中考科学总复习功和功率机械能浙教版

中考科学总复习功和功率机械能浙教版

第20讲　功和功率　机械能 ‎, 分类一　　 机械功与功率)‎ ‎,　　　　功)‎ ‎【考点梳理】‎ ‎1．做功的两个必要因素：_作用在物体上的力__和_物体在力的方向上通过的距离__。要明确“在力的作用下，物体沿力的方向通过了一段距离，那么这个力就对物体做了功”。‎ ‎【注意】判断做功的标准：有力，有距离并且力和距离在同一个方向上。不做功的三种情况：a.有力F无距离s，例如举高重物静止不动，虽然用了力，但没在力的方向上通过距离，没做功；b.有距离s没有力F，如正在空中飞行的足球，运动了一段距离，但运动员施加的力已经消失，运动员对其没有做功；c.有力F，也有距离s，但在力的方向上没有通过距离(运动方向和力的方向垂直)，此力也不做功，例如水平方向运动的物体，重力不做功。‎ ‎2．功的公式：W＝_Fs__。‎ 科学上规定：功等于作用在物体上的力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。‎ ‎【注意】F和s必须“同一物体”“同一时间”“同一方向”。‎ ‎3．功的单位：焦耳(简称“焦”)，1 J＝_1__N·m。‎ ‎4．做功的实质：做功的实质就是_能量转化__的过程，通过做功的形式将一种能量转化为其他形式的能量。物体做了多少功，就有多少_能量__发生了转化。能量与功的单位一样，都是_焦耳__。‎ ‎【活学活用】‎ ‎1．下列没有对物体做功的是( D )‎ A．物体在绳子拉力作用下升高 B．静止的小车在拉力作用下运动起来 C．汽车在刹车阻力的作用下速度降低 D．人用力搬石头，石头不动 ‎2．手抛鸡蛋的杂技演出抛出的鸡蛋从最高处到最低处重力做功大概是( A )‎ A．0.2 J　　　B．2 J　　　C．20 J　　　D．200 J ‎3．在下列情况中，人对物体是否做功？并说明理由。‎ ‎(1)将重物从地面上提起放到肩上：_放到肩上这个过程做功，放到肩上后不做功，受力但没有在力的方向上通过距离__；‎ ‎(2)将重物提在手中沿水平方向移动‎50 m的距离：_不做功，力的方向和距离垂直，不在同一直线上__；‎ ‎(3)扛着重物登上三楼：_做功，既有力又有距离，并且距离和力的方向一致__；‎ ‎(4)推出去的铅球在空中向前飞行时：_不做功，铅球在飞行过程中不受推力，依靠的是惯性__。‎ ‎,　　　　功　率)‎ ‎【考点梳理】‎ ‎1．功率的概念：_单位时间内做的功叫功率__。功率用来描述_物体做功快慢__，也可反映能量转化的快慢。‎ ‎2．功率的公式：P＝；P＝Fv。‎ ‎3．功率的单位：瓦特(W)、千瓦(kW)、焦/秒(J/s)；1瓦(W)＝1_焦/秒(J/s)__。‎ ‎【注意】根据P＝可知，当P一定时，W与t成正比。换句话说，使用_功率__相同的机械，做功时间长的做功就多。当W一定时，P与t成反比。换句话说，做相同的_功__时，时间用得少的机械的功率就大。当t一定时，W与P成正比。换句话说，做功_时间__相同时，功率大的那台机械做的功就多。‎ ‎4．类比功率与速度 速度 功率 物理意义 运动快慢 做功快慢 定义 单位时间通过的路程 单位时间内所做的功 定义式 v＝ P＝ 单位 m/s J/s或W ‎【活学活用】‎ ‎4．今年国庆节举行了一次登紫金山比赛，体重相同的小明和小刚两人从太平门沿同一路线登上紫金山，小明是快跑上去的，而小刚是慢跑上去的，则下列说法正确的是( C )‎ A．两人登山做的功相同，功率也相同 B．小明登山所做功比小刚多，但功率小 C．两人登山做的功相同，但功率不同 D．小明登山所做功比小刚少，但功率大 ‎5．如图所示，挖掘机挖土的速度往往很慢，这是为了( B )‎ A．保证挖掘质量 B．获得较大挖掘动力 C．节约燃料 D．保证挖掘施工安全 ‎6．学习了功率的知识后，小明和几位同学准备开展“比一比谁的功率大”的活动，他们设计了三套方案：①测量出各自的体重、爬楼用的时间和爬楼的高度，算出爬楼的功率并进行比较；②控制爬楼的时间相同，测量出各自的体重、爬楼的高度，算出爬楼做的功并进 行比较；③控制爬楼的高度相同，测量出各自的体重、爬楼的时间，算出体重和时间的比值并进行比较，可行的是( D )‎ A．只有① B．只有①②‎ C．只有②③ D．①②③都可以 ‎,　　　　机械效率)‎ ‎【考点梳理】‎ ‎1．有用功、额外功及总功的含义 ‎(1)有用功：在做功过程中，我们所需要的功(即对人有用的功)，用W有用表示。‎ 为实现做功目的，对我们要做功的物体做的功是有用功，它在数值上等于达到做功目的而直接用手对物体做的功。‎ ‎(2)额外功：在做功过程中，对额外负担所做的功，用W额外表示。‎ 额外功是在实现做功目的时，我们对辅助工具、器材所做的功，它并非我们需要，是额外负担，但又不得不做。‎ ‎(3)总功：在做功过程中，所做的有用功与额外功之和是总功，用W总表示，即W总＝_W有用＋W额外__。‎ 达到做功目的，我们所做的有用功与额外功之和是总功，它在数值上等于利用机械所做的功。‎ ‎【注意】区分某一做功过程中的有用功、额外功，关键是弄清做功的目的，然后才可以确定有用功和额外功。‎ ‎2．机械效率的定义及表达式 ‎(1)定义：机械效率等于有用功与总功之比，机械效率用希腊字母“η”表示。‎ ‎(2)公式：η＝ 斜面：η＝ 定滑轮：η＝＝＝ 动滑轮：η＝＝＝ 滑轮组：η＝＝＝ ‎【注意】因为使用机械要克服机械自重和相互部件间的摩擦，做一些额外功，所以机械效率必然小于100%。‎ ‎【活学活用】‎ ‎7．如图剪刀剪纸机械效率为80%，这表示( D )‎ A．若作用在剪刀的动力是1 N，则阻力是0.8 N B．若作用在剪刀的阻力是1 N，则动力是0.8 N C．若作用在剪刀的动力做功1 J，则有0.2 J的功用于剪纸 D．若作用在剪刀的动力做功1 J，则有0.8 J的功用于剪纸 ‎8．如图所示，同一个滑轮组用不同的方法进行组装，若两次提起的物重相同，且不计绳重和摩擦，则两者的机械效率的关系是η甲 ‎_＝__(填“＞”“＜”或“＝”)η乙，使用甲的优点是_可以改变用力的方向__，使用乙的优点是_更省力__。‎ ‎9．水平地面上有一重为5 000 N的箱子，现用起重机把箱子吊到‎3 m高的位置，所用时间为10 s，起重臂下的钢丝绳是绕在一个动滑轮上的，如图所示，钢丝绳上的拉力为3 000 N。‎ ‎(1)起重机起吊该箱子的机械效率是多少？‎ ‎(2)钢丝绳上拉力的功率是多少？‎ 解：(1)有用功：W有＝Gh＝5 000 N×‎3 m＝15 000 J，‎ 总功：W总＝Fs＝F·2h＝3 000 N×2×‎3 m＝18 000 J，‎ 起重机起吊该箱子的机械效率：‎ η＝×100%＝×100%≈83.3%。‎ ‎(2)钢丝绳上拉力的功率：P＝＝＝1800 W。‎ ‎, 分类二　　 各种各样的能)‎ ‎,　　　　能量的形式)‎ ‎【考点梳理】‎ 能量是以多种形式存在的，常见的能量形式有：机械能、光能、内(热)能、电能、化学能、核能。‎ ‎【活学活用】‎ ‎10．能量从哪里来？地球上所有能量几乎都来自太阳的_热__能和直接给地球提供的_光__能；被植物通过光合作用吸收的光能转化为_化学__能；加热空气，使空气流动，就有了_风__能(空气的动能)；促进水循环，使水有了_机械__能。‎ ‎, 分类三　　机械能)‎ ‎,　　　　区别动能和势能)‎ ‎【考点梳理】‎ ‎1．动能：物体由于_运动__而具有的能。‎ ‎2．重力势能：物体由于_被举高__而具有的能。‎ ‎3．弹性势能：物体由于发生_弹性形变__而具有的能。‎ ‎【活学活用】‎ ‎11．(2012·嘉兴)据报道，一辆横穿铁路的拖拉机，因故障而停在铁道上，此时从远处驶来一列火车，尽管司机及时采取紧急制动措施，但是缓慢行驶的列车还是将拖拉机撞“飞”了。这是因为火车的( A )‎ A．动能很大 B．速度很大 C．势能很大 D．功率很大 ‎12．下列关于动能和势能的搭配错误的是( D )‎ A. B. C. D. ‎,　　　　影响动能大小的因素)‎ ‎【考点梳理】‎ 影响动能大小的因素有两点：一是物体的_质量__越大，动能越大；二是物体的_速度__越大，动能越大。‎ ‎【活学活用】‎ ‎13．(2012·衢州)小徐利用如图实验来研究物体动能大小与哪些因素有关。让质量不同的钢球从斜面上同一高度静止释放，钢球运动到斜面底部，推动木块运动一段距离后停下。‎ 实验数据见下表：‎ 实验 次数 ‎ 钢球质 量m(g)‎ 钢球到达斜面底部时的速度v(m/s)‎ 木块移动的 距离s(cm)‎ ‎1‎ ‎20‎ ‎1.8‎ ‎30‎ ‎2‎ ‎40‎ ‎1.8‎ ‎59‎ ‎3‎ ‎60‎ ‎1.8‎ ‎87‎ ‎(1)表格中的实验数据说明了钢球的动能大小与_质量__有关。‎ ‎(2)小徐对如何判断钢球的动能大小进行深入思考，认为可以通过比较钢球推动木块移动距离的大小来反映钢球对木块_做功__的多少，从而判断钢球动能的大小。‎ ‎,　　　　影响势能大小的因素)‎ ‎【考点梳理】‎ ‎1．影响重力势能的相关因素：物体的_质量__越大，_位置__越高，具有的重力势能越大。‎ ‎2．影响弹性势能的相关因素：物体的_形变__越大，弹性势能就越大。‎ ‎【活学活用】‎ ‎14．将体积相等的实心塑料球和铅球放在同一水平面上，请你回答：‎ ‎(1)哪个球的重力势能大？答：_铅球__。‎ ‎(2)你有什么简单易行的措施使它们具有的重力势能一样大？(写出一种即可)答：_把塑料球抬起一定高度__。‎ ‎,　　　　机械能的相互转化)‎ ‎【考点梳理】‎ ‎1．滚摆：(1)滚摆从最高点开始往下运动时，始点处_势能__最大，_动能__为零。(2)开始向下运动时，_势能__开始转化为 ‎_动能__，动能渐趋增大，势能渐趋减小，机械能总和不变；到达_最下端__时，动能最大。(3)反方向的转换，滚摆不断上升过程中，_动能__转化为_势能__，势能渐趋增大，动能渐趋减小，到达了一个新的最高点时，势能最大，动能为零。‎ ‎2．单摆：将摆锤拉到一定的高度后放手，摆锤在向下摆动的过程中_重力势能__转化为_动能__，在摆锤摆过中点后向上摆动的过程中_动能__转化为_重力势能__。‎ ‎【活学活用】‎ ‎15．如图所示，小华把悬挂的铁锁拉近并紧贴自己的鼻子，稳定后松手，头保持不动，铁锁向前摆去又摆回。下列说法正确的是( B )‎ A．锁不断地来回摆动，是因为动能不断增加 B．锁向下摆的过程中，重力势能转化为动能 C．锁摆到最低点后会继续上升，是因为受重力作用 D．锁摆动的过程中，机械能总量不变，所以摆回来时会碰到鼻子 ‎,　　　　机械能守恒)‎ ‎【考点梳理】‎ 机械能守恒的含义：在只有_重力__或_弹力__对物体_做功__的条件下(或者不受其他_外力__的作用下)，物体的_动能__和_势能__(包括重力势能和弹性势能)发生相互转化，但_机械能__的总量保持不变。这个规律叫做机械能守恒定律。‎ ‎【活学活用】‎ ‎16．如图所示是一个左右对称的凹形槽，将小球从A点由静止释放，若小球由A点到B点运动过程中克服摩擦力做的功用W表示，忽略空气阻力，则下列说法正确的是( A )‎ A．小球从A点运动到B点的过程中，势能的减少量与动能的增加量之差等于W B．小球能够从A点运动到D点 C．小球从A点运动到B点的过程中，势能的减少量等于动能的增加量 D．小球从A点运动到C点的过程中，机械能的减少量等于动能的增加量 第16题图 ‎　　　第17题图 ‎17．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65 J，则滑到底端的动能是( D )‎ A．35 J B．50 J ‎ C．55 J D．65 J ‎, 专项一　　　功)‎ ‎【重点提示】分析物体是否做功，主要是抓住做功的两个必要因素：①物体受到力的作用；②物体在力的方向上通过一段距离，二者缺一不可。‎ ‎【例1】下列几个实例中，力没有做功的是(　　)‎ A．人拉车前进的过程 B．人向上搬石头，石头未动 C．划火柴的过程 D．刹车后车仍向前滑行 ‎【点拨】A.人拉车前进的过程，人给车一个向前的力，车向前移动了距离，拉力对车做功，不符合题意；B.用力搬石头，人给石头一个向上的力，石头向上没有移动距离，力对石头没有做功，符合题意；C.划火柴时，克服摩擦做功，不符合题意；D.汽车受到刹车阻力的作用，并且其产生力效果，使汽车由运动变为静止，故刹车阻力对汽车做了功，不符合题意。‎ ‎【答案】B ‎1．下列情景中，人对物体做功的是( A )‎ A．小车在拉力作用下向前运动 B．人提着水桶在水平路面上匀速前进 C．小孩推车，车未动 D．踢出的足球在地面上滚动一段距离 ‎, 专项二　　　功　率)‎ ‎【重点提示】功率表示物体做功的快慢，其大小由完成的功和所用时间共同决定的，与其他因素无关。‎ ‎【例2】下列关于功率的说法正确的是(　　)‎ A．做功多的物体功率一定大 B．做功时间长的物体功率一定小 C．完成相同的功，做功时间短的物体功率一定大 D．做功越多，做功时间越长的物体功率一定大 ‎【点拨】功率的大小是由完成的功和所用的时间共同决定的。选项A仅说明做功的多少，没有说明做功的时间；选项B仅说明做功的时间，没有说明做功的多少，因此选项A、B都不正确。根据功率的定义式P＝，在完成相同的功的前提下，做功时间越短，功率越大，可见选项C正确。对于选项D，由于无法确定做功的多少与所用的时间的比值，因此无法比较功率的大小，选项D也是错误的。‎ ‎【答案】C ‎2．下列关于功率的说法，正确的是( B )‎ A．功率越大，做功越多　　B．功率越大，做功越快 C．功率越大，越省力 D．功率越大，机械效率越大 ‎, 专项三　　 能量的转化)‎ ‎【重点提示】自然界能的形式多种多样，不同形式的能之间可以相互转化。解决此类问题一定要先判断原来物体具有什么能，后来物体具有什么能，这样就容易判断能量的转化方向了。‎ ‎【例3】(2014·嘉兴)各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向的。下面几幅图按能量转化的顺序，排列正确的是(　　)‎ A．①②③④　　　　　　　　B．②③④①‎ C．②①③④ D．①③④②‎ ‎【点拨】各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向的，地球上所有能量直接或间接来自于太阳能，所以上面几幅图能量的转化顺序为：太阳—树林—燃煤电厂—空调。‎ ‎【答案】C ‎3．如图所示是一位同学正在体育课中进行实心球投掷训练，投出的实心球在上升过程中(　C　)‎ A．动能不变，重力势能增加 B．重力势能不变，动能增加 C．动能转化为重力势能 D．重力势能转化为动能 ‎,　探究　　　影响动能、势能大小的因素)‎ ‎【例1】小鹭想探究弹性势能的大小与哪些因素有关，她利用一段弹簧、光滑轨道、物块A和B等器材进行实验。如图所示，用物块将弹簧压缩到一定程度后释放，物块沿轨道向左滑行，最高可冲到光滑斜面虚框处。‎ ‎(1)实验时可通过观察同一滑块_________________来判断弹性势能的大小。‎ ‎(2)比较图甲、乙两个实验可以初步得出，弹簧的弹性形变越大，具有的弹性势能就_______。‎ ‎(3)若物块冲上斜面的最大高度ha＝hc＜hb，弹性形变的大小la＜lb＝lc，则物块达到最高处所具有的重力势能Ea、Eb、Ec的大小关系是_______。‎ ‎【点拨】(1)实验时可通过观察同一滑块冲上斜面的高度来判断弹性势能的大小；(2)比较甲与乙两个实验可知，弹簧的形变量la＜lb，物块冲上斜面的高度ha＜hb，同一滑块冲上斜面的高度越大，弹簧的弹性势能越大，由此可见：弹簧的弹性形变越大，具有的弹性势能就越大；(3)弹簧的形变量越大，弹簧的弹性势能越大，最终物块在最高处时所具有的重力势能越大，因为la＜lb＝lc，所以Ea＜Eb＝Ec。‎ ‎【答案】(1)冲上斜面的高度　(2)越大　(3)Ea＜Eb＝Ec ‎【例2】(2014·台州)利用如图装置进行“探究动能大小的影响因素”实验。用两根细绳将小球悬挂起来，拉起小球，当细绳与竖直方向成θ角后松手，小球撞击水平木板上的木块，记下木块移动的距离s。改变角度θ的大小，重复实验。‎ ‎(1)利用如图两根细绳悬挂小球，而不用一根细绳，其好处是________________________________________________________________________。‎ ‎(2)本实验探究的问题是物体的动能大小与________的关系。‎ ‎(3)利用上述实验，同时还可以探究的问题是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎【点拨】(1)若用一根细绳，小球的摆动方向会不稳定，利用如图两根细绳悬挂小球，便于控制小球的撞击方向，便于碰准木块；(2)实验中小球一定，小球摆动的角度不同，撞击木块时的速度不同，所以本实验探究的问题是物体的动能大小与速度的关系；(3)细绳与竖直方向成的θ角不同，则下落的高度不同，通过对木块做功的多少，可以判断小球重力势能的大小，所以该实验可以探究重力势能大小与高度的关系。‎ ‎【答案】(1)便于控制小球的撞击方向(或便于撞准木块等)　(2)速度　(3)物体重力势能大小与高度有什么关系(或物体重力势能大小与高度的关系)‎ ‎1．在探究弹性势能的大小跟哪些因素有关时，小明提出了如下猜想：‎ 猜想一：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关；‎ 猜想二：弹性势能的大小与弹簧的材料有关。‎ 为此，小明选用材料不同的两根弹簧A和B(长度和粗细相同)，小球、木块和长刻度尺各一个，设计了如图所示的实验装置进行探究。实验中，木块起始位置相同，最后得出以下实验记录表。‎ 实验 次数 使用的 弹簧 被压缩后弹 簧的长度/cm 木块移动 的距离 ‎①‎ 弹簧A ‎5‎ s1‎ ‎②‎ 弹簧A ‎8‎ s2‎ ‎③‎ 弹簧B ‎5‎ s3‎ ‎④‎ 弹簧B ‎8‎ s4‎ ‎(1)由于弹性势能的大小不便用仪器测量，本实验把弹性势能的大小转换为测量木块移动的距离，这种研究方法叫转换法。下列实验中用到此方法的是_②__(填序号)。‎ ‎①探究“杠杆的平衡条件”‎ ‎②探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”‎ ‎(2)请将探究猜想一的方案补充完整。‎ ‎①将弹簧A、小球、木块按如图所示安装好；‎ ‎②压缩弹簧，使其长度为‎5 cm。放手后，小球被弹出，推动木块移动了一段距离s1；‎ ‎③压缩弹簧，使其长度为_8__cm。放手后，小球被弹出，推动木块移动_s2__；‎ ‎④比较分析实验数据_s1和s2__，得出结论。‎ ‎(3)弹簧将小球弹开的过程中，是弹簧的弹性势能转化成小球的_动__能。‎ ‎(4)为了探究猜想二，可选用实验次数②和_④__的数据进行比较分析，若_s2≠s4__，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关。‎ ‎【常见误区】‎ ‎1．功、功率、机械效率混淆不清，误认为做功越多，功率越大；机械效率越高，功率越大。‎ ‎2．能量的相互转化的形式多种多样，在分析问题时，易漏掉其中某一种能量。‎ ‎【例3】在一次参观中，外地游客丁先生从渠江公园乘电梯到思源广场，在电梯匀速上升的过程中，丁先生的(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A．重力势能不断增大 B．动能不断增大 C．机械能保持不变 D．动能转化为重力势能 ‎【点拨】电梯匀速上升时，丁先生的动能不变，重力势能增大，机械能增大，这一过程是电能转化为机械能，因此只有选项A正确。‎ ‎【答案】A ‎2．下列说法正确的是( C )‎ A．机械效率越高的机械做功越快 B．机械效率越高的机械做功越多 C．功率越大的机械做功越快 D．功率越大的机械做功越多 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎