沪科版物理八年级第九章《机械与人》同步试题7.docx
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沪科版物理八年级第九章《机械与人》同步试题7
功和能
一、功：
1、力学里所说的功包括两个必要因素：
一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。
2、不做功的三种情况：
有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。
3、力学里规定：
功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。
公式：
W=FS
4、功的单位：
焦耳，1J=1N·m。
5、应用功的公式注意：
①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；②公式中S一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。
③功的单位“焦”（牛·米=焦），不要和力和力臂的乘积（牛·米，不能写成“焦”）单位搞混。
二、功的原理：
1、内容：
使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功；即：
使用任何机械都不省功。
2、说明：
（请注意理想情况功的原理可以如何表述？
）
①功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。
②功的原理告诉我们：
使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。
③使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。
④我们做题遇到的多是理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）理想机械：
使用机械时，人们所做的功（FS）=直接用手对重物所做的功（Gh）
3、应用：
斜面
①理想斜面：
斜面光滑
②理想斜面遵从功的原理；
③理想斜面公式：
FL=Gh其中：
F：
沿斜面方向的推力；L：
斜面长；G：
物重；h：
斜面高度。
如果斜面与物体间的摩擦为f，则：
FL=fL+Gh；这样F做功就大于直接对物体做功Gh。
三、机械效率：
１、有用功：
定义：
对人们有用的功。
公式：
W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总
斜面：
W有用=Gh
2、额外功：
定义：
并非我们需要但又不得不做的功
公式：
W额=W总－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）
斜面：
W额=fL
3、总功：
定义：
有用功加额外功或动力所做的功
公式：
W总=W有用＋W额=FS=W有用／η
斜面：
W总=fL+Gh=FL
4、机械效率：
①定义：
有用功跟总功的比值。
②公式：
斜面：
定滑轮：
动滑轮：
滑轮组
③有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。
④提高机械效率的方法：
减小机械自重、减小机件间的摩擦。
5、机械效率的测量：
①原理：
②应测物理量：
钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S
③器材：
除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。
④步骤：
必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：
保证测力计示数大小不变。
⑤结论：
影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：
A动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。
B提升重物越重，做的有用功相对就多。
C摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。
绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。
四、功率：
1、定义：
单位时间里完成的功
2、物理意义：
表示做功快慢的物理量。
3、公式：
=Fv
4、单位：
主单位W常用单位kWmW
5、机械效率和功率的区别：
功率和机械效率是两个不同的概念。
功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。
五、机械能
（一）、动能和势能
1、能量：
一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能
理解：
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。
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”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。
2、知识结构：
3、探究决定动能大小的因素：
① 猜想：
动能大小与物体质量和速度有关；
2实验研究：
研究对象：
小钢球方法：
控制变量；
？
如何判断动能大小：
看小钢球能推动木快做功的多少
？
如何控制速度不变：
使钢球从同一高度滚下，则到达斜面底端时速度大小相同；
？
如何改变钢球速度：
使钢球从不同同高度滚下；
③分析归纳：
保持钢球质量不变时结论：
运动物体质量相同时；速度越大动能越大；
保持钢球速度不变时结论：
运动物体速度相同时；质量越大动能越大；
④得出结论：
物体动能与质量和速度有关；速度越大动能越大，质量越大动能也越大。
4、机械能：
动能和势能统称为机械能。
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。
（二）、动能和势能的转化
1、知识结构：
2、动能和重力势能间的转化规律：
①质量一定的物体，如果加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能；
②质量一定的物体，如果减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能；
3、动能与弹性势能间的转化规律：
①如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能；
②如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。
4、动能与势能转化问题的分析：
⑴首先分析决定动能大小的因素，决定重力势能（或弹性势能）大小的因素——看动能和重力势能（或弹性势能）如何变化。
⑵还要注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大——如果除重力和弹力外没有其他外力做功（即：
没有其他形式能量补充或没有能量损失），则动能势能转化过程中机械能不变。
⑶题中如果有“在光滑斜面上滑动”则“光滑”表示没有能量损失——机械能守恒；“斜面上匀速下滑”表示有能量损失——机械能不守恒。
（三）、水能和风能的利用
1、知识结构：
2、水电站的工作原理：
利用高处的水落下时把重力势能转化为动能，水的一部分动能转移到水轮机，利用水轮机带动发电机把机械能转化为电能。
练习：
☆水电站修筑拦河大坝的目的是什么？
大坝为什么要设计成上窄下宽？
答：
水电站修筑拦河大坝是为了提高水位，增大水的重力势能，水下落时能转化为更多的动能，通过发电机就能转化为更多的电能。
六、分子热运动：
1、物质是由分子组成的。
分子若看成球型，其直径以10-10m来度量。
2、一切物体的分子都在不停地做无规则的运动
①扩散：
不同物质在相互接触时，彼此进入对方的现象。
②扩散现象说明：
A分子之间有间隙。
B分子在做不停的无规则的运动。
③课本中的装置下面放二氧化氮这样做的目的是：
防止二氧化氮扩散被误认为是重力作用的结果。
实验现象：
两瓶气体混合在一起颜色变得均匀，结论：
气体分子在不停地运动。
④固、液、气都可扩散，扩散速度与温度有关。
⑤分子运动与物体运动要区分开：
扩散、蒸发等是分子运动的结果，而飞扬的灰尘，液、气体对流是物体运动的结果。
3、分子间有相互作用的引力和斥力。
七、内能：
1、内能：
物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。
2、物体在任何情况下都有内能：
既然物体内部分子永不停息地运动着和分子之间存在着相互作用，那么内能是无条件的存在着。
无论是高温的铁水，还是寒冷的冰块。
3、影响物体内能大小的因素：
①温度：
在物体的质量，材料、状态相同时，温度越高物体内能越大。
②质量：
在物体的温度、材料、状态相同时，物体的质量越大，物体的内能越大。
③材料：
在温度、质量和状态相同时，物体的材料不同，物体的内能可能不同。
④存在状态：
在物体的温度、材料质量相同时，物体存在的状态不同时，物体的内能也可能不同。
4、内能与机械能不同：
机械能是宏观的，是物体作为一个整体运动所具有的能量，它的大小与机械运动有关
内能是微观的，是物体内部所有分子做无规则运动的能的总和。
内能大小与分子做无规则运动快慢及分子作用有关。
这种无规则运动是分子在物体内的运动，而不是物体的整体运动。
5、热运动：
物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动。
温度越高扩散越快。
温度越高，分子无规则运动的速度越大。
八、内能的改变：
1、内能改变的外部表现：
物体温度升高（降低）——物体内能增大（减小）。
物体存在状态改变（熔化、汽化、升华）——内能改变。
反过来，不能说内能改变必然导致温度变化。
（因为内能的变化有多种因素决定）
2、改变内能的方法：
做功和热传递。
A、做功改变物体的内能：
①做功可以改变内能：
对物体做功物体内能会增加。
物体对外做功物体内能会减少。
②做功改变内能的实质是内能和其他形式的能的相互转化
③如果仅通过做功改变内能，可以用做功多少度量内能的改变大小。
（Ｗ＝△Ｅ）
④解释事例：
图15.2-5甲看到棉花燃烧起来了，这是因为活塞压缩空气做功，使空气内能增加，温度升高，达到棉花燃点使棉花燃烧。
钻木取火：
使木头相互摩擦，人对木头做功，使它的内能增加，温度升高，达到木头的燃点而燃烧。
图15.2-5乙看到当塞子跳起来时，容器中出现了雾，这是因为瓶内空气推动瓶塞对瓶塞做功，内能减小，温度降低，使水蒸气液化凝成小水滴。
B、热传递可以改变物体的内能。
①热传递是热量从高温物体向低温物体或从同一物体的高温部分向低温部分传递的现象。
②热传递的条件是有温度差，传递方式是：
传导、对流和辐射。
热传递传递的是内能（热量），而不是温度。
③热传递过程中，物体吸热，温度升高，内能增加；放热温度降低，内能减少。
④热传递过程中，传递的能量的多少叫热量，热量的单位是焦耳。
热传递的实质是内能的转移。
C、做功和热传递改变内能的区别：
由于它们改变内能上产生的效果相同，所以说做功和热传递改变物体内能上是等效的。
但做功和热传递改变内能的实质不同，前者能的形式发生了变化，后者能的形式不变。
D、温度、热量、内能区别：
△温度：
表示物体的冷热程度。
温度升高——→内能增加
不一定吸热。
如：
钻木取火，摩擦生热。
△热量：
是一个过程。
吸收热量不一定升温。
如：
晶体熔化，水沸腾。
内能不一定增加。
如：
吸收的热量全都对外做功，内能可能不变。
△内能：
是一个状态量
内能增加不一定升温。
如：
晶体熔化，水沸腾。
不一定吸热。
如：
钻木取火，摩擦生热
☆指出下列各物理名词中“热”的含义：
热传递中的“热”是指：
热量热现象中的“热”是指：
温度
热膨胀中的“热”是指：
温度摩擦生热中的“热”是指：
内能（热能）
九、热量：
1、比热容：
⑴定义：
单位质量的某种物质温度升高（降低）1℃时吸收（放出）的热量。
⑵物理意义：
表示物体吸热或放热的本领的物理量。
⑶比热容是物质的一种特性，大小与物体的种类、状态有关，与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。
⑷水的比热容为4.2×103J（kg·℃）表示：
1kg的水温度升高（降低）1℃吸收（放出）的热量为4.2×103J
⑸水常调节气温、取暖、作冷却剂、散热，是因为水的比热容大
2、计算公式：
Ｑ吸＝Ｃm（t－t0），Ｑ放＝Ｃm（t0－t）
3、热平衡方程：
不计热损失Ｑ吸＝Ｑ放
十、内能的利用、热机
（一）、内能的获得——燃料的燃烧
燃料燃烧：
化学能转化为内能。
（二）、热值
1、定义：
1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。
2、单位：
J/kg
3、关于热值的理解：
① 对于热值的概念，要注重理解三个关键词“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。
1kg是针对燃料的质量而言，如果燃料的质量不是1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不是热值。
某种燃料：
说明热值与燃料的种类有关。
完全燃烧：
表明要完全烧尽，否则1kg燃料化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。
②热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小，也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。
3、公式：
Q＝mq（q为热值）。
实际中，常利用Q吸＝Q放即cm（t-t0）=ηqm′联合解题。
4、酒精的热值是3.0×107J/kg，它表示：
1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J。
煤气的热值是3.9×107J/m3，它表示：
1m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J。
5、火箭常用液态氢做燃料，是因为：
液态氢的热值大，体积小便于储存和运输
6、炉子的效率：
① 定义：
炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。
② 公式：
η=Q有效/Q总=cm（t-t0）/qm′
（三）、内能的利用
1、内能的利用方式：
⑴利用内能来加热；从能的角度看，这是内能的转移过程。
⑵利用内能来做功；从能的角度看，这是内能转化为机械能。
2、热机：
定义：
利用燃料的燃烧来做功的装置。
能的转化：
内能转化为机械能
蒸气机——内燃机——喷气式发动机
3、内燃机：
将燃料燃烧移至机器内部燃烧，转化为内能且利用内能来做功的机器叫内燃机。
它主要有汽油机和柴油机。
4、内燃机大概的工作过程：
内燃机的每一个工作循环分为四个阶段：
吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
在这四个阶段，吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的，而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程，是由内能转化为机械能。
另外压缩冲程将机械能转化为内能。
5、热机的效率：
热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。
公式：
η=W有用/Q总=W有用/qm
提高热机效率的途径：
使燃料充分燃烧尽量减小各种热量损失机件间保持良好的润滑、减小摩擦。
6、汽油机和柴油机的比较：
汽油机
柴油机
不
同
点
构造：
顶部有一个火花塞。
顶部有一个喷油嘴。
吸气冲程
吸入汽油与空气的混合气体
吸入空气
点燃方式
点燃式
压燃式
效率
低
高
应用
小型汽车、摩托车
载重汽车、大型拖拉机
相同点
冲程：
活塞在往复运动中从汽缸的一端运动到另一端。
一个工作循环活塞往复运动2次，曲轴和飞轮转动2周，经历四个冲程，做功1次。
十一、能量守恒定律
1、自然界存在着多种形式的能量。
尽管各种能量我们还没有系统地学习，但在日常生活中我们也有所了解，如跟电现象相联系的电能，跟光现象有关的光能，跟原子核的变化有关的核能，跟化学反应有关的化学能等。
2、在一定条件下，各种形式的能量可以相互转化和转移（列举学生所熟悉的事例，说明各种形式的能的转化和转移）。
在热传递过程中，高温物体的内能转移到低温物体。
运动的甲钢球碰击静止的乙钢球，甲球的机械能转移到乙球。
在这种转移的过程中能量形式没有变。
3、在自然界中能量的转化也是普遍存在的。
小朋友滑滑梯，由于摩擦而使机械能转化为内能；在气体膨胀做功的现象中，内能转化为机械能；在水力发电中，水的机械能转化为电能；在火力发电厂，燃料燃烧释放的化学能，转化成电能；在核电站，核能转化为电能；电流通过电热器时，电能转化为内能；电流通过电动机，电能转化为机械能。
4、能量守恒定律：
能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
能量的转化和守恒定律是自然界最普遍的、最重要的定律之一。
例题分析一：
例1．一个同学用120N的力，将一个4N重的足球踢到25m远处，对于他踢球时做功的情况，下列说法正确的是
A．做功3000JB．做功100JC．没有做功D．做了功，但无法计算做功多少
【分析与解】功包含两个必要因素，一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过的距离，人用了120N力踢球时，脚给球瞬间作用力是120N，但在这一时间内球随脚移动的距离并不知道，所以求不出人到底做了多少功，故选D．
例2．几个同学爬杆比赛时，要比较谁的功率大，分别需要哪些测量仪器和测出哪些物理量？
答案：
（1）用体重计测体重，用秒表测时间，用长杆和卷尺测高度。
（2）用体重计测体重，用秒表测时间。
（要求爬过同样的高度）
（3）用体重计测体重，用长杆和卷尺测高度。
（要求同时开始，同时停止）
例3．小红学过“机械效率”后，产生了一个疑问：
“机械的机械效率越高是否越省力？
”针对这个问题，小红借了一个弹簧测力计，利用家
中“案板”和茶杯做了以下实验：
实验次数
测量项目
一
二
三
四
重力G/N
5
5
5
5
高度h/m
0.1
0.15
0.2
0.25
有用功W有/J
（）
0.75
1
1.25
拉力F/N
1.6
2.2
2.7
3.1
移动距离S/m
0.5
0.5
0.5
0.5
总功W总/J
（）
1.1
1.35
1.55
机械效率η
（）
68%
（）
81%
①把杯子放在塑料袋中，往杯子中加入适量的水，用弹簧测力计测得杯子和水的重力G。
②用“案板”作斜面，如图9所示。
通过弹簧测力计将水杯匀速拉上斜面。
③分别测出拉力F、杯子移动的距离S和升高的高度h。
④改变斜面的高度，做4次实验，记录实验数据如右表：
（1）计算并将数据填入表中4个空格中。
（2）小红的疑问是否得到了解决？
分析实验数据，能得出什么结论？
.
（3）完成上面实验后，小红又产生一个猜想：
“如果减小斜面摩擦，可以提高斜面的机械效率”。
①请你用所学的知识，说明小红的猜想是否正确。
②请你设计一个实验，进一步证明你对小红的猜想的判断:
.
答案：
（1）0.50.863%74%
（2）解决了小红的疑问。
使用斜面的机械效率越高不是越省力。
（3）①小红的猜想是正确的。
有用功一定时，减小摩擦力就减少了额外功，从而减少了总功，提高了机械效率。
②a.保持斜面倾角不变，在斜面（案板）表面铺不同材料（如纸、玻璃、毛巾等）改变摩擦；b.将水杯沿斜面提升一定高度或沿斜面移动一定距离分别求出各次的机械效率。
例4．图是某轻轨车站的设计方案示意图，该图表明与站台前后连接的轨道都有一个小坡度．请说明这种设计可能节能的理由________________
_________________________________________________________________．
【分析与解】由于列车质量很大，启动过程需要消耗巨大的能量，而进站时却不得不通过制动将已获得的巨大的动能白白消耗掉．显然，本题中“坡顶车站”的设计方案能有效地减少列车进、出站时的能量损耗：
上坡进站时，列车的动能转化为势能，下坡出站时，列车的势能转化为动能．
例5．某城市高架桥工程建设，为兼顾城市发展文化遗产保护，需将一栋古建筑平移．在平移过程中，施工人员先在古建筑四周深挖，把古建筑连同地基挖起．然后在地基下铺设平行轨道，如图4—13所示．再用四个推力均为8×105N的千斤顶同时推动古建筑沿轨道缓慢滑动50m，在新地点安放、固定、复原．问：
（1）在古建筑平移过程中，四个千斤顶一共对古建筑做多少功？
（2）若使用电动机通过滑轮组移动古建筑，已知电动机对滑轮组做功的功率为80kW，滑轮组的机械效率为80%，古建筑移动的速度是多大？
【分析与解】由于四个千斤顶的推力F以及古建筑平移的距离s都已给出，因此根据功的计算式不难求出千斤顶一共对古建筑做的功W．在使用滑轮组移动古建筑时，这个功也是滑轮组的有用功W有，这是解决问题的关键．根据滑轮组的机械效率η和功率P的表达式即可求得古建筑平移的时间t，最后由速度公式求出移动的速度v．
（1）W=4Fs=4×8×105N×50m=1.6×108J．
（2）根据η=W有/W总得W总=W有/W有=2×108J，
又P=W总/t得t=W总/P=2.5×103s，故古建筑移动的速度v=s/t=0.02m/s．
练习一
一、单选题
１．如图所示，甲、乙两同学用两种不同姿势挑着同样重的行李，则
A．甲同学手施加的力较大，肩上受到的压力较大
B．乙同学手施加的力较大，肩上受到的压力较大
C．甲同学手施加的力较大，肩上受到的压力较小
D．乙同学手施加的力较小，肩上受到的压力较小
2．如图所示，杠杆处于平衡状态若，此时在杠杆两边的钩码下各再挂一个质量相等的钩码，那么杠杆将
Ａ．仍然平衡B．右端下沉C．左端下沉D．无法判断
3．一人重为Ｇ，利用如图装置拉自己匀速上升，则人的拉力至少为（ ）
A．Ｇ B．Ｇ／2C．Ｇ／３D．无法判断
4．小明在进行某小制作时，需要剪一块白铁皮，最好是选用图所示剪刀中的
5．下列说法正确的是
A．作用在物体上的力大的，做功一定多
B．物体通过的路程多，做功一定多
C．机械功率越大，做功一定多
D．作用在物体上的力越大，在力的方向移动距离越大，则做功越多
二、填空题
6．一运动员将排球扣落着地后又弹起来，在弹起（球恢复原状）的过程中，是________能转化为_________能，又转化为_________能．
7．有一台机器的功率是500W，10s内做_______J的功；若要使此机器做1000J的功，需用_______s．
8．如图是一种水龙头的示意图，打开水龙头，用手堵住出水口，手指会感到很大的压力，而轻旋旋柄，就可压住进水口，将水堵住，
水龙头利用了_________和_________两种简单机械．
9．一个动滑轮把重200N的重物升高2m，所用拉力是125N，则有用功是________J，总功是________，额外功是_______J，此滑轮组的机械效率是________．
10．正常人的心脏推动血液流动的功率约为1.5W，那么在一天时间内心脏做功________J，这些功可把一个质量为60kg的人匀速举高______m．（g取10N／kg）
三、作图题
11．指出图中各杠杆的支点（用宇母O表示），并画出各图中F1、F2的力臂L1、L2．
四、计算题
12．某同学用一个距离手3m高的定滑轮拉住重100N的物体，从滑轮正下方沿水平方向移动4m，，若不计绳重和摩擦，他至少做了多少功？
13．如图所示，某矿产工人用200N的水平拉力抓紧绳子的一端，沿水平地面匀速向右运动，10s内将矿井里质量为32kg的物体提升4m，根据题给条件，请你计算出与本题相关的5个物理量，要求写出简要的说明和计算结果（g取10N/kg）．
14．某同学乘坐出租车在平直公路上匀速行驶，出租车的牵引力为3×103N，右表为他乘车达到目的地时的车费发票，求：
（1）出租车行驶速度；
（2）出租车发动机的功率．
质量m/kg
步距s/m
腿长l/m
时间t/s
50
0.50
0.65
100
15．你思考过“人在水平路面上前进时是否要克服重力做功”这个问题吗？
有同学对此进行了研究．他通过查阅资料得知，人体的重心大约位于肚脐上方2寸、脊椎前1寸处，人只要走路，其重心就必然会发生上下位置的变化，重心升高就需要克服重力做功．假设人在正常走路时，重心在人体中的位置近似不变，他行走了100m，有关测量数据如下表（表中的步距是指跨出每一步两脚之间的距离）：
（1）该同学注意到，当自己的前脚跨出时重心会下降，而后脚收起时重心会升高，则他每走一步，自己的重心会下降或升高多少米？
（2）他行走100m需要克服重力做多少功？
克服重力做功的功率多大？
（3）通过分析，你认为人在水平路面上通过走
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