初中物理功和能一.docx

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初中物理功和能一

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：

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。

简单机械功和能专题训练

（一）

1、扁担长

m，两端物体的重力分别为G1=500N，G2=300N。

若不考虑扁担的重力。

⑴人的肩头应在什么位置,扁担才平衡?

⑵若扁担两端同时增加G=100N的重力,肩头应在什么位置?

2、一根长为

的均匀木条，支点在中点时正好平衡，如果把其左端的一半锯下迭放在剩余部分上面（如图）木条还能保持平衡吗？

为什么？

3、有一个结构不明的滑轮组，只知道拉力F向下拉绳子时，每拉下12m，重物就上升3m，拉力F=400N，重物为多大，试画出滑轮的结构图。

4、如图甲所示，用F=10N的力，拉着物体在地面上匀速运动，则物体与地面的摩擦力是多大？

若物体向前移动1m，绳子要拉过多少m？

5、用100N水平拉力，将质量为100kg的物体沿水平地面匀速拉动10m，则拉力对物体做多少功？

重力对物体做多少功？

物体受到的阻力是多少？

6、一台拖拉机耕地的最大牵引力是2．5

N，若每小时拖拉机行驶7．2千m，它的功率多大？

每小时作功多少？

7、在100m深的矿井里，每分钟积水9m3，要想不让水留在矿井里，应该用至少多大功率的水泵抽水？

8、某人用如图所示的滑轮组（不计磨擦）提升某一重物，所用拉力F为200N，若滑轮组的机械效率为80%。

求

（1）被提升的物重？

（2）动滑轮重？

9、如图是一个竖直放置的半圆轨道半径R=1米,G=1牛的小球从A点由静止滚下,

（1）小球滚到最低点O时重力做功W多大。

（2）小球滚到与A点等高的B点后还能上升吗？

10、射箭时，能的转化关系是怎样的，为什么拉满弓时射出的箭速度更快？

11、判断下列几种情况下物体的动能、势能是否变化？

是增大还是减小？

（1）汽车沿着斜坡匀速上行

（2）电梯上升得越来越快

（3）皮球在空中下落（4）汽车在平直马路上匀速前进

12、图中所示装置的机械效率是90%，物体A在拉力F的作用下，以1.5米/秒的速度在水平面上匀速移动。

已知物体A重200牛，A运动时受的阻力是72牛，求拉力F的功率。

简单机械功和能专题训练

（二）

一．选择题

1．在图中的四种情境中，人对物体做功的是（）

2．如图所示，在水平拉力F作用下，使重40N的物体A匀速移动5m，物体A受到地面的摩擦力为5N，不计滑轮、绳子的重力及摩擦，拉力F做的功（）

A．50JB．25JC．100JD．200J

3．下列说法中，最接近实际情况的是（）

A．成年人走两步的距离大约是1.5mB．家用白炽灯功率约为1000W．

C．一名中学生体重约为50N．D．物理课本质量是16kg．

4．图3中的铡刀、瓶盖起子、手推车、铁锨都属于杠杆，其中费力杠杆是（）

图3

图4

5．如图4所示，杠杆AOB的A端挂重为GA的物体，B端挂重GB的物体，杠杆处于平衡状态，AO=BO，杠杆自身重力不计，则（）

A．GA=GBB．GAGBD．无法判断．

6．初二物理兴趣小组的同学学习了功率知识后，进行了“比一比谁上楼功率大”的比赛．其中某同学从一楼跑到三楼用了10s，则他上楼过程中的功率大约是　　（　）

A．3W．B．30W．C．300W　　　　Ｄ．3000W　

7．如图5所示，在“研究杠杆的平衡条件”的实验中，杠杆上每小格的长度都相同，两边挂上钩码后杠杆平衡，如果把两边的钩码都同时向里移动一个格，则杠杆（）

A．仍能平衡．B．不能平衡，A端上升．C．不能平衡，B端上升．D．无法判断．

图5图6图7

8．如图6为脚踩式垃圾桶的示意图，在开盖子的过程中，是杠杆ABC和杠杆A，B，C，在起作用，对两个杠杆的认识正确的是（）

A．ABC和A'B'C，都是省力杠杆．B．ABC和A，B，C，都是费力杠杆．

C．ABC是省力杠杆，A，B，C，是费力杠杆．

D．ABC是费力杠杆，A，B，C，是省力杠杆．

9．小明同学用40N的水平推力沿水平地面推重为200N的小车，匀速前进了5m,所用时间为20s，在这个过程中（）

A．重力做功1000J．B．推力做功200J．

c．小车所受合力为160N．D．小明做功功率为50W．

10．学生在做模拟“蹦极”的小实验，如图7所示，一根橡皮筋一端系一个小石块，另一端固定在a点，b点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置，c点是小石块从a点自由下落所能到达的最低点．在小石块从b点到c点运动的过程中，以下说法正确的是（）

A．小石块动能一直在增加B.小石块减少的重力势能全部转化为动能

C．小石块经过b点时，橡皮筋具有弹性势能D．小石块到达c点时，动能为零

11．2003年10月16日，“神舟五号”载人飞船成功返航，实现了中国人几千年的“飞天”梦．当飞船减速着陆时，航天英雄”杨利伟的（）

A．动能增加，重力势能减少．B．动能减少，重力势能减少．

C．动能减少，重力势能不变．D．动能不变，重力势能减少．

12．下面事例中，由重力势能转化成动能的是

A．风吹动风车转动．B．拉弯的弓把箭射出去．

C．拧紧的发条带动钟表指针转动．D．秋千从高处向低处摆动．

13．如图8所示把一个金属管固定在桌子上，里面放一些酒精，用塞子塞紧，此时设酒精的内能为E1，拿一根绳子在管外绕几圈并迅速地来回拉绳子，塞子会飞出去，设塞子飞出时动能为E，塞子飞出前瞬间酒精内能为E2，在人拉绳子的过程中，人对绳做功为W，则（）

A．E=E2B．W=EC．W>E2-E1D．E=E1

图8

14．当物体受到一对平衡力作用时，它的（）

A．重力势能可能减小．B．重力势能可能增加．

C．动能可能增大．D．动能和重力势能都不变．

二.填空题

15.如图9所示，某同学用一个动滑轮匀速提起一袋质量为18kg的面粉，所用的拉力为100N，则动滑轮的机械效率为_____．若用此动滑轮匀速提起一袋质量为25Kg的大米，当拉绳子的速度为_____m／s时，拉力的功率为54W．（取g=10N／kg，绳重与摩擦不计）

16．小明用100N的力沿竖直方向将杠杆的一端拉下2m时，杠杆的另一端把320N的重物提高了0．5m，他做的有用功是___J，总功是____J，杠杆的机械效率是___．

17．有甲、乙、丙三个物体在做不同的运动：

甲在空中下落（不计空气阻力），乙沿斜面匀速下滑，丙在水平面上做曲线运动且速度大小保持不变，那么在这三个物体中，机械能总量不变的是___，动能不变而势能减少的是_____。

18．自行车下坡时，不蹬踏板速度也会越来越快，在此过程中，自行车的动能逐渐___，自行车的重力势能逐渐____．

图9图10

三、作图与实验

19.用滑轮组拉出陷人泥中的汽车．在图11中画出最省力的绳子绕法．

图11

图12图13图14

20.画出图12中杠杆的支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂．

21．画出使杠杆AB在图13所示位置静止时，所用最小力F的作用点和方向．

22．如图14所示，重200N的均匀木板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．

23．在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中，三个完全相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击，陷入沙坑中的情况如图10所示，在此实验中，我们是通过观察___________来比较重力势能的大小；若A、B两铁块质量相等，则两铁块下落高度的关系是hA____hB，若A、C两铁块下落的高度相同时，则两铁块质量关系mA____mB,实验得出的结论是：

物体重力势能大小与__________________有关．

24．如图15为农用扬场机的示意图．谷物脱粒后，谷粒、糠皮及少量碎石的混合物在快速转动的轮形和皮带曰的带动下被抛出，谷粒、糠皮、碎石落地的远近不同，从而形成l、2、3三堆，达到分离的目的．其中1是_____，2是_____．从能量的角度看，它们在运动过程中能够分离，是因为_____________

图15

图17

四、计算题

26．如图17所示的滑轮组匀速提起重1000N的物体，10S内绳子的自由端拉下16m，已知做的额外功是800J，若绳重和摩擦不计，试求：

（1）绳自由端拉力的功率；

（2）滑轮组的机械效率；（3）动滑轮的总重；（4）若用此装置匀速提起1200N的重物，则拉力为多少N?

27．在某工地上，工人师傅用滑轮组起吊重为600N的物体，他站在地面上用200N、的力往下拉绳，使物体匀速上升3m，滑轮组工作时的效率为75％．

（1）求滑轮组提升重物所做的有用功和该工人的拉力所做的总功；

（2）求该滑轮组中吊起动滑轮的绳子股数n，并画出这个滑轮组的示意图．

简单机械功和能专题训练（三）

一、选择题

1．下图中属于费力杠杆的是（）

2．如图所示，杠杆上分别放着质量不相等的两个球，杠杆在水平位置平衡，如果两球以相同的水平移动速度同时匀速向支点移动一点距离，则杠杆　（ 　）

  A．仍能平衡　　B．不能平衡，大球那端下沉

 C．不能平衡，小球那端下沉　　D．无法判断

3、如图所示，B端悬挂一重为G的重物，不计杠杆自重，在A点施加动力F使杠杆保持水平平衡，则下列说法正确的是（）

A.因为OA大于OB，所以F小于G；

B.F的大小可能大于G；

C.因为B点受到的拉力是向下的，所以F的方向一定向上；

D.当杠杆平衡时，一定满足G×OB=F×OA。

4．用图所示的杠杆提升重物，设作用在A端的力F始终竖直向下，在将重物慢慢提升到一定高度的过程中，F的大小将（）

A.保持不变B.逐渐变小

C.逐渐变大D.先变大，后变小

5.林雨将掉在地上的物理课本捡回桌面，所做的功最接近于（）

A．0．02JB．O．2JC．2JD．20J

6.如图所示为运动员投掷铅球的过程示意图,下列有关说法错误的是（）

A.在a到b的过程中，运动员对铅球做了功

B.在b到c的过程中，运动员对铅球没有做功

C.在c到d的过程中，没有力对铅球做功

D.在a到d的过程中，铅球的运动状态在不断改变

7．关于功率和机械效率，下列说法正确的是（）

A.功率大的机械，机械效率一定高B.做功多的机械，机械效率一定高

C机器的功率越大，做的功就越多D.机器的功率越大，做的功就越快

8．在2008年中考体能测试中，某同学选择跳绳.他在1min内跳了120次，每次跳离地面的高度为5cm.设他每跳一次所用的时间相等，则他跳绳时的功率最接近……（）

A．5WB.50WC.500WD.5000W

9．如图所示，小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼，用甲滑轮所做的总功为W1，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W2，机械效率为η2.若不计绳重与摩擦，则（）

A.W1=W2，η1=η2B.W1=W2，η1<η2

C.W1η2D.W1>W2，η1<η2

10．如图3所示，将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点A，已知AB>AC，施加的力分别为F1、F2，拉力做的功为W1、W2，拉力做功的功率分别为P1、P2，则下列判断中正确的是（）

A、F1

B、F1>F2,W1>W2,P1>P2

C、F1

D、F1P2

二、填空题

11．某同学分别用如图7所示的（a）、（b）两种方法挑着同一个物体行走，（a）图中肩受到的压力_______（b）图中受到的压力；（a）图中手施加的动力________（b）图中手施加的动力（选填“大于”、“等于”或“小于”）。

12.2008年5月12日，四川波川发生8.0级地震．救援队员利用各种器材展开抢险救灾工作．使用撬棒，救援队员把滚落在公路上的石块撬起，如图所示，若救援队员在撬棒D点沿DM方向用力撬起石块1,撬棒的支点是点；若救援队员在撬棒D点沿DN方向用力撬起石块1,撬棒的支点是点．

13．将重物从长4m、高1m的斜面底部匀速推上斜面顶端．已知沿斜面所用的推力是300N，斜面的机械效率是75％，则推力做的总功是______J，推力做的有用功是______J，物体的重是______N．

14．如左图所示，动滑轮右边绳子固定，左边悬挂物体Ａ，动滑轮受拉力Ｆ作用将物体Ａ匀速提高２m，则动滑轮升高m，动滑轮这种使用方法的好处是（填“省力”或“省距离”）．

15．如图所示，质量为5kg的物体M在力F的作用下以5cm/s的速度在水平面上做匀速直线运动．此时弹簧测力计的读数为2N．则拉力F为N，物体与水平地面间的摩擦力为N．在5s内F做的功是J，其功率为W．（不计轮和绳重，不计轮和绳之间的摩擦）

三、解答题

16．如图1所示简易吊车正在吊起重为G的建筑材料，请在图中杠杆OB上分别画上动力臂l1，和阻力臂l2．

17．在图2画出使轻质杠杆保持平衡的最小的力F的示意图（要求保留徽图痕迹）.

18．如图3所示，杠杆在力F1、F2作用下处于平衡状态，L1为F1的力臂.请在图中作出F2的力臂L2及力F1.

19．在图4滑轮中画出最省力的绕线方法，物体能向左移。

.

22、如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。

已知货物的质量为600kg，所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍，滑轮组的机械效率为75％。

若人以0.5m/s的速度匀速前行，经100s将货物拉出仓库，g取10N/kg,。

求在此过程中：

（1）人做的有用功为多大？

（2）人的拉力为多大？

（3）人拉力的功率为多大？

23．如图为“测量滑轮组机械效率”的实验装置，钩码总重6N，弹簧测力计竖直向上匀速拉动细绳时的示数如图所示。

（摩擦不计）

（1）由图可知，实验时弹簧测力计对细绳的拉力为多大？

（2）若钩码3s内上升0.1m，则弹簧测力计拉力做功的功率

为多大？

该滑轮组的机械效率为多大？

（3）若仅增加钩码的个数，该滑轮组的机械效率将如何变化？

24.用图所示的滑轮组提起重物（不计绳重和摩擦）。

（1）当物重为180N时，滑轮组的机械效率为60%，绳端拉力为多少N？

（2）当提起240N的重物时，使重物上升了3m，则绳端拉力所做的功是多少J？

（3）此时滑轮组的机械效率多大？