初二物理人教版知識導學《功和機械能》全章復習與鞏固（基礎）知識講解

1、功和機械能全章復習與鞏固（基礎）撰稿：史會娜 審稿：雒文麗 【學習目標】1.做功的兩個必要因素，功的計算；2.知道功率的概念、計算公式和單位，能說明有關問題并進行計算；3.理解動能、重力勢能的初步概念，知道什么是彈性勢能；4.知道動能的大小與質(zhì)量和速度有關，重力勢能的大小與質(zhì)量和高度有關；知道彈性勢能的大小與彈性形變有關；5.能解釋一些動能和勢能相互轉(zhuǎn)化的簡單現(xiàn)象；6.能解釋有關動能和勢能相互轉(zhuǎn)化的例子?！局R網(wǎng)絡】【要點梳理】要點一、功1.做功的兩個必要因素：(1)作用在物體上的力；(2)物體在力的方向上通過的距離。2.不做功的三種情況（1）物體受力,但物體沒有在力的方向上通過距離。此情況叫

2、“勞而無功”。（2）物體移動了一段距離,但在此運動方向上沒有受到力的作用(如物體因慣性而運動)。此情況叫“不勞無功”。（3）物體既受到力,又通過一段距離,但兩者方向互相垂直(如起重機吊起貨物在空中沿水平方向移動)。此情況叫“垂直無功”。3.功的計算：（1）公式：一般式 WFs ；常用式 WGh(克服重力做功)或Wf阻s(克服摩擦阻力做功)。（2）單位：焦耳(J)4.注意事項：（1）F與s的方向應在同一直線上(初中要求)(比如一個人提著一重物G,從山腳順著“之”字形的山路爬到山頂,此時人克服重力做功所移動的距離并不是山路的長,而是從山腳到山頂?shù)母?（2）做功的多少,由WFs決定,而與物體的運動形

3、式無關.要點詮釋：1.判斷物體做功的依據(jù):做功的兩個必要因素，重點抓住力作用在物體上是否有“成效”。2.在分析做功情況時還應注意以下幾點：（1）當物體的受力方向與運動方向不垂直時,這個力就要做功。（2）一個物體同時受幾個力的作用時,有一些力做了功,有些力沒有做功。因此,講做功必須指出是哪一個力對哪一個物體做功。（3）什么叫物體克服阻力做功:若物體在運動方向上受到一個與此方向相反的力F的作用,我們通常說物體克服阻力F做了功。比如:物體在豎直向上運動h的過程中,物體克服重力做功,功的大小為WGh；再如：物體在水平方向上向前運動s,物體克服摩擦力做功,功的大小為Wfs。要點二、功率1.物理意義：表示

4、物體做功的快慢。2.定義：物體在單位時間內(nèi)所做的功。3.計算式：， P 表示功率，W 表示功，t 表示時間，使用公式計算功率時，必須注意W 和t的對應關系。W 為在t時間內(nèi)所做的功，而t為做W 這么多的功所用的時間。4.推導式：，式中F為做功的力而v為速度。5.單位：瓦(W)要點詮釋：1.注意區(qū)別功與功率。功率與功是兩個不同的物理量,“功”表示做功的“多少”,而“功率”則表示做功的“快慢”,“多少”與“快慢”的意義不一樣。只有在做功時間相同時,做功多的就做功快。否則,做功多,不一定做功就快,即“功率”不一定就大。也就是說:功率與功和時間兩個因素有關。2.由PW/t變形為PFv可知:功率一定時,

5、力F與速度v成反比。要點三、動能和勢能 1.能量（能）:物體能夠?qū)ν庾龉?，我們就說它具有能量。簡稱能?？梢娢锢韺W中，能量和功有著密切的聯(lián)系，能量反映了物體做功的本領。不同的物體做功的本領也不同。一個物體能夠做的功越多，表示這個物體的能量越大。2.動能：定義：物體由于運動而具有的能，叫做動能。3.探究物體的動能跟哪些因素有關：（1）讓同一個鋼球A，分別從不同的高度由靜止開始滾下。實驗表明，鋼球從高處滾下，高度h越高，鋼球運動到水平面時越快，木塊B被撞得越遠。所以，質(zhì)量相同時，鋼球的速度越大，動能越大。（2）改變鋼球的質(zhì)量，讓不同的鋼球從同一高度由靜止開始滾下。實驗表明，速度相同時，質(zhì)量越大的鋼球

6、將木塊B撞得越遠。所以鋼球的速度相同時，質(zhì)量越大，動能越大。（3）結(jié)論：質(zhì)量相同的物體，運動的速度越大，它的動能越大；運動速度相同的物體，質(zhì)量越大，它的動能也越大。4.勢能：（1）重力勢能：物體由于高度所決定的能，叫做重力勢能。例如：舉高的鉛球，落地時能將地面砸個坑；舉高的夯落下時能把木樁打入地里。（2）影響重力勢能的因素：質(zhì)量、高度（3）彈性勢能：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能叫做彈性勢能。（4）影響彈性勢能的因素：彈性形變要點詮釋：1.能量表示物體做功本領大小的物理量；能量可以用能夠做功的多少來衡量，因此，能的單位和功的單位相同，都是焦2.一個物體“能夠做功”并不是一定“要做功”也不是“正

7、在做功”或“已經(jīng)做功”如：山上靜止的石頭具有能量，但它沒有做功。也不一定要做功。要點三、動能和勢能 1.機械能：動能、重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為機械能。2.機械能的轉(zhuǎn)化：動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化。（1）滾擺上下運動的過程中動能和勢能的轉(zhuǎn)化：滾擺由上向下運動時，高度降低，速度加快，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；向上運動時，高度升高，速度減慢，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能。（2）蹦床上的運動員從高處下落、接觸蹦床、彈起的過程中，動能和勢能的轉(zhuǎn)化：運動員在下落過程中，是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；當運動員接觸蹦床后，床面發(fā)生彈性形變，運動員的動能轉(zhuǎn)化成蹦床的彈性勢能，運動員被彈起的過程中，蹦床的彈性勢能轉(zhuǎn)化為運動員的動能；運動員上

8、升的過程中，動能轉(zhuǎn)化成機械能。動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化。3.機械能守恒：如果只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，盡管動能、勢能的大小會變化，但機械能的總和不變，或者說機械能守恒。要點詮釋：1.動能和勢能統(tǒng)稱為機械能的理解：（1）有動能的物體具有機械能；（2）有勢能的物體具有機械能；（3）同時具有動能和勢能的物體具有機械能。2.機械能轉(zhuǎn)化和守恒”可以分兩個層次理解：（1）機械能可以相互轉(zhuǎn)化。 （2）機械能在轉(zhuǎn)化后總量守恒?！镜湫屠}】類型一、判斷力對物體是否做功1.（2012內(nèi)江）如圖所示，以下實例所列舉的幾個力中，沒有對物體做功的力是（）A.船在水的作用下前進一段距離 B.靜止的小車在拉力的作用下向前運動C

9、.汽車在剎車阻力的作用下滑行了一段距離 D.當杠鈴靜止后，舉重運動員對杠鈴的支持力【思路點撥】判定力是否對物體做功，就看其是否同時滿足做功的兩個必要因素：作用在物體上的力；物體在力的方向上通過的距離?！敬鸢浮緿【解析】水給船一個作用力，船在這個力的作用下通過了一段距離，同時具備了做功的兩個必要因素，故水對船做了功。故A不合題意。小車在拉力的作用下通過了一段距離，同時具備了做功的兩個必要因素，故拉力對小車做了功。故B不合題意。汽車受到剎車阻力的作用，并且其產(chǎn)生力效果，使汽車由運動變?yōu)殪o止，故剎車阻力對汽車做了功故C不合題意。運動員舉起杠鈴后，雖然此時運動員對杠鈴有一個支持力的作用，但此時杠鈴不再

10、運動，有力但沒有距離，不同時具備做功的兩個必要因素，故支持力沒有做功。故D符合題意?！究偨Y(jié)升華】（1）此題考查了力是否做功的判定。（2）力做功必須同時具備做功的兩個必要因素。（3）不做功的情況一般有以下三種：有力無距離，如D選擇項以及搬而未動，舉而未起；有距離無力，物體由于慣性而運動；有力也有距離，但距離的方向與力的方向垂直，如人提著水桶在水平地面上運動。舉一反三：【變式】（2012 北京）水平桌面上的文具盒在水平方向的拉力作用下，沿拉力的方向移動一段距離。則下列判斷正確的是（）A.文具盒所受重力做了功 B.文具盒所受支持力做了功C.文具盒所受拉力做了功 D.沒有力對文具盒做功【答案】C類型二

11、、功及功率的計算2.（2012天津）用彈簧測力計水平拉著重為8N的木塊，在水平長木板沿直線勻速移動0.5m，如圖所示，木塊受到的摩擦力是 N，木塊所受的重力做功 J?！舅悸伏c撥】（1）彈簧測力計的分度值為0.2N，由指針所在的位置得出拉力大小，由于木塊做勻速直線運動，拉力等于摩擦力；（2）木塊水平移動，在重力的方向上沒有移動距離，重力不做功?！敬鸢浮?.4；0【解析】（1）由圖可知，拉力F=2.4N，木塊做勻速直線運動，f=F=2.4N；（2）由于木塊水平移動，在重力的方向上沒有移動距離，所以重力做功為0?！究偨Y(jié)升華】本題考查二力平衡條件的應用和功的計算，關鍵是知道平衡力大小相等，方向相反，作

12、用在同一直線上，作用在同一物體上；做功的條件是有力作用在物體上、并且在力的方向上移動距離。舉一反三：【變式】（2012 南昌）如圖所示，螞蟻用10-3N的力拉著樹葉，10s內(nèi)沿拉力方向前進了10cm，則螞蟻對樹葉做功為 J，此時的功率為 W?！敬鸢浮?10-4；110-5【解析】（1）螞蟻對樹葉做功：；（2）螞蟻做功功率：。3. 一列質(zhì)量為1103t的火車，以180km/h的速度在平直軌道上勻速行駛，整列火車受到的阻力是9103N。（1）火車的牽引力多大？（2）火車行駛1min時間內(nèi)，重力做了多少功？機車牽引力做了多少功？牽引力的功率多大？【思路點撥】（1）首先根據(jù)二力平衡的條件，搞清火車所受

13、牽引力與阻力之間的關系。（2）根據(jù)功的計算公式：W=Fs。并且要搞清F與s的關系，s必須是在力的方向上移動的距離。通過分析重力沒有在力的方向上移動距離，所以重力沒有做功。根據(jù)功的計算公式計算出牽引力做的功，然后根據(jù)公式計算出牽引力的功率?！敬鸢概c解析】（1）火車在平直軌道上勻速行駛，牽引力等于阻力：（2）重力方向豎直向下，物體在水平方向移動，所以重力沒有做功，因此。因為：，t=1min=60s火車在水平方向移動的距離是：；所以牽引力做的功為：牽引力的功率：答：火車的牽引力是9103N。重力做的功為0；機車的牽引力做的功為2.7107J；牽引力的功率為4.5105W?！究偨Y(jié)升華】此題考查了二力平

14、衡條件及應用、功、功率的計算。特別是功的計算，一定要搞清F、s之間的關系，s是在力的方向上移動的距離。舉一反三：【變式】（2012 眉山）小童同學用50N的水平推力，使放在水平桌面上重200N的物體做勻速直線運動，若該物體在10s內(nèi)移動4m，則在此過程中，物體受到的摩擦力是 N，小童做功的功率是 W?！敬鸢浮?0；20【解析】（1）物體在50N的推力作用下，在水平方向做勻速直線運動，所以摩擦力等于推力，也是50N；（2）物體移動的速度為：小童做功的功率為：。類型三、機械能的轉(zhuǎn)化與守恒4.如圖所示，在用滾擺做探究“機械能的相互轉(zhuǎn)化”的活動時，把滾擺懸掛在框架上，用手捻動滾擺使懸線纏在軸上，滾擺升

15、到最高點后，放開手，可以看到滾擺下降，越轉(zhuǎn)越 ，到最低點時滾擺轉(zhuǎn)而 ，直到差不多回到 的位置。滾擺在 位置時重力勢能最大，在 時動能最大?？梢?， 和 可以相互轉(zhuǎn)化?！敬鸢浮靠?；上升；原來；最高點；最低點；重力勢能；動能【解析】滾擺是重力勢能和動能相互轉(zhuǎn)化的機械，故滾擺升到最高點后，放開手，可以看到滾擺旋轉(zhuǎn)著下降，越轉(zhuǎn)越快，到最低點時滾擺轉(zhuǎn)而上升，直到回到接近原來的位置；滾擺在最高點位置時重力勢能最大，在最低點時動能最大；可見，重力勢能和動能可以相互轉(zhuǎn)化?！究偨Y(jié)升華】解決此類問題的關鍵是要知道各能量跟哪些因素有關，根據(jù)各因素的變化情況分析能量的變化情況。舉一反三：【變式】如圖所示，嫦娥一號衛(wèi)星成

16、功實施了三次近月制動，順利完成“太空剎車”動作，建立了正常的姿態(tài)。在制動過程中嫦娥一號的機械能 （填“增大”、“不變”或“減小”）?！敬鸢浮繙p小5.（2012 包頭）如圖所示是一個左右對稱的凹形槽，將小球從A點由靜止釋放，若小球由A點到B點運動過程中克服摩擦力做的功用W表示，忽略空氣阻力，則下列說法正確的是（）A.小球從A點運動到B點的過程中，勢能的減少量與動能的增加量之差等于WB.小球能夠從A點運動到D點C.小球從A點運動到B點的過程中，勢能的減少量等于動能的增加量D.小球從A點運動到C點的過程中，機械能的減少量等于動能的增加量【答案】A【解析】從A點到B點的過程中，小球克服重力、摩擦力做功

17、，所以機械能不守恒；小球減少的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化成小球的動能，一部分克服摩擦力做功?！究偨Y(jié)升華】題目考查了機械能的轉(zhuǎn)化和守恒，掌握機械能守恒的條件：只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化的時候，機械能才守恒。舉一反三：【變式】（多選）如圖所示，一個靜止的木塊 ，從 點分別沿不同的光滑軌道 、 、 、 自由下滑，到達同一水平地面上，如果不計空氣阻力，以下說法正確的是（ ）A.到達地面時動能不相等，沿 軌道下滑時動能最大B.在不同的軌道上運動時，重力勢能的變化相同C.沿著不同軌道到達地面時速度大小相同D.沿不同軌道運動時， 的機械能保持不變 【答案】BCD類型四、實驗探究6.（2012 長春）如圖是探究動能大小與

18、哪些因素有關的實驗裝置。 （1）試驗中通過觀察木塊在同一水平面上被推動的 來比較小球的動能大小。（2）將同一小球從同一斜面的不同高度（h1h2）由靜止開始釋放的目的是：使小球到達斜面底部時的速度 。（3）小球推動木塊，最后靜止時的位置如圖甲乙所示，分析可知小球的動能與速度的大小 （選填“有關”或“無關”）。 （4）如圖丙所示，質(zhì)量較小的撲克牌動能較大時能切入黃瓜，根據(jù)上面的探究可知，飛行的撲克牌一定具有 的速度（選填“較大”或“較小”）?！舅悸伏c撥】（1）此實驗把動能的大小轉(zhuǎn)換為木塊被撞擊后運動的距離，距離越遠表明小球的動能越大；（2）實驗過程要采用控制變量法，當研究動能大小與速度的關系時，應選擇同一鋼球，這樣可以保證小球的質(zhì)量相同；當研究動能大小與質(zhì)量的關系時，要讓鋼球沿斜面的同一高度下落，這樣保證下落速度相同；（3）根據(jù)推動的距離越遠表明小球的動能越大的規(guī)律分析小球的動能與速度的大小關系；（4）根據(jù)動能大小的影響因素（物體的質(zhì)量和速度）分析即可?！敬鸢浮浚?）距離（2）不同（3）有關（4）較大【解析】（1）從圖1中可以看出，小球滑下的高度不同，即小球剛到水平面上時的速度不同，并且小球滑