初三物理功和機(jī)械能提高講解

.PAGE.功和機(jī)械能全章穩(wěn)固、提高【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.做功的兩個必要因素，功的計(jì)算；

2.知道功率的概念、計(jì)算公式和單位，能說明有關(guān)問題并進(jìn)展計(jì)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(guān)，重力勢能的大小與質(zhì)量和高度有關(guān)；知道彈性勢能的大小與彈性形變有關(guān)；

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(guān)動能和勢能相互轉(zhuǎn)化的例子?！局R網(wǎng)絡(luò)】【要點(diǎn)梳理】要點(diǎn)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"勞而無功〞。

〔2〕物體移動了一段距離,但在此運(yùn)動方向上沒有受到力的作用(如物體因慣性而運(yùn)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(jī)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(jì)算：

〔1〕公式：一般式W＝Fs；常用式W＝Gh(克制重力做功)或W＝f阻s(克制摩擦阻力做功)。

〔2〕單位：焦耳(J)

4.考前須知：

〔1〕F與s的方向應(yīng)在同一直線上(初中要求)(比方一個人提著一重物G,從山腳順著"之〞字形的山路爬到山頂,此時(shí)人克制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W＝Fs決定,而與物體的運(yùn)動形式無關(guān)。

要點(diǎn)詮釋：1.判斷物體做功的依據(jù):做功的兩個必要因素，重點(diǎn)抓住力作用在物體上是否有"成效〞。2.在分析做功情況時(shí)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

〔1〕當(dāng)物體的受力方向與運(yùn)動方向不垂直時(shí),這個力就要做功。

〔2〕一個物體同時(shí)受幾個力的作用時(shí),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〕什么叫物體克制阻力做功:假設(shè)物體在運(yùn)動方向上受到一個與此方向相反的力F的作用,我們通常說物體克制阻力F做了功。

比方:物體在豎直向上運(yùn)動h的過程中,物體克制重力做功,功的大小為W＝Gh；再如：物體在水平方向上向前運(yùn)動s,物體克制摩擦力做功,功的大小為W＝fs。要點(diǎn)二、功率1.物理意義：表示物體做功的快慢。2.定義：物體在單位時(shí)間所做的功。3.計(jì)算式：，P表示功率，W表示功，t表示時(shí)間，使用公式計(jì)算功率時(shí)，必須注意W和t的對應(yīng)關(guān)系。W為在t時(shí)間所做的功，而t為做W這么多的功所用的時(shí)間。4.推導(dǎo)式：，式中F為做功的力而v為速度。5.單位：瓦(W)要點(diǎn)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〞那么表示做功的"快慢〞,"多少〞與"快慢〞的意義不一樣。只有在做功時(shí)間一樣時(shí),做功多的就做功快。否那么,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(shí)間兩個因素有關(guān)。

2.由P＝W/t變形為P＝Fv可知:功率一定時(shí),力F與速度v成反比。要點(diǎn)三、動能和勢能1.能量〔能〕:物體能夠?qū)ν庾龉Γ覀兙驼f它具有能量。簡稱能。

可見物理學(xué)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(lǐng)。不同的物體做功的本領(lǐng)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(yùn)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(guān)：〔1〕讓同一個鋼球A，分別從不同的高度由靜止開場滾下。實(shí)驗(yàn)說明，鋼球從高處滾下，高度h越高，鋼球運(yùn)動到水平面時(shí)越快，木塊B被撞得越遠(yuǎn)。所以，質(zhì)量一樣時(shí)，鋼球的速度越大，動能越大?！?〕改變鋼球的質(zhì)量，讓不同的鋼球從同一高度由靜止開場滾下。實(shí)驗(yàn)說明，速度一樣時(shí)，質(zhì)量越大的鋼球?qū)⒛緣KB撞得越遠(yuǎn)。所以鋼球的速度一樣時(shí)，質(zhì)量越大，動能越大。〔3〕結(jié)論：質(zhì)量一樣的物體，運(yùn)動的速度越大，它的動能越大；運(yùn)動速度一樣的物體，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(shí)能將地面砸個坑；舉高的夯落下時(shí)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?！?〕影響彈性勢能的因素：彈性形變要點(diǎn)詮釋：1.能量表示物體做功本領(lǐng)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一樣，都是焦。

2.一個物體"能夠做功〞并不是一定"要做功〞也不是"正在做功〞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(diǎn)四、機(jī)械能的轉(zhuǎn)化和守恒1.機(jī)械能：動能、重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為機(jī)械能。2.機(jī)械能的轉(zhuǎn)化：動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化。

〔1〕滾擺上下運(yùn)動的過程中動能和勢能的轉(zhuǎn)化：滾擺由上向下運(yùn)動時(shí)，高度降低，速度加快，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；向上運(yùn)動時(shí)，高度升高，速度減慢，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能。

〔2〕蹦床上的運(yùn)發(fā)動從高處下落、接觸蹦床、彈起的過程中，動能和勢能的轉(zhuǎn)化：運(yùn)發(fā)動在下落過程中，是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；當(dāng)運(yùn)發(fā)動接觸蹦床后，床面發(fā)生彈性形變，運(yùn)發(fā)動的動能轉(zhuǎn)化成蹦床的彈性勢能，運(yùn)發(fā)動被彈起的過程中，蹦床的彈性勢能轉(zhuǎn)化為運(yùn)發(fā)動的動能；運(yùn)發(fā)動上升的過程中，動能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化。3.機(jī)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(jī)械能的總和不變，或者說機(jī)械能守恒。4.水能和風(fēng)能的利用：自然界的流水和風(fēng)都是具有大量機(jī)械能的天然資源。利用水能、風(fēng)能發(fā)電。要點(diǎn)詮釋：1.動能和勢能統(tǒng)稱為機(jī)械能的理解：〔1〕有動能的物體具有機(jī)械能；〔2〕有勢能的物體具有機(jī)械能；〔3〕同時(shí)具有動能和勢能的物體具有機(jī)械能。2.機(jī)械能轉(zhuǎn)化和守恒可以分兩個層次理解：〔1〕機(jī)械能可以相互轉(zhuǎn)化。〔2〕機(jī)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.在如下圖的四種情境中，人對物體做功的是〔〕A.背著書包靜止B.費(fèi)力力氣也沒能將杠鈴舉起C.將地面上的磚塊往上疊放D.沿著水平方向搬運(yùn)花盆【總結(jié)升華】〔1〕此題考察了力是否做功的判定。〔2〕力做功必須同時(shí)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：①有力無距離，如D選擇項(xiàng)以及搬而未動，舉而未起；②有距離無力，物體由于慣性而運(yùn)動；③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(yùn)動。【變式】在圖所示的四個事例中，關(guān)于力做功的表達(dá)正確的選項(xiàng)是〔〕A.人沒有推動汽車，人的推力對汽車做功了B.馬拉車前進(jìn)，馬的拉力對車做功了C.足球在水平面上滾動，重力對足球做功了D.起重機(jī)吊著重物靜止，鋼繩的拉力對重物做功了類型二、功及功率的計(jì)算2.某型號兩棲步兵戰(zhàn)車，它勻速直線行駛10s通過路程100m，戰(zhàn)車功率為1.1×106W，在這一過程中，戰(zhàn)車行駛的速度為m/s。做功J，牽引力為N?！敬鸢浮?0；1.1×107；1.1×105【變式】一吊車在2s將1500N的貨物提高2m后，在空中停留了3s，又在5s沿水平方向?qū)⒇浳镆扑土?0m，那么10s吊車的功率為〔〕A.300WB.2000WC.3000WD.1500W3.為了增強(qiáng)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登上山頂，爸爸用了25min登上山頂，爸爸的體重是小明的1.5倍，那么小明與爸爸登山時(shí)所做功的功率之比是〔〕A.5:6B.6:5C.15:8D.2:3【總結(jié)升華】先根據(jù)公式W=Gh寫出兩人登上山頂做的功的表達(dá)式，再根據(jù)寫出兩人的功率表達(dá)式，最后兩功率之比即可?！咀兪健吭谥姓畜w育測試中，強(qiáng)的跳繩成績是1min跳180次。他的質(zhì)量為50kg，每次跳起的高度約為6cm，他跳繩時(shí)克制重力做功的平均功率約為W。〔g取10N/kg〕類型三、動能與勢能4.以下現(xiàn)象中，由動能轉(zhuǎn)化為重力勢能的是〔〕【答案】C【變式】許多同學(xué)都很喜歡設(shè)計(jì)和參加"多米諾骨牌效應(yīng)〞活動〔按一定距離拌列的骨牌，碰倒第一塊骨牌后，其它所有骨牌會依次倒下〕，其中的物理原理是：骨牌倒下時(shí)，轉(zhuǎn)化為，這局部能量就轉(zhuǎn)移給下一骨牌，下一骨牌倒下時(shí)具有的能量更大，骨牌被推倒的速度越來越快?！策x填"動能〞、"重力勢能〞〕。類型三、機(jī)械能守恒5.如下圖，小球從左端最高點(diǎn)A擺至最低點(diǎn)B的過程中，能轉(zhuǎn)化為能。在轉(zhuǎn)化的過程中，不計(jì)空氣阻力，小球的機(jī)械能總量〔選填"增大〞"減小〞或"不變〞〕?！窘馕觥啃∏蛴勺罡唿c(diǎn)擺動到最低點(diǎn)的過程中，速度變大，高度下降，故動能變大，重力勢能減小，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能；在不計(jì)空氣阻力的情況下，機(jī)械能總量不變?！咀兪健俊?012〕如下圖，一個小球由靜止從光滑曲面的頂端自由滑下，假設(shè)它在頂端的重力勢能為65J，那么滑到底端的動能是〔〕A.35.50JC.55JD.65J【答案】D6.為了探究"彈性勢能的大小跟哪些因素有關(guān)〞，小明同學(xué)有如下猜測：猜測一：彈性勢能的大小與彈簧的材料有關(guān)；猜測二：彈性勢能的大小與彈簧被壓縮的程度有關(guān)。為探究猜測一是否正確，小明同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，探究方案如下〔以下所有彈簧被壓縮后都未超過其彈性限度〕：①將A、B兩根外形完全一樣，材料不同的彈簧分別按圖甲安裝好；②將小球置于彈簧A的右端，使彈簧被壓縮的長度為3cm〔見圖乙〕，放手后小球被彈出，并與一木塊相碰，木塊被推動了一段距離S1；③將小球置于彈簧B的右端，使彈簧被壓縮的長度為3cm，放手后小球被彈出，并與在同一位置的同一木塊相碰，木塊被推動了一段距離S2；④比擬S1、S2得出結(jié)論。〔1〕比擬以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，假設(shè)，說明彈性勢能的大小與彈簧的材料有關(guān)；假設(shè)，說明彈性勢能的大小與彈簧的材料無關(guān)。〔2〕請將探究猜測二的方案補(bǔ)充完整。①將彈簧A按如圖13甲安裝好；②將小球置于彈簧A的右端，使彈簧被壓縮的長度為2cm，放手后小球被彈出，并與一木塊相碰，木塊被推動了一段距離S3；③。④?！舅悸伏c(diǎn)撥】〔1〕探究彈性勢能的大小與彈簧的材料是否有關(guān)，是通過木塊被彈開的遠(yuǎn)近來比擬彈性勢能的多少，假設(shè)被彈出的距離一樣，那么說明彈簧彈性勢能的大小與材料無關(guān)，假設(shè)被彈出的距離不一樣，那么說明彈簧彈性勢能的大小與材料有關(guān)；〔2〕③探究彈性勢能的大小與彈簧被壓縮的程度是否有關(guān)，改變彈簧被壓縮的長度，其他條件不變，測量木塊被推動的距離；④比擬兩次木塊被推動的距離得出結(jié)論?！敬鸢浮俊?〕S1不等于S2，S1等于S2；〔2〕③將小球置于彈簧A的右端，使彈簧被壓縮的長度改變，放手后小球被彈出，并與在同一位置的同一木塊相碰，木塊被推動了一段距離S4；④比擬S3和S4得出結(jié)論【解析】〔1〕比擬以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，假設(shè)S1不等于S2，說明彈性勢能的大小與彈簧的材料有關(guān)；假設(shè)S1等于S2，說明彈性勢能的大小與彈簧的材料無關(guān)；〔2〕補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)步驟：③將小球置于彈簧A的右端，使彈簧被壓縮的長度改變，放手后小球被彈出，并與在同一位置的同一木塊相碰，木塊被推動了一段距離S4；④比擬S3和S4得出結(jié)論。【總結(jié)升華】此題為探究彈性勢能與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，考察了學(xué)生的分析實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、控制變量法和轉(zhuǎn)換法的了解與掌握，屬于難題?！咀兪健咳鐖D是研究物體的重力勢能與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)．圖中三個一樣的木樁被從空中靜止釋放的鐵塊A、B、C撞擊后陷入沙坑的情況，在此實(shí)驗(yàn)中，mA=mC＜mB，鐵塊所處的初始高度hA=hB＜hC〔1〕我們可通過觀察木樁被打進(jìn)沙坑的來比擬各鐵塊重力勢能的大小。〔2〕通過比擬鐵塊A、C的實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是：物體的重力勢能大小與鐵塊的有關(guān)?！敬鸢浮俊?〕深度〔2〕高度【穩(wěn)固練習(xí)】一、選擇1.〔多項(xiàng)選擇〕以下物體中具有彈性勢能的是〔〕

A.擰緊的鐘表的發(fā)條B.扔在空中的橡皮C.在桌面上的彈簧D.充滿氣的氣球2.1J的功就是〔〕A.把質(zhì)量為1kg的物體移動1m所做的功B.把重1N的物體移動1m所做的功C.在1N力的作用下，物體移動1m所做的功D.在1N力的作用下，物體在力的方向上移動1m時(shí)，此力對物體做的功3.如下圖的幾種情景中，人對物體做了功的是〔〕A.踢出去的足球在草地上滾動B.學(xué)生背著書包在水平路面上行走C.女孩把一箱報(bào)刊搬起來D.司機(jī)推汽車汽車卻紋絲不動4.某同學(xué)家住高層住宅，當(dāng)他乘坐電梯從一層勻速上升至十五層的過程中，他的〔〕

A.動能不變，重力勢能增大B.動能和重力勢能都增大

C.動能減小，重力勢能增大D.動能和重力勢能都減小5.甲、乙兩輛汽車在水平公路上行駛，它們的牽引力F甲:F乙=3:1，速度V甲:V乙=4:1，車重G甲:G乙=2:1，那么在相等時(shí)間牽引力做的功W甲:W乙為〔〕A.3:1B.6:1C.12:1D.24:16.四名同學(xué)進(jìn)展登山比賽，他們突發(fā)奇想，決定以功率最大者獲勝，他們同時(shí)出發(fā)并在山頂進(jìn)展評判．那么最后勝出者一定是〔〕A.體重最大的一個B.時(shí)間最短的一個C.速度最大的一個D.做功最快的一個7.〔2012〕如下圖，小明從滑梯上下滑，在這一過程中，他的〔〕A．動能轉(zhuǎn)化為重力勢能B．重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能C．機(jī)械能保持不變D．機(jī)械能一定減少8.〔2012〕用測力計(jì)沿水平方向兩次拉著同一物體在同一水平面上運(yùn)動，兩次運(yùn)動的s—t圖像如圖所示，其對應(yīng)的測力計(jì)示數(shù)分別為F1和F2，功率分別為P1和P2，那么他們大小關(guān)系正確的選項(xiàng)是()A．F1>F2P1>P2B．F1=F2P1>P2C．F1=F2P1<P2D．F1<F2P1<P29."蹦極〞是一種富有刺激性的勇敢者的運(yùn)動工程。如下圖，一端系住人的腰部，另一端系于跳臺的一根彈性橡皮繩。當(dāng)人下落至圖中Q點(diǎn)時(shí)，橡皮繩剛好被拉直。那么，在人越過Q點(diǎn)繼續(xù)向下的過程中，人的動能變化情況是〔〕A.不變B.變大C.變小D.先變大后變小10.粗糙水平面上有一重100N的物體，用20N的水平推力使其在10S前進(jìn)20m，那么在此過程中〔〕A.推力做了2000J的功B.推力的功率是40WC.摩擦力是100ND.重力做功為2000J二、填空11.如下圖，用力F提水桶：①由井底提起H高度；②提著水桶不動；③在水平面上移動一段距離s；④爬上長為L、高為h的樓梯．以上四種情況，力F對水桶有做功的是〔填序號〕；假設(shè)s＞L＞H＞h，那么做功最多的是〔填序號〕。12.從能量轉(zhuǎn)化的角度看，"水往低處流〞是把________________能轉(zhuǎn)化為___________________能。13.功率相等的兩輛汽車，走完一樣的路程所用的時(shí)間之比為5:2，那么兩車牽引力之比為，做功之比為；假設(shè)兩汽車的功率之比為2:3，完成一樣的功所用的時(shí)間之比為。14.以下物體中只具有動能的是