九年级《功和机械能》撰稿人张家浩.docx
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九年级《功和机械能》撰稿人张家浩
初中九年级物理RJB学习材料（五）
《功和机械能》复习提纲
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=103W 1mW=106W 1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？
答：
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。
2010中考题库
设计人：
刘庆贺
1．（2010，广州，4分）甲站在0．5m/s匀速上行的自动扶梯上，乙站在0．7m/s匀速下行的自动扶梯上。
甲、乙
两人质量相等，甲上行中动能 （选填“增加”“不变”、“减少”）。
某时刻他们的位置如图所示，该时刻甲的重力势能 乙的重力势能，甲的机械能 乙的机械能。
（选填“大于”、“等于”、“小于”）。
若此时上行的扶梯突然停止运动，甲会向前倾，原因是
。
答案：
不变 等于 小于甲脚受到摩擦力立即停止，而上身由于惯性继续向前运动
2．（2010，广州，分）如图所示（滑轮组的绕绳未画出），人以600N的力向下拉动绕在 滑轮组的绳子一端10秒，使绳端向下移动了1．5m、重物匀速上升了0．5m，已知滑轮组的机械效率为70%（g＝10N/kg）。
（1）人的拉力的功率
多大？
（2）被吊起的重物质量多大？
（3）按题意画出滑轮组的绕绳。
答案：
解：
根据S=nh得n=3
（1）根据W=FS=600N×1．5m=900J
根据P=W/t=900J/10s=90W（或者根据P=Fv来求，同学们自己试一试）
（2）根据η=W有用/W总得，70%=G/nF带入数据G=1260N（试想为什么不能用η=G物/（G物+G动））
（3）略
3．（2010，安徽，8分）某型号汽车发动机的额定功率为6×104W，在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是1800N。
在额定功率下，当汽车匀速行驶时，求：
（1）发动机所提供的牵引力大小；
（2）行驶速度的大小；
（3）行驶5min牵引力所做的功。
答案：
（1）由于汽车匀速行驶时，受平衡力的作用，所以牵引力F=f=1800N （2分）
（2）由P=Fυ得：
汽车匀速行驶速度υ＝P/F=6×104W/1800N=33．3m/s （3分）（3）w=Pt=6×104W×5×60s=1．8×107J
4．（2010，安徽，2分）现在地震时有发生，于是人们开始重视加固维修房屋，常常可以看到图示的场景。
假如该工人通过滑轮把50㎏的水泥缓缓提升4m到房顶，所用拉力约300N。
该机械的效率约为__________。
答案：
83．3%
5．（2010,济宁，2分）某实验小组探究影响滑轮组机械效率的因素的实验装置如图所示，实验数据如下表。
若不计摩擦，比较1和2两次的实验数据，可以看出滑轮组的机械效率与 有关；比较1和3两次的实验数据，可以看出滑轮组的机械效率与 有关。
答案：
动滑轮的个数（或动滑轮的总重） 提升的物重
6．（2010，成都，2分）如图所示，是上海世博会中国馆一“东方之冠”。
在一次参观中，李先生乘电梯上楼，在电梯匀速上升的过程中，李先生的（ ）
A．动能不断增大 B．重力势能不断增大
C．动能转化为重力势能 D．重力势能转化为动能
答案：
B
7．（2010，成都，4分）在物理学中，对不同的事物进行比较，需要引入不同的物理量。
例如，要比较物体运动的快慢，需要引入速度；要比较做功的快慢，需要引入 ；要比较压力的作用效果，需要引入 。
答案：
功率；压强
8．（2010，苏州，8分）如图所示，斜面长S=10m，高h=4m。
用沿斜面方向的推力F，将一个重为100N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B．运动过程中物体克服摩擦力做了100J的功。
求：
（1）运动过程中克服物体的重力做的功；
（2）斜面的机械效率；
（3）推力F的大小。
答案：
（1）400J
（2）80％ （3）50N
9．（2010，苏州，3分）一建筑工人用50N的水平推力推小车，使小车在水平地面上匀速前进了15m，小车受到的阻力为 N。
撤去推力，小车仍然能继续向前运动0．5m，这是由于小车具有 。
在上述小车前进15．5m的过程中，建筑工人对小车做的功为 J。
答案：
50 惯性 750
10．（2010，泰州，6分）用图6所示的滑轮组提升重物，已知物体重为200N，人用125N的拉力向下拉动绳子，5s内可使物体匀速上升2m，求：
（1）拉力所做的功和拉力的功率；
（2）滑轮组的机械效率。
答案：
（1）
W=500J P=100W
（2）80%
11．（2010，烟台，2分）过山车是一项非常惊险刺激的娱乐休闲活动。
过山车时而从轨道的最低端上升到最高端，时而从最高端飞驰而下（如图）。
不计能量损失，下列说法正确的是
A．a点机械能小于b点机械能
B．d点动能最大，b点势能最大，c点机械能最大
C．由a到b的过程中，动能减少，势能增大，机械能不变
D．由b到c的过程中，动能增大，势能减少，机械能变大
答案：
C
12．（2010，烟台，10分）随着社会的发展，人们生活水平的提高，人们的住房条件也得到了很大的改善。
小明家最近购置了一套新房，为了帮助爸爸将重600N的装修材料运送到6m高的楼上，小明利用物理课上学过的滑轮组，设计了如图20甲所示的材料搬运方案（其中每个滑轮重30N，绳子足够长，所能承受的最大拉力为250N，不计绳重及摩擦）。
（1）计算说明绳子的拉力是否超过绳子的最大承受力？
（2）小明爸爸观察了该装置后，他想如果将该装置的滑轮位置颠倒（图20乙）是否会更省力一些，请你按照小明爸爸的想法，用笔画线在乙图绕上绳子并说明小明爸爸的想法是否正确。
（3）求两种方案的机械效率之比？
（4）综合分析评估两个方案，你认为哪个方案更好一些？
说明理由。
13．（2010,重庆，9分）加勒比岛国海地当地时间2010年1月12日下午发生里氏7．3级强烈地震，首都太子港及全国大部分地区受灾情况严重。
地震发生后，国际社会纷纷伸出援手，表示将向海地提供人道主义援助。
中国救援队在搜救过程中发现一名生还者被一块约1．8吨的建筑材料堵在一个狭小的空间里，材料与地面接触面积约为1．5m2。
（1）建筑材料对地面的压强为多大？
（g取10N/kg）
（2）由于条件限制，救援队只能用如图17所示的滑轮将建筑材料吊离，若在起吊过程中滑轮组的机械效率为80％，求此过程中绳子自由端所施加的拉力。
（3）若拉动材料的时，材料向上的速度为0．01m／s，则拉力做功的功率是多少？
答案：
（1）物体所受的重力：
（1分）
材料对地面的压强：
（2分）
（2）在竖直提升的过程中，s=5h，
由
得
（3分）
拉力的功率为：
（3分）
14．（2010，安徽芜湖，3分）如图所示是工厂里用来吊运货物的行车滑轮组。
某次作业时，行车在钢丝绳的自由端用2000N的力，将重6000N的货物匀速竖直提升3m，接着又在水平方向移动6m。
则行车在水平移动货物的过程中，货物重力所做的功是 J；在竖直提升货物的过程中，货物重力所做的功是 J，行车滑轮组提升货物的机械效率为 。
答案：
0，1．8×104，75％。
16．（2010，兰州，6分）如图所示，物重G为2000N，斜面长5m，高3m，斜面和滑轮组装置的总机械效率为80%，若将重物沿斜面以0．2m/s的速度拉上来，求：
（1）所需拉力F是多少？
（2）机械的总功率是多少？
答案：
17．（2010，潍坊，2分）如图所示，小球沿轨道由静止从A处运动到D处的过程中，忽略空气阻力和摩擦力，仅有动能和势能互相转化，则（ ）
A．小球在A处的动能等于在D处的动能
B．小球在A处的动能大于在D处的动能
C．小球在B处的机械能小于在C处的机械能
D．小球在B处的机械能等于在C处的机械能
答案：
D
18．（2010，潍坊，4分）2010年潍坊市学业水平体育测试立定跳远项目中，体重为500N的某同学从最高点到落地点的过程中，重心下降的最大距离为0．3m，用时0．5s，轨迹如图。
则此过程重力做的功为________J，重力的功率为_________W。
答案：
150 300
19．（2010，潍坊，8分）如图所示，下面是某同学做探究“斜面的机械效率与斜面的粗糙程度、斜面的倾斜程度的关系”实验时，得到如下实验数据。
（1）此探究实验是采用了_____________的物理研究方法。
（2）请将上表中空格补充完整．
（3）请你根据表中的实验数据，得出要探究的实验结论：
结论一：
结论二：
答案：
（1）控制变量
（2）0．756 0．9 84
（3）斜面的光滑程度相同时，斜面的倾斜角度越大（小），机械效率越高（低）；
斜面的倾斜程度相同时，斜面的表面越粗糙（光滑），机械效率越低（高）
20．（2010，盐城）工人用定滑轮将重240N的物体匀速向上提升，所用拉力为250N，5s内重物上升4m．此过程中，有用功为 J，拉力做功的功率为 W，写出一条拉力不等于物重的原因：
。
答案：
960 200 绳子有重力（或系统有摩擦）
21．（2010，扬州，3分）修拦河大坝是为了提高上游水位，增加水的 能，使水下落时可以获得更多的 能，从而带动发电机发电。
水坝下部总要比上部建造得宽一些，这是因为 。
答案：
重力势 动 水坝下部受到水的压强比上部大
22．（2010，扬州，3分）如图，滑轮重小于物重（绳重、摩擦不计）。
使用甲图滑轮最大的好处是 ；若匀速提升相同的重物，则F甲 F乙、机械效率?
甲_________?
乙（“＜”/“＝”/“＞”）。
答案：
可以改变动力的方向 ＞ ＞
23．（2010，四川泸州，5分）在探究“斜面的机械效率高低与斜面的倾斜程度有什么关系”的实验中，用沿斜面向上的力F拉动小车，使小车从斜面底端匀速运动到斜面顶端，如图所示。
多次改变斜面倾斜程度，部分实验数据记录在下面的表格中，根据表格中数据回答下列问题：
斜面倾斜度
小车重量G/N
斜面高度h/m
沿斜面拉力F/N
斜面长S/m
有用功W有/J
总功
W总/J
斜面的机械效率
较缓
10
0．1
3
1
1
3
33．3%
较陡
10
0．2
4
1
2
4
50%
最陡
10
0．4
1
6
（1）当斜面“最陡”时，沿斜面拉力为 N；做的有用功为 J；斜面的机械效率为 %。
（2）通过对上述实验数据的分析，你认为斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系是：
斜面越陡，需要的拉力越 。
（3）根据上面实验数据，你可以获得该实验探究的初步结论是：
。
24．（2010，四川泸州，2分）“世界面临的每一个危险都能追究到科学，拯救世界的每一种手段都将来自科学。
”也许在不远的将来我们能变害为宝，比如可以建立发电站利用海啸具有的 转化为 为人类服务。
（以上两空选填“核能”、“机械能”或“电能”）
25．（2010，广东，3分）某建筑工地要将同一个箱子从地面搬上二楼，如果分别采用如图所示的两种方式搬运，F1和F2做功的情况，以下判断正确的是（ ）
A．两种方式机械效率一定相等
B．两种方式功率一定相等
C．两种方式所做的总功一定相等
D．两种方式所做的有用功一定相等
答案：
D
26．（2010，湖北咸宁，3分）如图所示健身运动的过程中，物体A的质量为4kg，滑轮摩擦不计。
当向下摆动脚腕使细绳拉着物体A缓慢（匀速）提升时，脚腕对细绳拉力的方向在改变、大小 （选填“也改变”或“不变”）。
若2．4s内脚腕将A物体匀速提起0．3m，则对物体A所做的功为 J，功率为 W。
答案：
不变 12 5
27．（2010，湖北咸宁，3分）撑杆跳高是一项技术性很强的体育运动，完整的过程可以简化成如图所示的三个阶段：
持杆助跑、撑杆起跳上升、越杆下落。
到达最高点的过程中是动能和 转化为 ；下落过程中 能逐渐增加。
答案：
弹性势能 重力势能 动
28．（2010，江西南昌，2分）2010年3月5日12时55分，在酒泉卫星发射中心，“长征四号丙”运载火箭成功地将“遥感卫星九号”送入太空预定轨道。
如图是火箭发射升空时的情景，以下说法正确的是（ ）
A．火箭上升过程中动能不变，重力势能增大，机械能增大
B．火箭升空利用了力的作用是相互的
C．火箭升空时受到平衡力的作用
D．火箭升空时受到惯性力的作用
答案：
B
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