九年级物理功与机械能热与能能源与可持续发展专题辅导讲义与习题答案解析汇编.docx
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九年级物理功与机械能热与能能源与可持续发展专题辅导讲义与习题答案解析汇编
第十五章功和机械能
一、知识网络
二、重难点归纳
1、功：
物体做了功的两个要素：
有作用在物体上的力和物体在力的方向上移动的距离。
常见的几种不做功的情况有：
（1）有力无距离如推车未动；
（2）无力有距离如足球踢出去后运动员并未继续对它做功；
（3）有力也有距离，但力的方向与运动方向垂直如提水走在水平的路面上。
2、机械效率：
有用功与总功的比值。
（1）有用功：
对人们有用且一定要做的那部分功。
如：
我们现在要从井中提上来2kg水，那么我们对2kg水所做的功为有用功。
（2）额外功：
对人们无用但不得不做的那部分功，如：
提水时必须要用到一个工具或容器，那么对容器所做的功就是额外功。
（3）总功：
有用功和额外功的总和，如把2kg水和容器一起提起来所做的功为总功。
有：
有用功+额外功=总功。
因此常见的额外功是为克服机械、容器等自身重量和克服摩擦所做的功。
额外功我们是不得不做的，也是无法消除的，因此机械效率总小于1，常见的几种机械效率的计算：
（1）、提高重物。
对于
，如果我们不考虑机械自重和摩擦，
，我们只要将
增大，便可以提高机械效率。
（2）、水平拉物体时，
，f为阻力，F为拉力。
（3）、其它，
，总的来说可以提高机械效率的方法是提高物重，减小机械间的摩擦。
3、功率
（1）功率是表示物体做功快慢的物理量，它不表示物体做功多少，物体做功多少与功率和做功时间两个因素确定，我们不能说物体功率大，就是做功多。
（2）对于功率的计算，可以直接利用公式P=W/t来算，如果知道了一个物体在某力的作用下种情况下的运动速度，同样也可以利用来计算：
P=W/t=Fs/t=Fv。
在变速运动中，v是平均速度。
4、能
（1）能是表示物体做功多少的物理量，一个物体只要能做功，也不一定现在正在做功，那么它就具有能量。
如水坝中的水，山顶上静止的石头。
（2）物体具有的动能与物体质量和速度的有关，质量越大，速度越快，物体的动能就越大。
（3）物体所具有的重力势能与质量和物体被举的高度有关，物体质量越大，被举得越高，所具有的重力势能就大。
（4）物体所具有的弹性势能与物体发生的弹性形变有关，弹性形变量越大，物体所具有的弹性势能就越大。
（5）机械能是指动能和势能的总和，动能和势能之间可以相互转化，如果不存在阻力，物体的机械能就不会变化。
三、典型例题
1、考查记忆题
例1、下列说法中
（1）、将重物体提起来；
（2）将重物提着坚持3秒不动；（3）将重物提着在水平方向移动100m；（4）提着重物走上四楼。
其中____________对物体做了功。
解析：
（1）中将重物提起，有了力的作用，力为竖直方向，与运动方向相同，因此对物体做了功；
（2）中将重物提着坚持3秒不动，有了力的作用，但是没有距离，没有对物体做功；（3）中将重物提着在水平方向移动100m，物体受到手对它的力是向上，而运动方向是水平面上的，没对物体做功；（4）中提着重物走上四楼，有了力也有了移动的距离，并且都是向上的。
答案：
1、4中对物体做了功。
点拨：
此题是一个理解记忆题。
考查的是对做功的两个因素的理解，解决的关键在于掌握做功的两个因素：
物体有力的作用，在力的方向上有移动的距离。
小试身手
1.1、重100N物体在20N拉力作用下在水平面上匀速直线运动了10m，则拉力做功______J，重力做功___________J。
1.2、将一个质量为10kg的物体从高10m，长为20m的斜面上滑下时，重力做功__________J（g=10N/kg）
1.3、放学后，小明背着重20N的书包沿水平路面行走了1000m后，登上10m高的楼房才回到家里，那么在此过程中，小明对书包做功_________J。
例2、说明下列物体各具有哪能些形式的能量
（1）、在水平轨道上行驶的火车。
__________________________________
（2）、空中飞行的飞机。
__________________________________
（3）、拉弯的弓。
__________________________________
（4）、离弦的箭。
__________________________________
解析：
在水平轨道上行驶的火车，由于在运动所以具有动能，没有被举高，就没有势能；空中飞行的飞机，有了运动，也被举高了所以具有动能和势能；拉弯的弓由于发生了弹性形变，所以就具有了弹性势能；离弦的箭在空中飞行，与飞机相似，具有动能和势能。
点拨：
此题是一道基础记忆题。
考查各种物质或物质的运动具有的能量。
小试身手
2.1、由斜面向下滑动的过程中小车的__________能转化为______________能。
2.2、洒水车在匀速洒水的过程中，车的动能_________________。
（填变大、变小、不变）
2.3、2007年发射的绕月卫星“嫦娥一号”，在飞向月球的时候重力势能（）
A、不变。
B、变小。
C、变大。
D、无法判断。
2.4、河流上修建大坝，提高了水位，当水从大坝流下的时候，水的__________能转化为______________能。
2、考查理解题
例3、如图所示，四幅图是小新提着包回家的情景，小新提书包的力不做功的是哪幅图（）
解析：
明白不做功的三种情况：
A.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”.
B.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”.
C.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”.
在分析做功情况时还应注意以下几点：
A.当物体的受力方向与运动方向不垂直时,这个力就要做功.
B.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.
C.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:
在竖直向上,物体克服重力做功,功的大小为W＝Gh;在水平方向上,物体克服摩擦力做功,功的大小为W＝fs.答案：
B
点拨：
此题是一个理解记忆题。
此题考查的是不做功的情形的理解，属于做功的两个条件的知识点上的一个提升。
小试身手
3.1、以下事例中，重力做功的是（）
A.冰球在水平的冰面上滚动B.皮划艇在平静水面快速滑行
C.跳水运动员下落
D.举重运动员把杠铃举起停在空中静止不动
3.2、在图中的几个情形中所提到的力没有做功的是（）
3.3．下列各种情况中做功的是（）
Ａ.用竖直向上的力提水桶在水平面行走
Ｂ.用水平力推重物在水平地面上行走
Ｃ.运动员举起重1800牛的杠铃
Ｄ.水球重50牛，沿光滑水平面运动10米
例4、当两台机器正常工作时，功率大的机器一定比功率小的机器（）
A.做功多B.做功少C.做功快D.做功慢
解析：
物体在单位时间内所做的功叫做功率.它也表示物体做功的快慢.
答案：
C
点拨：
此题是一个综合理解题。
是考查对功率的理解。
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.
小试身手
4.1、下列说法中正确的是（）
A.有些简单机械省功
B.斜面越长越省功
C.使用任何机械都不省功
D.定滑轮在使用过程中虽不省功，但是能省力
4.2、一个质量为50kg的人，在10s内连续向上跳12个台阶，已知每个台阶的高度为0.2m，则这个人在这段时间内的功率是（g取10N/kg）（）
A.1200WB.10W
C.12WD.120W
4.3．在2005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.5W B.50W C.500W D.5000W
4.4．（07毕节）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
例5、甲、乙两个机械，甲的机械效率是70%，乙的机械效率是50%，则（）
Ａ.甲机械做功省力 Ｂ.甲机械做功快
Ｃ.甲机械做功多 Ｄ.以上说法都不对
解析：
机械效率是表示机械对总功利用率高低的物理量.若机械效率越大,表示该机械对总功的利用率越高,即机械做的有用功占它所做的总功的比例越大,或者说额外功占总功的比例越小,也说明该机械的性能越好.
答案：
D
点拨：
此题是一个综合理解题。
此题考查的是机械效率与功率的区别，其区别是：
（1）、功率是表示机械做功的快慢,功率大只表示机械做功快；
（2）、机械效率是表示机械对总功利用率高低的物理量,效率高只表示机械对总功的利用率高.因此,功率大的机械不一定机械效率高,如内燃机车的功率是4210W,但它的效率只有30—40%；
（3）、而机械效率高的机械,它的功率不一定就大,如儿童玩具汽车的电动机效率可达80%,但功率只有几瓦.；
（4）、机械效率的高低与机械是否省力无内在联系,不能认为越省力的机械效率就越高。
小试身手
5.1、（2007常德）关于简单机械下列说法中正确的是
A．定滑轮不仅能改变力的大小而且能改变力的方向
B．使用滑轮组不仅省力而且省功
C．做功越多的机械，其机械效率就越高
D．功率越大的机械，做功就越快
5.2．用同一个滑轮组来测挂不同钩码时的机械效率，下述结论正确的是（）
Ａ.钩码较重的一次机械效率较高
Ｂ.钩码较轻的一次机械效率较高
Ｃ.两次机械效率是一样的 .机械效率与提升高度有关
5.3）如右图，物体G的重为16N，手拉绳的力为10N。
但物体被匀速拉动提高h时，动滑轮的机械效率为（不考虑摩擦）。
若想增大动滑轮的机械效率，可采用的方法是_____。
（答一种即可）
5.4、如右图所示，物重G为600N，用滑轮组将重物匀速提升5m，所用拉力F为250N，滑轮组的机械效率为_________．若不计摩擦，被提升的物重增加时，滑轮组的机械效率将_________（选填"变大"、"变小"或"不变"）．
3、考查实验题
例6、学校买了一箱物理器材，小军同学将它从一楼搬运到三楼（如图所示），小丽同学想测量小军同学搬运器材过程中对箱子做功的功率.
⑴.测量所需要的器材有：
________________
⑵.小丽同学设计的测量步骤如下，其中多余的是（）
A.测出箱子所受的重力
B.测出楼梯的总长度
C.测出一楼到三楼的竖直高度
D.测出小军上楼梯所用的时间
E.算出小军搬运箱子的功率
⑶请你帮小丽设计一个实验记录表格。
解析：
对于功率的测量我们要利用公式P=W/t所以仪器就要秒表，尺子，测力计。
对于实验中多余的步骤我们如果有了一楼到三楼的竖直高度也就不用再去测楼梯的总长度了。
答案：
（1）秒表，尺子，测力计。
（2）B（3）略。
点拨：
此题是一个实验题，考查公式W＝Fs和公式P=W/t的时候要知道每一个物理量要用什么去测量了。
小试身手
6.1、在"测滑轮组机械效率"的实验中，用同一滑轮组进行了两次实验，实验数据如下：
（1）此实验所用滑轮的个数至少是________个，其中动滑轮有________个.
（2）实验中应___________拉弹簧测力计。
（3）第一次实验测得滑轮组的机械效率为_________，第二次实验时滑轮组的机械效率________（选填""、"小于"或"等于"）第一次的机械效率。
6.2、如图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重6N。
（1）实验时要竖直向上拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为N，若钩码上升的高度为8cm,则弹簧测力计向上移动____cm,该滑轮组的机械效率为。
（2）若仅增加钩码的个数，该滑轮组有机械效率将。
（选填：
"增大"、"减小"或"不变"）
6.3．（2007常德）“滑轮组的机械效率究竟与哪些因素有关”？
某实验小组的同学对同一滑轮组进行实验探究，得到了下表中的数据
项
目
次
数
1
2
3
钩码重／N
4
6
8
钩码上升高度/m
0.1
0.1
0.1
绳端拉力／N
1.8
2.4
3
绳端上移的距离／m
0.3
0.3
0.3
机械效率
74%
83%
（1）将表中数据补充完整。
（2）请在方框中画出进行第一次实验的装置图（每个钩码重2N）.
（3）分析比较表中的数据，你认为同一滑轮组机械效率发生变化的主要原因是
。
4、考查简单计算题
例7、用三种方法来提升同一个重物：
a.用不计摩擦的定滑轮将重物提高h；b.沿光滑斜面将重物提高h；c.用手直接将重物提高h.其中做功大小是：
（）
Ａ.a方式做功最少不了 Ｂ.b方式做功最少
Ｃ.c方式做功最少 Ｄ.三种方式做功一样多
解析：
对于物体做功我们利用W=FS来做，升高物体公式也可以变为W=FH，H是指上长升的高度。
答案：
D
点拨：
此题是一个简单计算题。
此题考查的是功的计算，我们对公式W＝Fs的理解：
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）。
3、注意事项：
（1）、有力才有可能做功,没有力根本不做功.
（2）、F与s的方向应在同一直线上（初中要求）（比如一个人提着重物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）
C、做功的多少,由W＝Fs决定,而与物体的运动形式无关.
小试身手
7.1、汽车在平直道路上做匀速直线运动，下列说法中正确的是（）
A．汽车的牵引力为零B．汽车所受的摩擦力为零
C．汽车牵引力所做的功为零D．汽车所受的合力为零
7.2．以下估测中，基本符合实际情况的是（）
A.人正常步行的速度约5m/s，
B.某同学走路时对地面的压强约1.5×103Pa
C.中学生的体重约50ND.把一个鸡蛋举高1m做的功约0.5J
7.3．某学生用40牛的力将重60牛的铅球抛出5米远，则铅球在空中运动过程中，人对铅球所做的功是（）
Ａ．200焦 Ｂ．300焦 Ｃ．0焦 Ｄ．500焦
7.4．重50N的重物，在10N水平力的作用下，沿水平方向移动了5m，那么重力对重物做的功是（）
A.50JB.250JC.0D.上述都不对
例8、用一个动滑轮把重为200N的货物匀速提升了4m，所用拉力125N，则他所做的有用功为_____________J，总功______________J，滑轮的机械效率为_________________.
解析：
一个动滑轮，所做的总功W总=Fs=125N×8m=1000J,有用功为W有用=Gh=200N×4m=800J，所以机械效率为η=80%。
点拨：
此题是一个简单计算题。
主要是考查对有用功、总功及机械效率的计算及理解，特别是对动滑轮的理解：
动滑轮上重物上升了4m，则绳子的自由端拉长了8m。
小试身手
8.1、下列说法正确的是（）
A、在相同的时间内，做功越多，机械效率越高。
B、物体做有用功越多，机械效率越高。
C、机械的机械效率小于1。
D、机械的功率大，机械效率就越高。
8.2、要提高某一机械的效率，可取的途径是（）
A、增加机械做功的时间。
B、减小做功时间。
C、增加机械的效率。
D、增大有用功与总功的比重。
8.3、分别用相同的滑轮组成一个定滑轮、一个动滑轮和一个由两个滑轮组成的滑轮组来提升同一重物，其中机械效率最高的是（）
A、定滑轮B、动滑轮C、滑轮组D、都一样
5、考查综合计算题
例9、如图所示，物体A的质量为50kg，当力F为100N时，物体A恰能匀速前进，若物体A前进0.5m所用的时间为10s,（不计绳和滑轮重）求:
（1）力F做的功.
（2）力F的功率.
解析：
物体前进0.5m，则力拉长了1m，由W=Fs可以知道，拉力做的功为W=100J
10秒内拉长了1m则拉力的功率P=W/t=100J/10s=10W.
点拨：
此题是一道综合计算题。
主要是对于计算公式的理解，常用式W＝Gh（克服重力做功）或W＝f阻s（克服摩擦阻力做功）。
小试身手
9.1、如图所示，物体G所受到的重力大小为40N.
（1）在拉力F1的作用下使物体沿竖直方向匀速提高0.5m，求拉力F1在这一过程中对物体所做的功.
（2）若将该物体放在倾角为300的光滑斜面上，用平行于斜面的拉力F2使物体沿斜面匀速向上移动1m，此时拉力F2的大小恰为20N，求拉力F2在这一过程中对物体所做的功.
（3）比较上述两种情况，你能得出什么结论？
9.2、一台起重机将质量为420kg的货物提高了5m，如果额外功是9000J。
求:
（l）起重机做的有用功和总功；
（2）在此过程中起重机的机械效率。
（取g=10N/kg）
9.3、张明同学用如图所示的滑轮组做"测滑轮组的机械效率"的实验时，拉线的绕法如图所示。
每个钩码重均为0.5N，将钩码匀速向上提升20cm，弹簧测力计移动的距离为60cm，弹簧测力计的示数为1N，问：
⑴在实验过程中，对钩码做的有用功是多少？
⑵滑轮组的机械效率是多少？
⑶为什么总功总是大于有用功？
四、章节练习
1．建造三峡水电站主要是利用水的什么能来发电（）
A.机械能B.化学能C．热能D．原于能
2．（2007自贡）李兰同学到自贡的百货大楼购物，自动扶梯把她从一楼匀速送到二楼的过程中，她的
A.动能增大B.势能不变C.机械能增大D.机械能不变
3．下列过程中，动能转化为势能的是：
（）
A.重锤从高处落下B.钟表里的发条带动齿轮转动
C.压缩的弹簧将物体弹射的瞬间D.炮弹从炮口斜向上射出去
4、（2007广安）神舟6号载人飞船顺利升上太空并返回地面，全球华人为之振奋、自豪。
当巨型降落伞吊着神舟6号返回舱安全进入大气层并匀速下落时，返回舱的（）
A．动能增大，势能减小B．动能和势能都减小
C．动能不变，势能减小D．动能和势能都不变
5．如图1所示两质量相等的静止小球，分别沿光滑斜面AB，AC从同一位置滚下，小球到达BC时的速度大小分别为VA，VB则（）
图1
A.VA>VBB.VB=VAC.VA6．骑自行车的人，在上坡前往往要加紧蹬几下脚踏板，这是为了（）
A.增大惯性B.增大上坡推力
C.增大动能D.增大势能
7．一架沿竖直方向匀速上升的直升飞机，它的（）
A.动能增加，势能不变B.动能不变，势能增加
C.动能增加，势能增加D.动能不变，机械能不变
8．探究物理规律和解决实际问题常运用到许多重要的物理思想和方法。
下列过程中运用了“等效替代”方法的
A.测量一张白纸的厚度B.研究电流与电压、电阻的关系
C.曹冲称象C.牛顿总结出惯性定律
9．（2007浙江衢州）用10牛竖直向上的拉力，使放在水平地面上重为8牛的物体竖直向上移动了2米，则拉力做功为（）
A．4焦B．16焦
C．20焦D．36焦
10．（2007扬州）小明同学在中考体育测试中取得合格成绩，请你估算小明跳绳时的功率约是
A．9WB．90WC．900WD．9000W
11.《中华人民共和国道路交通安全法》已于5月1日正式实施，为交通安全提供了一定的法律保障。
下列对汽车行驶情况分析正确的是
A．速度越大，则惯性越大，汽车难以停下
B．刹车后，由于摩擦力减小，因而汽车的速度逐渐减小
C．只要后面汽车的行驶速度小于前面的汽车，就无需对行车距离加以限制
D．汽车行驶速度、车距、路面情况等均是影响交通安全的因素
12、下面哪种说法正确（）
A.做功越多，功率越大B.做功时间越长，功率就越小
C.在相同时间内，功率越大，做的功就越多D.功率越大，做功越多，机械效率越高
13．人造地球卫星绕地球沿椭圆轨道运行，近地点处卫星的_________能最大，____________能最小。
14．一架飞机在同一高度上匀速飞行，喷洒农药。
在此过程中，飞机的动能_________，重力势能_______。
15．高空中云彩里的小冰粒具有_________能和____________能。
16、（2007成都）一辆汽车总重为2×104N，在平直水平路面上以20m／s的速度匀速行驶，汽车所受阻力为总重的0．03倍，在10s内．汽车克服阻力做的功为________J．功率为________W。
17．从高处落下的涂了黑油漆的橡皮球落地又弹出后，在地上留下了黑色的圆斑，这个现象说明了___________________________。
圆斑面积表示___________________。
18、滑轮组既能省力又能改变力的方向，亮亮用自制的滑轮组来提起500N的重物（如图2所示），绳自由端的拉力F=200N，重物以0.2m/s的速度匀速上升，不计摩擦和绳重，则动滑轮重_________N，拉力做功的功率是_____________W，该滑轮组的机械效率等于___________。
当被拉起的重物变重时，滑轮组的机械效率就______________（填”变大”、”变小”或”不变”）
图2
19、（2007潍坊）如图3所示，物重G为480N，用滑轮组将重物匀速提升2m，所用拉力F为200N，滑轮组的机械效率为________，在“测量滑轮组机械效率的实验”中测量拉力F时，应该在弹簧测力计提着滑轮组________（选填“静止”或“匀速上升”）时读数．
20．图4中挖掘机挖土与人力挖土做功的时间相同，我们可以用比较做功多少的方法来比较他们做功的快慢．为了比较物体做功的快慢，还可以用另一种方法：
做相同的功，比较__________。
图5
图4
图3
21．我们看杂技演员从高处跳下落在绷床上，又被弹起的过程如图5所示，请你写出演员在表演时涉及到2个物理知识。
（1）____________________________________
（2）____________________________________
22．滑雪运动员从斜坡滑下后，用力撑杆飞速向前滑去，请根据此情景图6，提出两上与物理知识有关的问题，并加以解释。
问题1：
解释：
问题2：
解释：
图6
23．（2007淄博）小芳同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系，如下图7所示。
她首先测出小车重，然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车，调节斜面倾斜角θ的大小多次测量，得到下表所示的数据：
斜面
倾斜角θ
小车重G/N
斜面高
h/m
斜面长
S/m
拉力
F/N
有用功
W有/
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