新希望《功和机械能》复习知识总结.docx
《新希望《功和机械能》复习知识总结.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新希望《功和机械能》复习知识总结.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
新希望《功和机械能》复习知识总结
新希望《功和机械能》复习知识总结
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。
巩固：
☆某同学踢足球，球离脚后飞出10m远，足球飞出10m的过程中人不做功。
（原因是足球靠惯性飞出）。
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。
把一个鸡蛋举高1m，做的功大约是0．5J。
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。
通常用百分数表示。
某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。
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：
4．单位：
主单位W；常用单位kWmW马力。
换算：
1kW=103W1mW=106W1马力=735W。
某小轿车功率66kW，它表示：
小轿车1s内做功66000J。
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。
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：
看小钢球能推动木块做功的多少。
·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。
物体
质量m/kg
速度v/（m．s-1）
动能E/J
牛
约600
约0．5
约75
中学生
约50
约6
约900
练习：
☆上表中给出了一头牛漫步行走和一名中学生百米赛跑时的一些数据：
分析数据，可以看出对物体动能大小影响较大的是速度。
你判断的依据：
人的质量约为牛的1/12，而速度约为牛的12倍，此时动能为牛的12倍，说明速度对动能影响大。
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？
《功和机械能》复习指导
能量的概念很抽象，但各种机械功的现象非常具体，因此在学习本章知识时应注意两点：
一是加强实验探究活动，感受研究物理问题的过程和方法。
在本章教材中，物理规律形成的过程经常采用的是“控制变量法”。
如：
功率概念的形成过程，决定动能（势能）大小的因素等物理规律的得到，都是采用“控制变量法”来进行研究的。
二是注重与生活实际的联系，及时将所学的知识应用于生活。
一、理解做功的两个必要因素
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。
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：
。
在国际单位制中，功的单位是焦耳，简称焦，符号是J。
我们要注意不做功的三种情况：
⑴物体受力，但物体没有在力的方向上通过距离，此情况叫“劳而无功”。
⑵物体移动了一段距离，但在此运动方向上没有受到力的作用（如物体因惯性而运动），此情况叫“不劳无功”。
⑶物体既受到力，又通过一段距离，但两者方向互相垂直（如起重机吊起货物在空中沿水平方向移动），此情况叫“垂直无功”。
例1 某人用20N的力将重为15N的球推出去后，球在地面上滚动了10m后停下来，这个人对球所做的功为（）
A．0JB．200JC．150JD．条件不足，无法计算
例2 举重运动员在比赛时，第一阶段把杠铃拿起并举过头顶，第二阶段使杠铃在空气中静止3s。
关于运动员对杠铃做功的情况，下列说法中正确的是
A．在第一阶段内做了功
B．在第二阶段内做了功
C．在两个阶段内一直都在做功
D．在两个阶段内一直都没有做功
二、正确理解功率的含义
功率是表示做功快慢的物理量。
功率和功是两个不同的概念，做功多不一定做功快；反之，做功快不一定做功多。
功率大，表示单位时间内做功多。
从公式
可知，相同的时间内做功多的，功率大；做相同的功，所用时间少的，功率大。
在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是W，1W=1J/s。
由
得
。
物体在拉力
的作用下，以速度
沿拉力的方向做匀速直线运动，则拉力做功的功率等于力与物体速度的乘积。
在功率
一定时，力
与速度
成反比。
汽车爬坡时，司机采取换挡的办法减小速度，以获得较大的牵引力。
例3 一名举重运动员在3s内把质量为100kg的杠铃举高1．8m，则此过程中该运动员做功的功率是W。
（g取10N/kg）
例4 甲、乙两辆功率相等的汽车，如果在相等的时间内匀速通过的距离之比s甲：
s乙=2：
1，那么（ ）
A．两辆汽车的牵引力F甲：
F乙=1：
2
B．两辆汽车的牵引力F甲：
F乙=2：
1
C．两辆汽车做的功之比W甲：
W乙=1：
2
D．两辆汽车做的功之比W甲：
W乙=2：
1
三、正确理解机械能
一个物体能够做功，我们就说它具有能。
“能够做功”指物体具有做功的本领，物体不一定正在做功。
一个物体能够做的功越多，具有的能量越大。
动能和势能都属于机械能。
动能是物体运动时具有的能量；动能的大小与物体的质量和速度有关。
势能是存储着的能量，当物体被举高或发生形变时，它们便具有势能。
重力势能的大小与物体的质量和高度有关；弹性势能的大小与物体发生弹性形变的大小有关。
它们虽然是两种不同形式的能量，但都属于机械能，或者说动能和势能是机械能的两种表现形式。
一个物体可以既有动能，又有势能。
物体在运动过程中，其速度、高度、弹性形变都可能发生变化，这时就可能伴随着能量的转化。
不同形式的机械能是可以相互转化的，即：
动能和重力势能之间可以相互转化，动能和弹性势能之间可以相互转化，重力势能和弹性势能之间也可以相互转化。
例5 跳伞运动员在匀速下落过程中，下列说法正确的是（ ）
A．势能增大，动能减小，机械能不变
B．势能减小，动能不变，机械能减小
C．势能减小，动能增大，机械能不变
D．势能增大，动能不变，机械能增大
例6 小明为了探究动能的大小与哪些因素有关，他设计了如图甲、乙所示的实验。
让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面分别从A处和B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图甲所示。
让不同质量的两个小球沿同一光滑斜面分别从B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示，则（ ）
A．要探究动能与物体速度的关系应选用甲图，因为质量相同，速度相同
B．要探究动能与物体速度的关系应选用甲图，因为质量相同，速度不同
C．要探究动能与物体质量的关系应选用乙图，因为速度相同，质量相同
D．要探究动能与物体质量的关系应选用乙图，因为速度相同，质量不同
新希望《功与机械能》测试题
一、选择题
1．如图所示的四种情景中，其中力对物体没有做功的是（）
A．火箭腾空而起的推力B．叉车举起重物的举力
C．人推石头未动时的推力D．马拉木头前进的拉力
2．在举重比赛时，一运动员在第一阶段把150kg的杠铃很快举过头顶，第二阶段使杠铃在空中停留3s。
下列关于运动员对杠铃做功的说法，正确的是（）
A．他在第一阶段内没做功．B．他在第二阶段内没做功．
C．他在两个阶段内都没做功．D．他在两个阶段内都做了功．
3．如图所示的四幅图是小新提包回家的情景，小新提包的力不做功的是（）
4．如图中的工具属于省力杠杆的是（）
5．如图是某建筑工地的塔吊正在吊起一根钢梁，图中的配重物是为了（）
A．美观．
B．确保塔吊不会翻倒．
C．减少塔吊所吊重物的重力．
D．增大塔吊的机械效率．
6．如图表示出了人的前臂曲肘时的情况，并标出了支点的位置．当手握重物时，肌肉受到的拉力约是物重的8倍．由此可看出人的这一肌肉杠杆属于（）
A．省力杠杆B．费力杠杆
C．不省力也不省距离的杠杆D．既省力又可省距离杠杆
7．如图所示，一根轻质木杆，A端细线下所挂50N的重物静止在水平地面上．当在B点；加竖直向下的力为30N作用时，木杆恰能在水平位置处于平衡状态，此时细线竖直．巳知OA=15cm，OB=5cm，用重物对水平地面的压力为（）
A．80N．B60N．C40N．D20N
8．如图所示的轻质杠杆，AO小于BO．在A，B两靖悬挂重物G1和G2后杠杆平衡．若将G1和G2同时向支点O移动相同的距离，则（）
A．杠杆仍保持平衡。
B．杠杆的A端向下倾斜。
C．杠杆的B端向下倾斜。
D．无法判断。
9．如图所示，是工人师傅往高处运送货物的两种方法．物重均为500N，滑轮重均为10N，不计摩擦和绳重，下列说法正确的是（）
A．甲图中的拉力等于乙图中的拉力．
B．甲图中的拉力小于乙田中的拉力．
C．甲图中的机械效率小于乙图中的机械效率．
D．甲图中的机械效率大于乙图中的机械效率．
10．如图所示，在水平拉力F的作用下使物体m，沿水平地面作匀速直线运动，若滑轮与绳子质量及摩擦不计，巳知物体m与地面间的摩擦力为10N，物体m运动的速度为2m/s，那么关于拉力F的大小和拉力的功率P的大小，下列说法中正确的是（）
A．拉力F的大小为20N。
B．拉力F的大小为10N。
C．拉力的功率P的大小为20W。
D．拉力的功率P的大小为10W。
11．如图所示的滑轮组，将重为10N的物体匀速提升0.1m，拉力F=6N，在这一过程中，下列说法正确的是（）
A．所做的有用功为1.2J，B．所做的额外功为0.5J
C．所做的总功为1.2J．D．此滑轮组的机械效率为50％．
12．工人用如图所示的滑轮组提升重物，在10s内将质量为100kg的物体匀速提升2m．已知工人向上的拉力为480N，则下面说法中错误的是（）
A．绳子自由端被拉下6m．
B．工人所做的有用功是1960J，总功是2880J．
C．工人做功的功率是288W．D．滑轮组的机械效率为51％．
13．用右图所示的滑轮组匀速提升600N的重物时,人手实际需提供的拉力应该（）
A．小于200NB．等于200N
C．大于200ND．大于300N
14．对如图所示的装置（不计摩捧），下列说法中正确的是（）
A．用此装置提升重物时，既可省力也可省功．
B．用此装置提升重物时，省力的多少完全由滑轮的个数决定．
C．若增加被提升重物的总重，该装置机械效率不变．
D．若减少被提升重物的总重，诚装置机械效率减少
15．一小孩从公园中的滑梯上加速滑下，对于其机械能的变化情况，下列说法中正确的是（）
A．重力势能减小，动能不变，机械能减小．
B．重力势能减小，动能增加，机械能减小．
C．重力势能减小，动能增加，机械能增加．
D．重力势能减小，动能增加，机械能不变，
16．中国跳水队被人们称为“梦之队’，如图是跳水运动员跳水时的情景，运动员在离开跳板到落入水的过程中（）
A．运动员的动能一直增大，机械能不变．
B．运动员的重力势能一直减小，机械能减小．
C．运动员的动能先减小后增大，机械能不变．
D．运动员的重力势能先减小后增大，机械能增大．
二、选择题
1．某空降兵在空中匀速下降的过程中，他的动能______，势能_______，机械能______。
（填“增大”或“减小”“不变”）
2．如何有效地提高能量利用率是人类所面临的一项重要任务。
下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．请你说明这种设计可以节能的理由。
_______________________________
3．我们可以用两种方法来判断物体做功的快慢，如图表示用挖掘机挖土与人力挖土做功的快慢不同，它所用的判断方法是：
做功时间相同，比较做功多少，另一种的判断方法是________相同，比较_____________。
4．如图所示，物体A重G=940N．动滑轮重G1=160N，用力F将物体A以1m/s的速度匀速竖直提升，若不计绳重和摩擦．拉力F的大小是_______N．此装置的机械效率是_______。
拉力F在10s内所做的功是_________J。
5．小明同学学习简单机械后，对各种剪刀进行了搜集调查，形成了下列调查表．请你将表中内容补充完整，并分析、比较，归纳得出结论。
6．如图所示，是一工人师傅用于粉刷楼房外墙壁的升降装置示意图，上端固定在楼顶．若动滑轮质量为2.5kg，工作台质量为7.5kg，涂料和所有工具质量为20kg，工人师傅的质量为60kg，绳重及摩擦不计．当工作台停在距地面10m高处时，工人师傅对绳子的拉力为＿＿＿N，若工作台从距地面10m高处升到20m高处，工人师傅最少需要做功＿＿＿
7．在做“研究杠杆平衡条件”的实验时．挂钩码前。
使杠杆在水平位置平衡．实验时只有10个相同的钩码，杠杆每格等距．当在A点挂上4个钩码时（如图所示），要使杠杆在水平位置平衡，请你设计两种方案并分别在图中标出钩码的个数和位置．
8．如图所示，让钢球从斜面上由静止滚下，打到一个小木块上，能将木块撞出一段距离．放在同一水平面上相同位置的木块．被撞得越远，表示钢球的动能越大．现用质量不同的钢球从同一高度滚下，看哪次木块被推得远．回答以下问题。
（1）设计本实验的目的是研究_____________________。
（2）让不问的钢球从同一高度滚下是为了_____________________________________。
（3）此实验得出的结论是_________________________。
（4）下表中给出了一头牛慢步行走和一名普通中学生百米赛跑时的一些数据。
分析数据，可以看出，对物体动能大小影响较大的因素是__________，你这样判断的依据是_______________________________________。
9．做研究杠杆平衡条件实验时，他调节杠杆平衡后，在杠杆左边挂两个钩码，每个钩码重为0.5N。
用弹簧测力计斜向上拉杠杆，如图丙所示，杠杆处于平衡状态，此时弹簧测力计读数______2N。
（填“大于”、“等于”或“小于”）
10．在“研究杠杆平衡条件”的实验中。
（1）把杠杆挂在支架上，实验前没有挂钩码时，发现杠杆右端下倾，可将右端螺母向_____边旋转，使杠杆在水平位置平衡．（填“左”或“右”）
（2）实验中共有6个钩码，杠杆上每格距离相等，调节好杠杆后，在杠杆左边离支点2格的A处挂了3个钩码，如图所示，为使杠杆在水平位置平衡，请你在杠杆右边挂上钩码（用一种方法）．你的方法是__________________________。
（3）实验中改变支点两侧的钩码位置和个数，用同样的方法一般要做三次，得到三组数据并进行分析．这样做的目的是_______________________。
11．在做“测滑轮组的机械效率”的实验中，小明和同学们测得图中甲、乙两个骨轮组的机械效率不同。
（1）实验后小明想，对于同一个滑轮组，它的机械效率是否不变呢?
经过思考后他认为，即使像下图中甲那样已绕好的滑轮组，机械效率也不是固定的，还应该与__________有关，并用实验证明了自己的猜想是正确的。
你认为小明的实验方法是：
________________________________。
（2）小明将自己所做的上述实验告诉他的同学，大家探究的欲望更加强烈，大家认为，用滑轮组提升重物时，提升动滑轮所做的功是没有用的，所以，__________也应该是影响滑轮组机械效率高低的主要因素。
小明说，其实大家已测得的甲、乙两个滑轮组的机械效率不同，就证明了这一点。
杨老师提醒同学们说：
大家应该注意到，在探究影响滑轮组机械效率高低的因素时，我们没有考虑摩擦的因素。
12．芳芳和兰兰运用如右图所示的实验装置测定了滑轮组的机械效率，在全班交流实验结果时，老师提出：
如果各组所用滑轮和串绕绳子的方式不变，改变其他因素，是否会影响它的机械效率呢?
大家积极思考，提出了各种猜想，概括起来有如下几种，
猜想1可能与匀速提升的速度大小有关；
猜想2可能与被提升的钩码重有关；
猜想3可能与匀速提升的速度大小和被提升的钩码重都有关；
猜想4可能与钩码被提升的高度有关。
芳芳和兰兰分别根据各自的猜想进行了探究，实验记录如下表。
芳芳的实验记录 兰兰的实验记录
（1）请帮助兰兰完成表中的一项计算；
（2）请根据她俩的实验记录，分别在表中写出探究结果；
（3）归纳她俩的实验探究，你所得的结论是：
_______________________________。
13．如图所示，重力不计的杠杆OA，O为支点，在拉力F和重力为30N重物P的作用下，恰在水平位置平衡．已知OA=80cm．AB=20cm，杠杆与转动轴间的摩擦慧略不计．那么拉力F的力臂L=________cm，拉力的大小F=_______N。
14．密度均匀的尺子放在水平桌面上，尺子伸出桌面的部分OB是全尺长的1／3，当B端挂5N的重物户时，直尺的A端刚刚开始翘起，如图所示，则此直尺受到的重力是＿＿＿＿。
15．如图所示，在不计绳重和摩擦的情况下，用动滑轮把重40N的物体匀速提高2m，所用的拉力为25N，则拉力做功是____焦，动滑轮的机械效率是____，如果把重100N的物体匀速提升相同高度，周这个动滑轮的机械效率将_____（填‘变大’或’变小”“不变）
16．如图所示，重200N的均匀长木板AB在细绳拉力作用下保持静止．请你根据所给出的标度画出木板受到的重力和拉力的图示，以及拉力的力臂。
三、计算题
1．如图10所示，某人用机械效率为80%的滑轮组匀逮提升重120N的物体，在2s内，绳的自由端移动了6米：
（1）物体上升的高度和速度．
（2）人的拉力为多大?
（3）人所做的额外功是多大?
2．站在地面上的人用滑轮组把重960N的货物由地面匀逮提升到4m的高处，所用的时间是8s，人作用在绳子自由端的拉力为600N．（不计摩擦和绳重）
（1）依据题意在图中画出绳子的绕法。
（2）请根据巳知条件设疑并解答．（至少求出4个物理量）
3．某工地用如图所示的滑轮组匀速提升质量为500kg的物体，在重物上升0．8m的过程中，拉力F的功率为2500W．此时滑轮组的机械效率为80%．求：
（1）滑轮组做的有用功。
（取g=10N／kg）
（2）重物上升的速度。
4．某工地在冬
升级会员 