初二下册物理第十一章 《功与机械能》知识点复习及随堂例题教师.docx

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初二下册物理第十一章《功与机械能》知识点复习及随堂例题教师

第十一章功和机械能

第1节功

1、功的初步概念：

如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段距离，就说这个力做了功。

2、做功的两个必要因素：

一是作用在物体上的力，二是物体在这个力的方向上移动的距离。

3、没做功的三种情形：

（1）有力无距离：

“劳而无功”之一，如搬石头未搬动；

（2）有力，也有距离，但力的方向和距离垂直：

“劳而无功”之二，如手提水桶在水平面上走动。

（3）有距离无力：

（“不劳无功”），如物体在光滑平面上自由滑动，足球踢一脚后运动；

4、功的计算：

功等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积（功＝力×力的方向上的距离）。

功的计算公式：

W=Fs

F——力——N；s——距离——m；W——功——焦耳

用F表示力，单位是牛（N），用s表示距离，单位是米（m），功的符号是W，单位是牛•米，它有一个专门的名称叫焦耳，焦耳的符号是J，1J=1N•m，把一个鸡蛋举高1m，做的功大约是0.5J。

注意：

在竖直提升物体克服重力做功或重力做功时，计算公式可以写成W=Gh；在克服摩擦做功时，计算公式可以写成W=fs。

5、功的原理：

使用机械时，人们所做的功，都不会少于不用机械时（而直接用手）所做的功，也就是说使用任何机械都不省功。

当不考虑摩擦、机械自身重等因素时，人们利用机械所做的功（Fs）等于直接用手所做的功（Gh），这是一种理想情况，也是最简单的情况。

【例1】重量为60N的物体，放在水平地面上，用10N水平方向的拉力，将物体沿水平面拉动5m，则拉力做的功（）

A．3000J；B．300J；C.50J；D．物体没有升高，拉力不做功

思路分析：

对物体做功的多少，决定于作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离。

计算做功的大小，要从这两方面

考虑。

本题中重量的大小与做功的多少没有直接的关系。

因此

=10N

5m=50J。

答：

C

【基础达标训练】

1、图11.1-1所示的几种情况中，人对物体做了功的是（　A　）

A、静止的小车在拉力的作用下向前运动B、搬而未起

C、提着小桶在水平路上前进D、运动员将杠铃举起后停留的3秒

2、下列过程，哪个情况小明对桶做了功（　D　）

A、小明提着桶站立不动B、小明提着桶水平移动

C、小明提着桶站在匀速水平运动的车厢内D、小明提着桶站在匀速向上运动的电梯内

3、小强同学沿教学楼的楼梯从一楼匀速上到三楼，该同学上楼做的功最接近（B）

A．30000JB．3000JC．300JD．30J

4、一个足球运动员用100N的力踢一个重为5N的足球，球离脚后在水平草地上向前滚动了30m。

在球滚动的过程中，运动员对足球做的功为（　D　）

A、3000JB、500JC、150JD、0J

5、如图11.1-2，装卸工人用沿斜面向上大小为200N的推力，匀速将G=800N的货物从斜面底端推上1m高的货车，下列分析正确的是（　A　）

A、此过程中，斜面对货物支持力做功0JB、此过程中，推力做功800J

C、货柜受到的重力和斜面对货物的支持力二力平衡

D、货柜受到的重力和货物对斜面的压力二力平衡

6、如图11.1-3所示，两个滑梯高度相等，如果小玲分别从①号直梯和②号旋转滑梯上端滑到地面，小玲所受重力做功分别为W1和W2，则下列说法正确的是（　C　）

A、W1＞W2B、W1＜W2C、W1=W2D、无法比较

分析：

根据W=Gh比较重力做功的大小．

解答：

无论小玲分别从①号直梯和②号旋转滑梯上端滑到地面，小玲的重力不变，滑梯的高度不变，由W=Gh可知，小玲两次中重力做的功相等，故W1=W2

7、用水平拉力F拉物体A在光滑水平面上沿力的方向移动距离s，拉力F做功为W1；用同样的力F拉物体A在粗糙水平面上沿力的方向移动相同的距离s，拉力F做功为W2，则（　A　）

A、W1=W2B、W1＞W2C、W1＜W2D、条件不足，无法比较

分析：

根据功的公式W=FS可直接作出判断．可知力做功的多少与物体质量无关，只与力的大小和物体在力的方向上通过的距离有关

【能力提高训练】

8、体育课上两位同学进行爬杆比赛，假如他们先后从同一根杆的底端匀速爬到顶端。

如果要粗略比较一下两人做功的大小，需要知道的物理量是（　C　）

A、爬杆的速度B、爬杆的时间C、两人的体重D、杆的具体高度

解答：

由W=Gh可知做功的多少与他们的体重和爬杆的高度有关，题中所给的条件是他们先后从同一根杆的底端匀速爬到顶端，即他们爬杆的高度相等，那么需要知道的物理量就是两人的体重，

9、用弹簧测力计沿水平方向两次拉着同一物体在同一水平面上运动，两次运动的s-t图象如图11.1-4所示。

其对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，相同时间内所做的功分别为W1、W2，则它们的关系正确的是（　B　）

A、F1＞F2W1＞W2B、F1=F2W1＞W2

C、F1=F2W1＜W2D、F1＜F2W1＜W2

解答：

（1）根据图象可知，物体两次都做匀速直线运动，拉力等于滑动摩擦力，由于压力和接触面的粗糙程度相同，因此滑动摩擦力相等，拉力也相等，即F1=F2．

（2）从图象中可以判断出，相同时间内第②次通过的距离小，根据公式W=FS，当拉力相等时，通过的距离越大，拉力做的功就越大，即W1＞W2．故选B．

10、如图11.1-5，是小球从某高度处由静止下落h过程的路程与时间关系图，在下面的四个选项中，描述重力对该球做功大小与时间关系正确的图线是（　　）

分析：

由h-t可知，单位时间内物体下落的高度越来越大，根据W=Gh可知，单位时间内重力对该球做功也越来越多，因物体的重力不变，所以重力做功的变化与高度的变化是相同的。

11、质量为30kg的小车装载了150kg的货物,工人推动小车在水平路面上沿直线匀速行进,用了20min前行1.2km将货物送到商场，工人对小车做功1.02X105J。

求：

（1）小车受到的摩擦力；

（2）小车运动的速度。

分析：

（1）已知小车在水平路面上沿直线匀速行进，推力等于阻力，还知道工人做的功和前进的距离，根据公式W=FS可求小车受到的摩擦力．

（2）已知前进的距离和时间，根据公式

可求速度

解：

（1）小车受到的摩擦力等于推力，f=F=

．

（2）小车运动的速度

．

第2节功率

1、功率的定义：

功与做功所用时间之比，在数值上等于单位时间内所做的功。

功率的物理意义：

表示物体做功的快慢。

2、计算公式：

P=

其中W代表功，单位是焦（J）；t代表时间，单位是秒（s）；P代表功率，单位是焦耳每秒，专用单位是瓦特，简称瓦，符号是W。

推导公式：

P=Fv

公式中P表示功率，F表示作用在物体上的力，υ表示物体在力F的方向上运动的速度。

使用该公式解题时，功率P的单位：

瓦（W），力F的单位：

牛（N），速度υ的单位：

米/秒（m/s）。

3、功率的单位是瓦特（简称瓦，符号W）、千瓦（kW）。

1W=1J/s、1kW=103W。

【例2】一辆汽车在水平的公路上匀速行驶时，受到的阻力是5000N，汽车的速度是10m/s，这辆汽车的功率应为多大？

思路分析：

汽车所受阻力不变，又做匀速直线运动，所以汽车的牵引力F是不变的，且与阻力大小相等。

【基础达标训练】

1、（不定项选择）关于功率的说法正确的是（　AD　）

A．做功快的机器，它的功率一定大B．做功多的机器，它的功率一定大

C．做功多并且用的时间长的机器，它的功率一定大D．做功相同，所用时间短的机器功率一定大

2、速度是用路程和时间的比值来定义的（v=s/t），物理学常用这种方法来定义物理量。

下列物理量中所采用的定义方法与速度不同的是（C　）

A．密度B．压强C．功D．功率

3、四个同学在石峰公园进行登山比赛。

如果规定功率最大者获胜，那么最后胜出者一定是（　D　）

A．体重最大的一个B．时间最短的一个C．速度最大的一个D．做功最快的一个

4、小明用相同的水平推力，分别使较重的A物体沿较光滑的平面移动，较轻的B物体沿较粗糙的平面移动，若在相同的时间内移动相同的距离。

则下列说法正确的是（　D　）

A．小明对A物体做的功多B．小明对B物体做的功多

C．小明推A物体时的功率小D．小明推A、B两物体时的功率相同

5、功率相等的两汽车，在相同的时间内匀速通过的路程之比为2：

1，下列说法中错误的是（A　　）

A．两车所做的功之比为2：

1B．两车所做的功之比为1：

1

C．两车所受牵引力之比为1：

2D．两车的速度之比为2：

1

6、一辆小汽车在平直公路上匀速行驶，发动机的牵引力为2000N，速度为108km/h。

（1）求小汽车匀速行驶时受到的阻力大小；

（2）求牵引力在10min内所做的功；

（3）若发动机的牵引力用F表示，小汽车的速度用v表示，请推导出牵引力的功率P=Fv，并求出该小汽车牵引力的功率。

解：

（1）因为轿车匀速行驶时，受到的阻力和牵引力是一对平衡力，

所以受到的阻力f=F=2000N；

（2）汽车行驶的距离：

s=vt=

m/s×600s=18000m，

牵引力在10min内所做的功：

W=Fs=2000N×18000m=3.6×107J；

（3）根据功率公式P=

，做功公式W=Fs，速度公式v=

得，

进行推导就会得出P=

=

=Fv

所以P=Fv=2000N×

m/s=6×104W

【能力提高训练】

7、一个物体由A点自由下落时，相继经过B、C两点，如图11.2-1所示，已知AB=BC，物体在AB段重力做功W1，功率P1；在BC段重力做功W2，功率P2，则下列关系正确的是（　C　）

A．W1=W2，P1＞P2B．W1=W2，P1=P2

C．W1=W2，P1＜P2D．W1≠W2，P1≠P2

分析：

重力做功W=Gh，因为AB＝BC故W1＝W2，重力功率

因为物体下落速度逐渐增大，所以BC端所用时间少，故P1

8、如图11.2-2所示是甲、乙两个物体做功与所需时间的关系图象，下列说法正确的是（　A　）

A．P甲＞P乙B．P甲＜P乙C．P甲=P乙D．无法确定

9、在学习了功率的知识后，三位同学想比较爬杆时谁的功率大。

以下是他们讨论后得出的三套方案，其中可行的是（　D　）

①用相同的时间爬杆，测量出各自的体重和爬上杆的高度，即可比较功率大小；

②都爬到杆顶，测量出各自的体重和爬杆用的时间，即可比较功率大小；

③爬杆后，测量出各自的体重、爬杆用的时间和爬上杆的高度，算出功率进行比较．

A．只有①B．①②C．①③D．①②③

分析：

要比较功率的大小，有三种方法：

①做功时间一定，比较做功的多少，做功多的，功率大；

②做功的多少一定，做功时间短的，功率大；

③分别测出功率，进行比较．

解答：

功率是反映做功快慢的一个物理量．

爬杆是克服自身的重力做功，功率P=

，若做功时间t一定，测出各自的体重和爬杆的高度，体重和爬杆高度、g的乘积越大，功率就越大；

都爬到杆顶，爬杆的高度一定，测出各自的体重和爬杆时间，若

越大，功率就越大；

测出各自的体重、爬杆时间和爬上杆的高度，根据P=

求出功率，比较功率的大小．

所以三种方法都是可以的，故选D．

第3节动能和势能

一、能的概念

如果一个物体能够对外做功，我们就说它具有能量，简称能。

能量和功的单位都是焦耳。

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。

一个物体能够做的功越多,表示这个物体的能量越大。

具有能量的物体不一定正在做功，做功的物体一定具有能量。

二、动能

1、定义：

物体由于运动而具有的能叫做动能。

2、影响动能大小的因素是：

物体的质量和物体运动的速度。

质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越大。

3、一切运动的物体都具有动能，静止的物体动能为零，匀速运动且质量一定的物体（不论匀速上升、匀速下降，匀速前进、匀速后退，只要是匀速）动能不变。

物体是否具有动能的标志是：

是否在运动。

二、势能

1、势能包括重力势能和弹性势能。

2、重力势能：

（1）定义：

物体由于高度所决定的能，叫做重力势能。

（2）影响重力势能大小的因素是：

物体的质量和被举的高度。

质量相同的物体，被举得越高，重力势能越大；被举得高度相同的物体，质量越大，重力势能越大。

（3）一般认为，水平地面上的物体重力势能为零。

位置升高且质量一定的物体（不论匀速升高，还是加速升高，或减速升高，只要是升高）重力势能在增大，位置降低且质量一定的物体（不论匀速降低，还是加速降低，或减速降低，只要是降低）重力势能在减小，高度不变且质量一定的物体重力势能不变。

3、弹性势能：

（1）定义：

物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。

（2）影响弹性势能大小的因素是：

弹性形变的大小（对同一个弹性物体而言）。

（3）对同一弹簧或同一橡皮筋来讲（在一定弹性范围内）形变越大，弹性势能越大。

物体是否具有弹性势能的标志：

是否发生弹性形变。

4、下面物体各具有什么形式的机械能？

高速升空的火箭具有动能和机械能。

被拉弯的钢尺具有弹性势能。

被拦河坝拦住的上游水具有重力势能。

空中下落的皮球具有动能和重力势能。

山坡上静止的石头具有重力势能。

匀速上升的物体具有动能和重力势能。

【例3】重100N的物体在20N水平方向拉力的作用下，沿水平地面前进了10m后撤消拉力，物体又滑动了5m，则拉力做的功是J；重力做的功是J。

思路分析：

根据题意可画出物体受力和运动情况的示意图，如图所示，从图中可见，物体运动的方向跟拉力方向一致，但跟重力方向垂直，所以拉力做了功，重力对物体没有做功，计算拉力做功大小，一要弄清力的大小，是20N；二要明确物体沿力的方向通过了10m，拉力撤销后，物体又向前滑动5m，这时拉力没有做功。

所以拉力所做的功为：

=20N

10m=200J。

答：

200；0

【基础达标训练】

1、关于能，下列说法中正确的是（　D　）

A．静止的物体不具有能B．没有做功的物体不具有能

C．具有能的物体一定在做功D．能够做功的物体一定具有能

2、下列关于动能的说法，正确的是（　B　）

A．运动的物体具有的能，叫动能B．物体由于运动具有的能，叫动能

C．物体甲的速度比物体乙的大，甲的动能一定比乙的大D．运动物体质量越大，所具有的动能一定越多

3、如图11.3-1所示，为我国某地的等高线图，若把同一个物体分别放在a点和b点，则物体的重力势能（A　）

A．在a点时大B．在b点时大

C．在两点一样大D．条件不足，无法判断

4、下列物体中不具有弹性势能的是（　C　）

A．被压紧的弹簧B．被撑杆跳运动员压弯的撑杆

C．从拉弯的弓中射出的箭D．形变的蹦床

【能力提高训练】

5、在2009年初美国一架波音客机坠入河中，造成这一事故的主要原因是一只飞鸟撞上高速飞行的飞机。

对这一现象的解释，下列说法正确的是（　　）

A．飞机飞上了高空后，玻璃窗受气压影响，不再坚固

B．鸟在地面飞行时重力势能小，在高空飞行时重力势能大

C．鸟在地面飞行时动能很小，在高空飞行时动能很大

D．鸟相对于高速飞行的飞机来说，速度很大，因此相对于飞机的动能也很大

分析：

飞鸟相对于静止的飞机速度很小，动能很小，即使撞上飞机不会给飞机造成太大的伤害，但是，当飞机高速飞行时，相对于飞鸟的速度十分大，飞鸟的动能就很大，如果飞鸟撞上高速飞行的飞机就会造成伤亡事故．

解答：

A、玻璃窗的坚固程度与气压是没有关系的，故A错误；

B、鸟在地面飞行时，重力势能很小，在高空飞行时，重力势能很大．鸟的重力势能对飞机没有影响，故B错误；

C、动能不受高度影响，飞鸟在高空飞行时，动能很大是错误说法，故C错误；

D、对于高速飞行的飞机来说，鸟飞行的速度很大，因此相对于飞机的动能也大，相对于飞机动能大就能造出严重伤亡事故，故D正确．

6、质监部门对玩具市场进行专项检查时发现，有些玩具仿真手枪发射出的硬塑料子弹能在1m内打穿三层牛皮纸，这说明硬塑子弹的动能较大，存在安全隐患。

解答：

物体由于运动具有的能叫动能，一切运动的物体都具有动能，质量越大，速度越大，动能就越大，能够做的功就越多．。

玩具仿真手枪发射出的硬塑料子弹，由于运动而具有动能，能在1m内打穿三层牛皮纸，可见硬塑子弹的动能较大．

7、在水平地面上铺一张纸，将皮球表面涂黑，使皮球分别从不同高度处自由下落，在纸上留下黑色圆斑A、B，如图11.3-5所示。

球从较高处下落形成的圆斑是图中（选填“A”或“B”），由此可知重力势能大小与有关。

分析：

重力势能的大小与物体的质量和下落高度有关，下落高度相同时，质量越大，重力势能越大；质量相同时，下落高度越大，重力势能越大；皮球下落过程中，具有的重力势能转化为动能，与地面碰撞接触时又转化为弹性势能．

解答：

使皮球分别从不同高度处自由下落，在纸上留下黑色圆斑A、B，留下圆斑说明皮球下落到纸面上时发生了弹性形变，此时，能量的转化过程是将动能转化为弹性势能，分析图中两个圆斑大小可看出，圆环大的球所具有的重力势能大，即其所处的高度大，由此可间接知道：

重力势能大小与高度有关．

故答案为：

碰撞；动能转化为弹性势能；B；高度．

8、小华为了探究“物体动能的大小与质量、速度的关系”，设计了如图11.3-6甲、乙所示的实验。

实验甲：

质量相同的两个小球，沿同一光滑弧形轨道分别从A处和B处开始向下运动，然后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图甲所示。

实验乙：

质量不同的两个小球，沿同一光滑弧形轨道分别从A处开始向下运动，然后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示。

（1）要探究物体动能的大小与速度的关系应选用甲图。

（填“甲”、“乙”）

（2）甲组实验可以得出的结论是。

乙组实验可以得出的结论是。

（3）该实验的设计思路是采用，用木块移动的距离来表示动能的大小；除此之外该实验采用的主要实验方法还有。

（4）有同学将实验装置改进成图丙所示，利用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，将木块撞出一段距离进行比较。

该实验方案是否可行？

答：

你的理由是。

解：

（1）要探究物体动能的大小与速度的关系，需保持物体的质量相等，速度不同，甲图让同一小球从不同的高度滚下，可以探究动能与速度的关系；

乙图中，让质量不同的小球从同一高度滚下，所以是探究动能与质量的关系；

（2）由图甲知，小球的质量相等，小球滚下的高度越大，到达底面的速度越大，则将木块推动的越远，说明具有的动能越大，可得当物体的质量相等时，物体的速度越大，动能越大；答案：

物体动能的大小与速度有关，相同质量的物体，速度越大的动能就越大

由图乙知，质量不同的小球从同一高度滚下，速度相等，小球的质量越大，木块被推动得越远，说明动能越大，可得当物体的速度相等时，物体质量越大，动能越大；答案：

物体动能的大小与质量有关，相同速度的物体，质量越大的动能就越大

（3）这个实验中，利用小球推动木块距离的长短来比较物体的动能大小，这是应用了转换法；

在探究动能和速度及质量的关系时，用到了控制变量法．控制变量法、比较分析法

（4）不可行无法保证质量不同的铁球接触木块时的速度相同

第4节机械能及其转化

1、机械能：

动能与势能统称为机械能。

即：

机械能=动能+势能，单位是：

J

动能是物体运动时具有的能量，势能是存储着的能量。

动能和势能可以互相转化。

注意：

如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和不变，也就是说机械能是守恒。

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。

实例：

a、人造地球卫星绕地球转动，机械能守恒；近地点动能最大，重力势能最小；远地点重力势能最大，动能最小。

近地点向远地点运动，动能转化为重力势能。

b、皮球下落过程是重力势能能转化为动能能；与地碰撞发生形变时动能能转化弹性势能能；形变消失是弹性势能能转化为动能能；上升过程是动能能转化为重力势能能。

c、弹枪把物射出时弹性势能能转化为动能能；子弹斜向上射出后又落向地面能的转化为动能转化为重力势能再转化为动能。

d、拦河大坝提高水位是为了增大水的重力势能能，水流下来转化为水的动能，冲动水能机，最后带动发电机发电转化为电能。

4、自然界中可供人类利用的机械能源有水能和风能。

大型水电站通过修筑拦河坝来提高水位，从而增大水的重力势能，以便在发电时把更多的机械能转化为电能。

【例4】将物体M放在光滑的斜面的顶端，如图所示，然后从静止开始滑下，则（）

A．物体在斜面顶端A点时，机械能最大，下滑时机械能减小；

B．物体在斜面顶端A点时，势能最大；

C．物体沿着斜面下滑过程中，物体的机械能保持不变；

D．物体沿着斜面下滑过程中，物体的势能减少，等于动能的增加

思路分析

物体从光滑的斜面上沿斜面下滑，物体不受摩擦阻力作用，物体的势能在减小，动能在增加，物体的势能减少多

少，它的动能就增加多少，机械能的总量保持不变。

也就是在斜面上任何一点物体的机械能总量都是一样的。

答：

B，C，D

【例5】某人用绳子将一物体从水面下2m深处的地方，匀速提到水面下0.5m处的过程中，人对物体所做的功为54J。

当物体拉到

体积露出水面时让其静止，此时绳子对物体的拉力为40N。

不计绳的重量，忽略水的阻力.

（1）拉力F1的大小；

（2）物体浸没时所受的浮力；（3）物体的密度．

思路分析

（1）求出物体在水面下上升的距离，知道所用时间，利用速度公式求物体的上升速度；知道拉力做功功率，再利用P=

=

=Fv求拉力F1的大小；

（2）当物体全浸没时，物体受到的浮力F浮=ρ水v排g=ρ水v物g，而F浮+F1=G；

当物体

露出水面（

浸没水中）时，物体受到的浮力F浮′=ρ水

v物g，而F浮′+F2=G；联立方程组求解；

（3）求出了物体完全浸没时受到的浮力，利用阿基米德原理F浮=ρ水v排g求物体的体积；利用F浮+F1=G求物体重，利用重力公式G=mg求物体的质量，再用密度公式ρ=

求物体的密度．

解：

（1）物体在水下上升的距离：

s=2m-0.5m=1.5m，

上升速度：

v=

=

=0.25m/s，

∵P=

=

=Fv，P=9W，

∴拉力F1的大小：

F1=

=

=36N；

（2）当物体浸没时，F1=G-F浮=G-ρ水v排g=G-ρ水v物g=，----------①

当物体有

体积露出水面时：

F2=G-F浮′=G-

ρ水v物g=G-

F浮---------②

由①②式得到：

F浮=F2-F1，F浮=5（F2-F1）=5×（40N-36N）=20N；

（3）当物体浸没时，F浮=20N，G=F1+F浮=36N+20N=56N，

∵F浮=ρ水v排g=ρ水v物g，

∴v物=