知p1：
=2：
1，妈妈重600N，忽略绳重和摩擦，g=10N/kg，求：
（1）配重单独放置时对地面的压强；
（2）动滑轮自重；
（3）当配重与地面的压强为零时，妈妈对地面的压力为多少。
思路分析：
金鹏同学为他的妈妈设计了一款颈椎拉伸器，这是滑轮组的实际应用题。
综合了质量和密度知识点，压力和压强知识点，应用了比的关系式解题。
关键是读题后，要分出两种状态，分析物体受力平衡是难点。
解答过程：
（1）G物=mg=ρVg=3.0×103kg/m3×5×4×10-3×10N/kg=600N
因为配重单独放在地面上，所以F压=G物=600N
（2）配重的受力分析如图所示。
∵
∴
①
∵
∴
②
∵配重的受力面积一定，∴
由①②两式可得:
∴
=20N
（3）当配重与地面的压强为零时，人（妈妈）受力如图所示。
解题后的思考：
对综合题首先是化复杂为简单，再对物体进行受力分析。
提分技巧
物理学中有很多反映物理规律的原理、定律及相互关系，每个物理量也有其特定的意义，对概念的正确理解和应用，是解决物理题的一个重要途径。
易混概念：
功、功率与效率，功和能的概念等。
如记忆做功的两个必要因素：
W＝Fs；做功的快慢——功率：
P＝Fv；总功的利用率——机械效率；做功的本领——机械能。
因此运用物理的相关概念作为标准去分析试题所给出的条件和问题，辨别正确和错误而获得正确的结果，这就是概念辨析法的精髓。
例如：
关于功和能的区别，下列说法正确的是（）
A.具有能量的物体一定对外做了功
B.物体具有的能量越大，它做的功一定越多
C.物体做的功越多，它具有的能量就越大
D.物体能够做的功越多，它具有的能就越大
预习导学
登上山顶增加了人的机械能，这些能是由什么转化而来的？
人体的化学能。
乒乓球从高处自由下落，经地板反弹后再跳起。
针对这一现象分析下列问题：
①在这一过程中动能和势能的相互转化情况?
②为什么跳起的高度总比原来下落的高度低?
③怎样抛出乒乓球才能使它弹跳到高于抛出时的位置？
同步练习（答题时间：
45分钟）
一、单项选择题
1.一个人先后用大小相同的力沿水平方向拉木箱，使木箱分别在光滑和粗糙的两种不同的水平地面上前进相同的距离，关于拉力所做的功，下列说法中正确的是（）
A.在粗糙地面上做功较多
B.在光滑地面上做功较多
C.两次做功一样多
D.条件不足，无法比较两次做功的多少
2.斜面是一种简单机械，生活中经常用到它，工人师傅小波和小新分别用如图甲、乙所示两种方法将两样不同的物体搬上车，下列说法中正确的是（）
A.甲方法不可以省力，但能省功
B.甲方法可以省力，也能省功
C.乙方法可以省力，但不能省功
D.乙方法可以省力，也能省功
3.某人骑着一辆普通自行车，在普通的公路上以某一速度匀速行驶，若人和车所受的阻力为20N，则通常情况下，骑车人消耗的功率最接近于（）
A.1WB.10WC.100WD.1000W
4.某人用50N的力将重为30N的铅球抛到7m远处，这个人对铅球做的功为（）
A.350JB.210JC.0D.无法计算
5.利用如图所示装置将重为100N的物体匀速从斜面的底端拉到顶端，已知斜面的长是5m，高是2m，拉力为F=50N，则该装置的机械效率为（）
A.40%B.50%C.80%D.100%
6.用规格相同的滑轮安装成甲、乙两个滑轮组提升重物，如图所示，已知
，
，动滑轮重
，滑轮与轴的摩擦忽略不计，设甲的机械效率为
，乙的机械效率为
，则下列关系正确的是（）
A.
B.
C.
D.
7.物体A在拉力作用下沿同一水平面匀速运动了一段距离s，如图所示，试比较拉力
及拉力所做的功
的大小（滑轮重、绳重及绳与滑轮间摩擦不计）（）
A.
B.
C.
D.
8.司机开车上坡前，往往加大油门，以提高汽车的速度，这是为了（）
A.增大动能B.增大势能C.增大惯性D.减小阻力
9.甲、乙两物体在同一水平面上以相同的速度运动，甲物体的质量大于乙物体的质量，则（）
A.甲的动能比乙的大，重力势能比乙的小
B.甲的动能和重力势能都比乙的大
C.甲的动能比乙的小，重力势能比乙的大
D.甲的动能和重力势能都比乙的小
10.下列现象中，属于动能转化为重力势能的是（）
A.爆竹腾空而起B.水从高处落下
C.正从地面弹起的皮球D.在水平地面上匀速行驶的汽车
11.将一支有弹力后盖的圆珠笔按在桌面上，松开手，会发现圆珠笔将竖直向上跳起。
下列是圆珠笔从松手到上升至最高点的过程中有关能量转化的分析，正确的是（）
A.动能——重力势能——弹性势能
B.内能——动能——重力势能
C.弹性势能——动能——重力势能
D.动能——重力势能——内能
12.庐山以秀美的风景闻名于世，唐代大诗人李白在《望庐山瀑布》一诗中写道“日照香炉生紫烟，遥看瀑布挂前川，飞流直下三千尺，疑是银河落九天。
”从物理学的角度来看，对这首诗的理解错误的是（）
A.形成“烟”的过程是吸热过程
B.“烟”是液化形成的
C.“飞流直下”的水的动能在增加
D.“飞流直下”的水的重力势能在减小
二、填空题
1.一辆车开进了泥潭中，司机取来一个动滑轮欲将汽车从泥潭中拉出，如图所示，若司机用750N的拉力在5s内将车水平拉动1m，那么司机所做的功是J，司机做功的功率是W。
2.如图所示，用滑轮组匀速提起重1200N的货物，绳子自由端的拉力为450N，当货物被提升2m时，拉力做的功是J，机械效率是。
3.如图是研究小球动能与小球质量和速度关系的实验装置示意图，表中记录了用甲、乙两球分别进行实验的数据，由表中数据可知：
甲球的动能（选填“大于”“小于”或“等于”）乙球的动能；在质量和速度两个物理量中，对动能影响较大的是。
小球
小球质量
小球碰撞物体
时的速度
物体
被推动的距离
甲球
乙球
4.被按入水槽中的皮球浸没在水中，放手后，皮球浮上水面，在上浮的过程中，皮球的动能，重力势能，机械能；水的机械能（以上均选填“增大”“减小”或“不变”）。
三、计算题：
1.用如图所示的滑轮组吊起重物，不计绳重及摩擦。
（1）当物重为150N时，绳端所用的拉力是60N，求此时滑轮组的机械效率是多少？
（2）当所吊重物为300N，10s内重物被匀速提高2m时，绳端拉力做功的功率为多少？
2.在某建筑工地上，为了搬运建筑材料，常采用如下图所示的简单机械，示意图中滑轮A与滑车连接，滑轮D固定在地面塔架上，钢丝绳拉力F由电动机提供，此滑轮组在1min内将质量为0.45t的建筑材料匀速提升12m，拉力F所做的功为
。
（钢丝绳重和摩擦不计，g取10N/kg），求：
（1）滑轮组的机械效率。
（2）钢丝绳拉动的速度。
（3）根据已知条件，再提出一个有关的问题并计算（上述已计算出的物理量除外）
试题答案
一、
1.C2.C3.C4.D5.A6.A7.C8.A
9.B10.A11.C12.B
二、
1.1500；3002.2700；88.9%3.小于；速度
4.增大；增大；增大；减小
三、
1.
（1）83.3%
（2）66W
2.
（1）75%
（2）0.6m/s
（3）滑车上升的速度是多少？
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