2024中考物理備考全攻略：專題11-機(jī)械功和機(jī)械能（含答案）

專題11機(jī)械功和機(jī)械能?知識點(diǎn)1功1.定義：作用在物體上的力，使物體在力的方向上移動一段距離，就說力對物體做了功。2.兩個必要因素：一是作用在物體上的力；二是物體在力的方向上通過的距離。3.三種不做功的情況三種情況原因?qū)嵗芯嚯x無力物體沒有受到力的作用，但由于慣性通過了一段距離，這時沒有做功踢出去的足球，人對足球沒有做功有力無距離有力作用在物體上，但物體沒動，即物體沒有通過距離搬石頭未動，人對石頭沒有做功力與距離垂直物體受力，且物體也移動了距離，但通過的距離和力的方向垂直提水桶水平移動一段距離，豎直提水桶的力不做功。例1（株洲）在籃球比賽中，運(yùn)動員對籃球沒有做功的過程是（）A．運(yùn)球 B．扣籃 C．擦板 D．跳投【答案】C【解析】例2（長沙）下列關(guān)于功的說法正確的是（）A．小明用力推發(fā)生故障的汽車而未推動時，推力對汽車做了功 B．吊車吊著重物沿水平方向勻速運(yùn)動一段距離時，吊車的拉力對重物做了功C．足球在水平地面上滾動一段距離時，重力對足球做了功 D．舉重運(yùn)動員從地面將杠鈴舉起的過程中，舉重運(yùn)動員對杠鈴做了功【答案】D?知識點(diǎn)2功的計算和機(jī)械功原理1.計算公式：W=Fs物理學(xué)中規(guī)定，力對物體做的功等于力與物體在力的方向上移動距離的乘積，即功=力x距離，一般用W表示功，用F表示力，用s表示物體在力的方向上移動的距離。2.功的單位：在國際單位制中，力的單位是牛（N），距離的單位是米（m），功的單位是焦耳，簡稱焦（J）1J=1N×1m3.注意事項：應(yīng)用W=Fs計算功，力與物體移動的距離方向必須一致，對應(yīng)同一物體、同一段時間。4.機(jī)械功原理：生活中的機(jī)械，有的可以省力，有的可以省距離，使工作更方便。實(shí)驗(yàn)表明：既省力又省距離的機(jī)械是不存在，也就是說省力的機(jī)械必定費(fèi)距離；省距離的機(jī)械必定費(fèi)力。即使用任何機(jī)械都不能省功，這個結(jié)論叫做機(jī)械功原理。機(jī)械功原理是一個普遍的結(jié)論，對于任何機(jī)械都適合。例1（德陽）圖甲所示的鐵塊重力G=4N，被吸附在豎直放置且足夠長的磁性平板上，當(dāng)它在豎直方向上拉力F=6N的作用下向上運(yùn)動時，鐵塊受到的摩擦力為________N；鐵塊此時速度v與時間t的關(guān)系圖象如圖乙所示，則4s內(nèi)拉力F做功是_________J。【答案】2；4.8例2（重慶）如圖所示，某公司研發(fā)的智能服務(wù)機(jī)器人，它具有凈化室內(nèi)空氣、陪伴老人聊天散步等功能。若它在50N的牽引力作用下，以0.5m/s的速度在水平地面勻速直線行駛60s，求：（1）它行駛的路程；（2）此過程中牽引力所做的功?！敬鸢浮浚?）它行駛的路程30m；（2）此過程中牽引力所做的功1500J。?知識點(diǎn)3功率1.比較做功的快慢①當(dāng)相同時間，做功不同。則做功越多，做功越快；②當(dāng)做功相同，時間不同。則時間越少，做功越快；③當(dāng)做功和時間都不相同，則可以求出單位時間里做功多少，判斷做功快慢。2.定義：把做功的多少和所用時間的比叫做功率。3.物理意義：表示做功快慢的物理量。4.公式：P=W/tP-功率-單位瓦（W）、W-功-單位焦（J）、t-時間-單位秒（s）。5.注意事項：功率表示做功快慢，不表示做功的多少，由W=Pt可知，做功的多少由功率和時間兩個因素決定。功率大的機(jī)械，做功不一定多，做功多的機(jī)械，功率也不一定大。6.另一個公式：當(dāng)物體在F作用下，以速度v沿力F方向做勻速直線運(yùn)動時，力F所做的功W=Fs=Fvt。則力F做功的功率P=W/t=Fvt/s=Fv。7.對比兩公式（1）P=W/t是功率的定義式，表示物體在一段時間內(nèi)的平均功率，非瞬時功率。無論受力物體運(yùn)動狀態(tài)如何，該公式都適用。（2）P=Fv是功率的推導(dǎo)式，它是物體在恒力F作用下，以速度v勻速推導(dǎo)而來的。表示的是物體的瞬時功率。例1（德州）兩次水平拉動同一物體在同一水平面上做勻速直線運(yùn)動，兩次物體運(yùn)動的路程（s）﹣時間（t）圖像如圖所示，根據(jù)圖像，下列判斷正確的是（）A．兩次物體運(yùn)動的速度：v1＜v2 B．兩次物體所受的拉力：F1＞F2 C．0﹣6s兩次拉力對物體所做的功：W1＞W(wǎng)2 D．0﹣6s兩次拉力對物體做功的功率：P1＜P2【答案】C例2（淄博）如圖所示，AC＞BC，在相同時間內(nèi)把同一物體分別沿斜面AC、BC勻速推上頂端，推力分別為F1、F2，功率分別為P1、P2，在不考慮摩擦的情況下（）A．F1＜F2，P1=P2 B．F1＞F2，P1＞P2 C．F1=F2，P1=P2 D．F1＜F2，P1＜P2【答案】A?知識點(diǎn)4有用功、額外功和總功1.有用功、額外功、總功總功：動力所做的功，等于有用功和額外功之和。2.常見機(jī)械的有用功、額外功和總功有用功額外功總功滑輪組1.提升重物時：W有用=Gh；2.水平拉動時：W有用=fs；3.W有用=W總-W額外1.W額外=G動h（不計摩擦）；2.W額外=W總-W有用；1.W總=W額外+W有用；2.W總=Fs；3.W總=W有用/η斜面W有用=GhW額外=fLW總=fL+Gh=FL例1（無錫）用如圖所示的滑輪組勻速提升200N的重物G，豎直向上的拉力F為100N，重物被提升1m，不計繩重和滑輪的摩擦，下列說法正確的是（）A．拉力做的額外功是100J B．動滑輪的重力為50N C．拉力做的總功是200J D．繩子末端移動的距離是2m【答案】A例2（營口）如圖所示，物體重為20N，某人在5s內(nèi)用4N的拉力勻速地將該物體在水平方向移動了1m，則繩子自由端移動的速度為m/s，拉力做功為J，此物體受到的摩擦力為N。（不計滑輪重、繩重、滑輪與軸及滑輪與繩之間的摩擦）【答案】0.4；8；8。?知識點(diǎn)5機(jī)械效率1.定義：有用功跟總功的比值叫機(jī)械效率，用η表示，機(jī)械效率=，即η=W有/W總。2.特點(diǎn)：任何機(jī)械的機(jī)械效率η都小于1，因?yàn)槿魏螜C(jī)械都要做額外功，且η是一個沒有單位的量，常用百分?jǐn)?shù)表示。3.理解（1）機(jī)械效率是表示機(jī)械做功性能好壞的物理量，機(jī)械效率越高，這個機(jī)械的性能越好。（2）機(jī)械效率的高低并不決定使用機(jī)械是省力還是費(fèi)力，效率高只是說明有用功占總功的比例大，與是否省力無關(guān)，與是否省距離無關(guān)，與機(jī)械功率的大小無關(guān)，與機(jī)械做功的多少無關(guān)。4.常見機(jī)械效率5.提高效率方法減小動滑輪自重、添加潤滑油、減小摩擦、增加待測物體重力。例1（東營）對物理概念的理解是學(xué)好物理的關(guān)鍵。關(guān)于功、功率和機(jī)械效率，下列說法正確的是（）A．通過改進(jìn)機(jī)械的性能可以使機(jī)械效率達(dá)到100% B．做功多的機(jī)械，功率一定大 C．功率大的機(jī)械，做功一定快 D．做功快的機(jī)械，機(jī)械效率一定高【答案】C例2（哈爾濱）如圖所示，利用滑輪組將重力為2N的物體，以0.2m/s的速度提升0.1m，拉力F為1.2N，下列說法正確的是（）A．繩自由端移動的速度為0.6m/s B．這個滑輪組是費(fèi)力機(jī)械 C．滑輪組的機(jī)械效率為83.3% D．F所做的有用功為0.24J【答案】C?知識點(diǎn)6測量機(jī)械效率1.實(shí)驗(yàn)方案用刻度尺測出鉤碼被提升的高度h和繩子末端移動的距離s，算出鉤碼的重力G，用彈簧測力計測出繩端拉力F，求出機(jī)械效率η。2.實(shí)驗(yàn)原理η=x100%=×100%3.實(shí)驗(yàn)過程沿豎直方向用拉力F勻速拉動彈簧測力計使鉤碼升高h(yuǎn)，分別測出鉤碼重力G、上升高度h、拉力F及繩子自由端移動的距離s。4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論（1）滑輪組機(jī)械效率的大小受物重、摩擦和動滑輪自重影響；與繞線方式和重物上升的高度無關(guān)。（2）同一滑輪組，所提重物的重力越大，機(jī)械效率越高。例1（德州）測量滑輪組的機(jī)械效率：步驟如圖所示為測量某滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)裝置。①實(shí)驗(yàn)時沿豎直方向勻速緩慢拉動彈簧測力計。②分析表中數(shù)據(jù)可知：實(shí)驗(yàn)2是用圖做的實(shí)驗(yàn)。③實(shí)驗(yàn)序號3中的機(jī)械效率η=__________。裝置圖表格實(shí)驗(yàn)序號鉤碼重量G/N鉤碼上升高度h/m繩端拉力F/N繩端移動距離s/m機(jī)械效率η140.11.80.374%280.13.10.386%380.12.50.4結(jié)論通過比較___（填實(shí)驗(yàn)序號）兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論：同一滑輪組提升重物時，物重越大，滑輪組的機(jī)械效率越高。通過比較2、3兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：不同滑輪組提升相同重物時，動滑輪越重，滑輪組的機(jī)械效率_____________問題討論實(shí)驗(yàn)過程中邊拉動邊讀數(shù)，彈簧測力計示數(shù)不穩(wěn)定，有同學(xué)認(rèn)為應(yīng)靜止時讀數(shù)。你認(rèn)為他的想法（選填“正確”或“不正確”），因?yàn)樗麤]有考慮到______________對滑輪組機(jī)械效率的影響?！敬鸢浮竣谝?；③80%；1、2；越低；不正確；摩擦力。例2（長春）在翻建長春東大橋的施工中，起重機(jī)將質(zhì)量為4.5×103kg的鋼材沿豎直方向勻速提升了2m，而它的電動機(jī)所做的功是2×105J。（g取10N/kg）求：（1）起重機(jī)對鋼材所做的有用功。（2）起重機(jī)的機(jī)械效率。?知識點(diǎn)7動能1.能量：物體能夠?qū)e的物體做功，就是它具有能量或能；在國際單位制中，單位是焦（J）；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（1）定義：物體由于運(yùn)動而具有的能。（2）影響因素：質(zhì)量和速度。（3）實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法和轉(zhuǎn)換法（3）實(shí)驗(yàn)步驟：①讓同一個小球從不同高度滾下，小球獲得不同的速度，觀察哪次木塊被推的遠(yuǎn)。②讓不同小球從相同高度滾下，小球獲得不同的速度，觀察哪次木塊被推的遠(yuǎn)。（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：①質(zhì)量相同的物體，運(yùn)動速度越大，它的動能越大；②速度相同的物體，物體質(zhì)量越大，它的動能越大。（5）拓展：動能的大小可以用Ek=mv2表示，可以看出動能的大小受速度質(zhì)量的影響。例1（襄陽）在排球比賽中，小明把排球豎直向上拋出，排球在運(yùn)動中動能E隨時間t變化的圖像最接近的是（）A． B． C． D．【答案】A例2（阜新）在“探究影響動能大小因素”的實(shí)驗(yàn)中，如圖所示，讓小球從同一光滑斜面上由靜止?jié)L下，小球撞擊放在水平面上的木塊，使木塊滑動，虛線位置為木塊滑動一段距離后靜止的位置。（已知h1＜h2＜h3）（1）球從斜面上滾下的過程中，小球的能轉(zhuǎn)化為小球的能。（2）本實(shí)驗(yàn)是通過______比較小球動能的大小。（3）分析圖中的三次實(shí)驗(yàn)可以得出的結(jié)論是：物體的___________一定時，___________越大，它的動能越大；通過實(shí)驗(yàn)結(jié)論可知，開車時要注意不能（“超載”或“超速”）。【答案】（1）重力勢；動；（2）木塊滑動的距離；（3）質(zhì)量；速度；超速。?知識點(diǎn)8勢能及其影響因素1.重力勢能：物體由于被舉高而具有的能。2.影響因素：質(zhì)量和物體被舉高的高度。3.實(shí)驗(yàn)步驟1.讓同一個物體從不同高度落下，比較木樁在細(xì)沙中陷入的深淺情況；2.讓不同物體從相同高度落下，比較木樁在細(xì)沙中陷入的深淺情況。4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論①在物體質(zhì)量一定時，物體被舉的越高，其重力勢能就越大；②在物體高度一定時，質(zhì)量越大的物體具有的重力勢能越大。5.拓展：重力勢能的大小可用E=mgh表示，可以看出其大小受物體質(zhì)量m和被舉高度h的影響。6.彈性勢能：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能。彈性勢能的大小與物體的材料、彈性形變的大小有關(guān)；同一個物體的形變量越大，彈性勢能就越大。7.勢能：重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為勢能。例1（廣元）小蘇同學(xué)的物理興趣小組準(zhǔn)備探究“彈簧彈性勢能的大小與什么因素有關(guān)”。他們猜想：彈簧彈性勢能可能與彈簧長度變化量、彈簧螺紋圈直徑、彈簧的材料等因素有關(guān)。他們的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，把彈簧放在水平面上，其左端固定在墻上，AO等于彈簧原長，水平面O點(diǎn)左側(cè)光滑，右側(cè)粗糙。將物體M從O點(diǎn)壓縮彈簧到P點(diǎn)，然后由靜止釋放，當(dāng)物體M運(yùn)動到O點(diǎn)與彈簧分開，最終運(yùn)動到Q點(diǎn)靜止。請補(bǔ)充完成他們的探究過程：（1）彈簧彈性勢能的大小是通過來衡量的。（2）探究彈簧彈性勢能與彈簧長度變化量的關(guān)系，應(yīng)該選用（選填“相同”或“不同”）彈簧進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并先后改變之間的距離，測出OQ的距離，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，測量多組數(shù)據(jù)并記錄。（3）小蘇的實(shí)驗(yàn)小組經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)得出了結(jié)論。在上面的實(shí)驗(yàn)中，他們運(yùn)用到了轉(zhuǎn)換法和兩種物理思想方法?！敬鸢浮浚?）物體M被彈出的距離；（2）相同；AP；（3）控制變量法。例2（曲靖）某學(xué)校“牛頓小組”的同學(xué)在探究重力勢能的實(shí)驗(yàn)中用到三個體積相同的小球，它們的質(zhì)量關(guān)系為m1＜m2=m3，實(shí)驗(yàn)的情景如圖所示。（1）通過觀察小球陷入細(xì)沙的深度來反映重力勢能的大小，應(yīng)用的物理方法是（選填“轉(zhuǎn)換法“或“類比法”）。（2）分析甲、乙兩種情況可知，重力勢能的大小與物體的有關(guān)。（3）小鐵球m3落入細(xì)沙后，速度不斷減小直至靜止，它的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為能。（4）同學(xué)們還發(fā)現(xiàn)小球離地面越高，下落到地面所用的時間越長，他們測出了小球自由下落高度h和下落時間的平方t2的數(shù)據(jù)如下表，分析數(shù)據(jù)，寫出h與t2的關(guān)系式為。實(shí)驗(yàn)次數(shù)123456h/米2.454.97.359.812.2514.7t2/秒20.51.01.52.02.53.0【答案】（1）轉(zhuǎn)換法；（2）質(zhì)量；（3）內(nèi)；（4）h=4.9t2。?知識點(diǎn)9機(jī)械能的轉(zhuǎn)化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.能的轉(zhuǎn)化：①動能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化。AB：重力勢能減小，動能增大，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；BC：動能減小，重力勢能增大，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能。②動能和彈性勢能可以相互轉(zhuǎn)化。AB：鐵球的動能減小，彈簧的彈性勢能增大，動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能；BA：彈簧的彈性勢能減小，鐵球的動能增大，彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能。3.機(jī)械能守恒：如果物體只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，則物體機(jī)械能總量保持不變，稱為機(jī)械能守恒。例1（聊城）我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號乙運(yùn)載火箭，以“一箭雙星”方式成功發(fā)射第二十八、二十九顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，如圖所示的衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行，離地球最近的一點(diǎn)叫近地點(diǎn)，最遠(yuǎn)的一點(diǎn)叫遠(yuǎn)地點(diǎn)，它在大氣層外運(yùn)行，不受空氣阻力，則下列說