初三物理功和机械能提高讲解.docx
《初三物理功和机械能提高讲解.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《初三物理功和机械能提高讲解.docx（14页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
初三物理功和机械能提高讲解
初三物理功和机械能提高讲解
功和机械能全章巩固、提高
【学习目标】
1.做功的两个必要因素，功的计算；
2.知道功率的概念、计算公式和单位，能说明有关问题并进行计算；
3.理解动能、重力势能的初步概念，知道什么是弹性势能；
4.知道动能的大小与质量和速度有关，重力势能的大小与质量和高度有关；知道弹性势能的大小与弹性形变有关；
5.能解释一些动能和势能相互转化的简单现象；
6.能解释有关动能和势能相互转化的例子。
【知识网络】
【要点梳理】
要点一、功
1.做功的两个必要因素：
（1）作用在物体上的力；
（2）物体在力的方向上通过的距离。
2.不做功的三种情况
（1）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”。
（2）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”。
（3）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”。
3.功的计算：
（1）公式：
一般式W＝Fs；常用式W＝Gh（克服重力做功）或W＝f阻s（克服摩擦阻力做功）。
（2）单位：
焦耳（J）
4.注意事项：
（1）F与s的方向应在同一直线上（初中要求）（比如一个人提着一重物G,从山脚顺着“之”字形的山路爬到山顶,此时人克服重力做功所移动的距离并不是山路的长,而是从山脚到山顶的高）。
（2）做功的多少,由W＝Fs决定,而与物体的运动形式无关。
要点诠释：
1.判断物体做功的依据:
做功的两个必要因素，重点抓住力作用在物体上是否有“成效”。
2.在分析做功情况时还应注意以下几点：
（1）当物体的受力方向与运动方向不垂直时,这个力就要做功。
（2）一个物体同时受几个力的作用时,有一些力做了功,有些力没有做功。
因此,讲做功必须指出是哪一个力对哪一个物体做功。
（3）什么叫物体克服阻力做功:
若物体在运动方向上受到一个与此方向相反的力F的作用,我们通常说物体克服阻力F做了功。
比如:
物体在竖直向上运动h的过程中,物体克服重力做功,功的大小为W＝Gh；
再如：
物体在水平方向上向前运动s,物体克服摩擦力做功,功的大小为W＝fs。
要点二、功率
1.物理意义：
表示物体做功的快慢。
2.定义：
物体在单位时间内所做的功。
3.计算式：
，P表示功率，W表示功，t表示时间，使用公式计算功率时，必须注意W和t的对应关系。
W为在t时间内所做的功，而t为做W这么多的功所用的时间。
4.推导式：
，式中F为做功的力而v为速度。
5.单位：
瓦（W）
要点诠释：
1.注意区别功与功率。
功率与功是两个不同的物理量,“功”表示做功的“多少”,而“功率”则表示做功的“快慢”,“多少”与“快慢”的意义不一样。
只有在做功时间相同时,做功多的就做功快。
否则,做功多,不一定做功就快,即“功率”不一定就大。
也就是说:
功率与功和时间两个因素有关。
2.由P＝W/t变形为P＝Fv可知:
功率一定时,力F与速度v成反比。
要点三、动能和势能
1.能量（能）:
物体能够对外做功，我们就说它具有能量。
简称能。
可见物理学中，能量和功有着密切的联系，能量反映了物体做功的本领。
不同的物体做功的本领也
不同。
一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。
2.动能：
定义：
物体由于运动而具有的能，叫做动能。
3.探究物体的动能跟哪些因素有关：
（1）让同一个钢球A，分别从不同的高度由静止开始滚下。
实验表明，钢球从高处滚下，高度h越高，钢球运动到水平面时越快，木块B被撞得越远。
所以，质量相同时，钢球的速度越大，动能越大。
（2）改变钢球的质量，让不同的钢球从同一高度由静止开始滚下。
实验表明，速度相同时，质量越大的钢球将木块B撞得越远。
所以钢球的速度相同时，质量越大，动能越大。
（3）结论：
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，它的动能也越大。
4.势能：
（1）重力势能：
物体由于高度所决定的能，叫做重力势能。
例如：
举高的铅球，落地时能将地面砸个坑；举高的夯落下时能把木桩打入地里。
（2）影响重力势能的因素：
质量、高度
（3）弹性势能：
物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。
（4）影响弹性势能的因素：
弹性形变
要点诠释：
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，因此，能的单位和功的单位相同，都是焦。
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。
要点四、机械能的转化和守恒
1.机械能：
动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。
2.机械能的转化：
动能和势能可以相互转化。
（1）滚摆上下运动的过程中动能和势能的转化：
滚摆由上向下运动时，高度降低，速度加快，重力势能转化为动能；向上运动时，高度升高，速度减慢，动能转化为重力势能。
（2）蹦床上的运动员从高处下落、接触蹦床、弹起的过程中，动能和势能的转化：
运动员在下落过程中，是重力势能转化为动能；当运动员接触蹦床后，床面发生弹性形变，运动员的动能转化成蹦床的弹性势能，运动员被弹起的过程中，蹦床的弹性势能转化为运动员的动能；运动员上升的过程中，动能转化成机械能。
动能和势能可以相互转化。
3.机械能守恒：
如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和不变，或者说机械能守恒。
4.水能和风能的利用：
自然界的流水和风都是具有大量机械能的天然资源。
利用水能、风能发电。
要点诠释：
1.动能和势能统称为机械能的理解：
（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。
2.机械能转化和守恒可以分两个层次理解：
（1）机械能可以相互转化。
（2）机械能在转化后总量守恒。
【典型例题】
类型一、判断力对物体是否做功
1.在如图所示的四种情境中，人对物体做功的是（ ）
A.背着书包静止B.费劲力气也没能将杠铃举起
C.将地面上的砖块往上叠放D.沿着水平方向搬运花盆
【总结升华】
（1）此题考查了力是否做功的判定。
（2）力做功必须同时具备做功的两个必要因素。
（3）不做功的情况一般有以下三种：
①有力无距离，如D选择项以及搬而未动，举而未起；②有距离无力，物体由于惯性而运动；③有力也有距离，但距离的方向与力的方向垂直，如人提着水桶在水平地面上运动。
【变式】在图所示的四个事例中，关于力做功的叙述正确的是（ ）
A.人没有推动汽车，人的推力对汽车做功了B.马拉车前进，马的拉力对车做功了
C.足球在水平面上滚动，重力对足球做功了D.起重机吊着重物静止，钢绳的拉力对重物做功了
类型二、功及功率的计算
2.某型号两栖步兵战车，它匀速直线行驶10s通过路程100m，战车功率为1.1×106W，在这一过程中，战车行驶的速度为m/s。
做功J，牵引力为N。
【答案】10；1.1×107；1.1×105
【变式】一吊车在2s内将1500N的货物提高2m后，在空中停留了3s，又在5s内沿水平方向将货物移送了10m，则10s内吊车的功率为（ ）
A.300WB.2000WC.3000WD.1500W
3.为了增强免疫力抵御H1N1甲型流感，星期天小明和爸爸一起去登山．小明用了20min登上山顶，爸爸用了25min登上山顶，爸爸的体重是小明的1.5倍，则小明与爸爸登山时所做功的功率之比是（ ）
A.5:
6B.6:
5C.15:
8D.2:
3
【总结升华】先根据公式W=Gh写出两人登上山顶做的功的表达式，再根据
写出两人的功率表达式，最后两功率之比即可。
【变式】在中招体育测试中，李强的跳绳成绩是1min跳180次。
他的质量为50kg，每次跳起的高度约为6cm，他跳绳时克服重力做功的平均功率约为W。
（g取10N/kg）
类型三、动能与势能
4.下列现象中，由动能转化为重力势能的是（ ）
【答案】C
【变式】许多同学都很喜欢设计和参加“多米诺骨牌效应”活动（按一定距离拌列的骨牌，碰倒第一块骨牌后，其它所有骨牌会依次倒下），其中的物理原理是：
骨牌倒下时，转化为，这部分能量就转移给下一张骨牌，下一张骨牌倒下时具有的能量更大，骨牌被推倒的速度越来越快。
（选填“动能”、“重力势能”）。
类型三、机械能守恒
5.如图所示，小球从左端最高点A摆至最低点B的过程中，能转化为
能。
在转化的过程中，不计空气阻力，小球的机械能总量（选填“增大”“减小”或“不变”）。
【解析】小球由最高点摆动到最低点的过程中，速度变大，高度下降，故动能变大，重力势能减小，动能转化为重力势能；在不计空气阻力的情况下，机械能总量不变。
【变式】（2012梅州）如图所示，一个小球由静止从光滑曲面的顶端自由滑下，若它在顶端的重力势能为65J，则滑到底端的动能是（ ）
A.35JB.50JC.55JD.65J
【答案】D
6.为了探究“弹性势能的大小跟哪些因素有关”，小明同学有如下猜想：
猜想一：
弹性势能的大小与弹簧的材料有关；
猜想二：
弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关。
为探究猜想一是否正确，小明同学设计了如图甲所示的实验装置，探究方案如下（以下所有弹簧被压缩
后都未超过其弹性限度）：
①将A、B两根外形完全相同，材料不同的弹簧分别按图甲安装好；
②将小球置于弹簧A的右端，使弹簧被压缩的长度为3cm（见图乙），放手后小球被弹出，并与一木块相碰，木块被推动了一段距离S1；
③将小球置于弹簧B的右端，使弹簧被压缩的长度为3cm，放手后小球被弹出，并与在同一位置的同一木块相碰，木块被推动了一段距离S2；
④比较S1、S2得出结论。
（1）比较以上实验数据，若，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关；若
，说明弹性势能的大小与弹簧的材料无关。
（2）请将探究猜想二的方案补充完整。
①将弹簧A按如图13甲安装好；
②将小球置于弹簧A的右端，使弹簧被压缩的长度为2cm，放手后小球被弹出，并与一木块相碰，木块被推动了一段距离S3；
③。
④。
【思路点拨】
（1）探究弹性势能的大小与弹簧的材料是否有关，是通过木块被弹开的远近来比较弹性势
能的多少，若被弹出的距离相同，则说明弹簧弹性势能的大小与材料无关，若被弹出的距离不相同，则
说明弹簧弹性势能的大小与材料有关；
（2）③探究弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度是否有关，改变弹簧被压缩的长度，其他条件不变，测量木块被推动的距离；④比较两次木块被推动的距离得出结论。
【答案】
（1）S1不等于S2，S1等于S2；
（2）③将小球置于弹簧A的右端，使弹簧被压缩的长度改变，放
手后小球被弹出，并与在同一位置的同一木块相碰，木块被推动了一段距离S4；④比较S3和S4得出结论
【解析】
（1）比较以上实验数据，若S1不等于S2，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关；若S1等于
S2，说明弹性势能的大小与弹簧的材料无关；
（2）补充实验步骤：
③将小球置于弹簧A的右端，使弹簧被压缩的长度改变，放手后小球被弹出，并与在同一位置的同一木块相碰，木块被推动了一段距离S4；④比较S3和S4得出结论。
【总结升华】本题为探究弹性势能与哪些因素有关的实验，考查了学生的分析实验能力、控制变量法和转换法的了解与掌握，属于难题。
【变式】如图是研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验．图中三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块A、B、C撞击后陷入沙坑的情况，在此实验中，mA=mC＜mB，铁块所处的初始高度hA=hB＜hC
（1）我们可通过观察木桩被打进沙坑的来比较各铁块重力势能的大小。
（2）通过比较铁块A、C的实验得出的结论是：
物体的重力势能大小与铁块的有关。
【答案】
（1）深度
（2）高度
【巩固练习】
一、选择
1.（多选）下列物体中具有弹性势能的是（）
A.拧紧的钟表的发条 B.扔在空中的橡皮 C.在桌面上的弹簧 D.充满气的气球
2.1J的功就是（ ）
A.把质量为1kg的物体移动1m所做的功
B.把重1N的物体移动1m所做的功
C.在1N力的作用下，物体移动1m所做的功
D.在1N力的作用下，物体在力的方向上移动1m时，此力对物体做的功
3.如图所示的几种情景中，人对物体做了功的是（ ）
A.踢出去的足球在草地上滚动B.学生背着书包在水平路面上行走
C.女孩把一箱报刊搬起来D.司机推汽车汽车却纹丝不动
4.某同学家住高层住宅，当他乘坐电梯从一层匀速上升至十五层的过程中，他的（ ）
A.动能不变，重力势能增大 B.动能和重力势能都增大
C.动能减小，重力势能增大 D.动能和重力势能都减小
5.甲、乙两辆汽车在水平公路上行驶，它们的牵引力F甲:
F乙=3:
1，速度V甲:
V乙=4:
1，车重G甲:
G乙=2:
1，则在相等时间内牵引力做的功W甲:
W乙为（ ）
A.3:
1B.6:
1C.12:
1D.24:
1
6.四名同学进行登山比赛，他们突发奇想，决定以功率最大者获胜，他们同时出发并在山顶进行评判．那么最后胜出者一定是（ ）
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
7.（2012江苏无锡）如图所示，小明从滑梯上下滑，在这一过程中，他的（）
A．动能转化为重力势能B．重力势能全部转化为动能
C．机械能保持不变D．机械能一定减少
8.（2012十堰）用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图像如
图所示，其对应的测力计示数分别为F1和F2，功率分别为P1和P2，则他们大小关系正确的是（）
A．F1>F2P1>P2B．F1=F2P1>P2C．F1=F2P19.“蹦极”是一种富有刺激性的勇敢者的运动项目。
如图所示，一端系住人的腰部，另一端系于跳台的一根弹性橡皮绳。
当人下落至图中Q点时，橡皮绳刚好被拉直。
那么，在人越过Q点继续向下的过程中，人的动能变化情况是（ ）
A.不变 B.变大
C.变小 D.先变大后变小
10.粗糙水平面上有一重100N的物体，用20N的水平推力使其在10S内前进20m，则在此过程中（ ）
A.推力做了2000J的功B.推力的功率是40W
C.摩擦力是100ND.重力做功为2000J
二、填空
11.如图所示，用力F提水桶：
①由井底提起H高度；②提着水桶不动；③在水平面上移动一段距离s；④爬上长为L、高为h的楼梯．以上四种情况，力F对水桶有做功的是（填序号）；若s＞L＞H＞h，则做功最多的是（填序号）。
12.从能量转化的角度看，“水往低处流”是把________________能转化为___________________能。
13.功率相等的两辆汽车，走完相同的路程所用的时间之比为5:
2，则两车牵引力之比为
，做功之比为；若两汽车的功率之比为2:
3，完成相同的功所用的时间之比为。
14.下列物体中只具有动能的是___________；只具有势能的是___________；既具有动能，又具有势能的是___________。
A．挂在屋顶上的电灯；B．被拉开的弹簧门；C．空中飞行的小鸟；D．在冰场上滑行的运动员；E．从斜坡上滚下的石头；F．在平直公路上行驶的汽车。
15.小敏和小王分别把图甲中三个质量均为1千克、边长为30厘米的均质正方体泡沫塑料块按图乙堆叠起来。
小敏和小王叠起这堆正方体泡沫塑料块，每人至少要做功______焦。
比赛中小敏快于小王完成堆叠，则堆叠过程中小敏做功的功率______（选填“大于”、“等于”或“小于”）小王。
16.在打捞海底沉船时，常用水下机器人潜入水下打捞船上物品。
若机器人在水下运动时，所受海水阻力与速度的关系如图所示，则机器人在水下以0.5m/s的水平速度匀速运动时，所受海水阻力为
N，机器人水平推进力做功的功率为W。
三、简答与实验探究
17.如图所示，小雨在公园里滑滑梯，他分别沿三条长短不同的路径滑到地面．在不考虑摩擦和空气阻
力的情况下，他到达滑梯最底端时的速度是相同的，请解释原因。
18.（2012安徽）图示为探究“物体动能的大小跟哪些因素有关”的实验。
实验步骤如下：
Ⅰ.让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，观察木块被撞击后移动的距离。
Ⅱ.让不同质量的钢球从斜面上相同的高度由静止滚下，观察木块被撞击后移动的距离。
回答下列问题：
（1）步骤Ⅰ是为了研究动能大小与的关系。
（2）步骤Ⅱ是为了研究动能大小与的关系。
（3）该实验中斜面的作用是为了控制钢球的大小，木块的作用是为了比较钢球的大小。
升级会员 