初三物理功和机械能复习教案.doc

复 习 教 案功和机械能总课时：_班级：_姓名：_ 一、复习策略1、力学中的“功”和功的原理（3）功的计算：功：物体上的力与力的方向上移动的距离的乘积。 w=fs=gh（克服重力做功） w=pt国际单位：nm；焦耳，简称焦，符号j。1j=1 nm（4）功的原理内容：使用任何机械都不省功应用：斜面fs=gh（理想情况，不计摩擦）2、简单机械的机械效率有用功：必须要做的功。额外功：并非我们需要但又不得不做的功。总功：有用功和额外功的总合。机械效率：有用功与总功的比值。（1）斜面w有用=ghw额外=fsw总=fs=ghfs（2）杠杆w有用=g物hw额外w总=fs（轮轴效率）（3）定滑轮（a）w有用=ghw额外：摩擦及绳重w总=fs=fh（4）定滑轮（b）w有用=fs物w额外：滑轮转动摩擦w总=fsf=fs物（5）动滑轮及滑轮组（a）w有用=g物hw额外w总=fs=fnh=（g物g动）h注：打“_”指不计绳重和摩擦时（6）动滑轮及滑轮组（b）w有用=fs物 w额外：绳重及滑轮转动摩擦w总=fsf=fns物（7）归纳特点如下：所有机械自身摩擦均是额外功的组成部分，故对机械进行润滑一般都可以提高机械效率所有的有用功均等于不使用机械时所做的功对于所有机械均有3、功率定义：单位时间内做的功。单位：功率用p表示，单位是瓦特，简称瓦，符号w （1）公式：（2）意义；表示做功快慢的（与机械效率无关）（3）机械中的功率4、机械能（1）动能：（与m、v有关）物体由于运动而具有的能。质量相同的物体，运动的速度愈大，它的动能愈大；运动速度相同的物体，质量愈大，动能愈大。（2）重力势能：（与m、h有关）物体由于被举高而具有的能量。（3）弹性势能：（与弹簧本身、形变量大小有关）物体由于弹性形变而具有的能量。（4）转化及守恒：如：人造地球卫星等二、典例剖析例1、（2005兰州市）用如图所示的滑轮组吊起重物，不计绳重及摩擦（1）当物重为150 n时，绳端所用的拉力是60n，求此时滑轮组的机械效率是多少?（2）当所吊重物为300n时，10s内重物被匀速高2 m时，绳端拉力做功的功率为多少?解析：如图知，动滑轮一端绳子的根数n=3使用滑轮组时，自由端做的功是总功，直接提升物体做的功为有用功不计摩擦和绳重时，克服动滑轮做的功为额外功推算过程如下：（1）机械效率：不计摩擦及绳重，f=（g物g动）g动=3fg物=360150=30n（2）绳端移动速度为： 绳上的拉力f=（g物g动）=（30030）=110n 拉力的功率为p=fv=1100.6=66w答案：（1）83.3%（2）p=66w例2、（2005嘉兴市）在学习了功率的知识后，三位同学想比较爬杆时谁的功率大以下是他们讨论后得出的三套方案，其中可行的是（）用相同的时间爬杆，测量出各自的体重和爬上杆的高度，即可比较功率大小都爬到杆顶，测量出各自的体重和爬杆用的时间，即可比较功率大小爬杆后，测量出各自的体重、爬杆用的时间和爬上杆的高度，算出功率进行比较a只有bcd解析：功率是表示物体做功快慢的物理量，要比较物体做功的快慢，通常有三种方法：一是比较相同时间内做功的多少，相同时间内，做功越多，功率越大，二是比较做相同功的用时多少，做功一定时，用时越少，功率越大；三是比较物体在单位时间内做功的多少物理学中采用的是第三种方法来定义功率的本题中三位同学讨论后的三套方案与以上三种比较方法相吻合，都可用于比较做功的快慢，即比较功率的大小答案：d例3、（2006北京市）阳阳在蹦床上做游戏，从高处落到蹦床上又被弹起当她从接触蹦床床面到运动至最低点的过程中（忽略空气阻力的影响），以下说法正确的是（）a阳阳的重力势能逐渐减小b蹦床的弹性势能逐渐增大c阳阳的动能逐渐减小d阳阳受到的合力先减小后增大解析：本题考查的是机械能之间的转化在接触床面到运动到最低点的时候，阳阳的质量不变，高度减小，速度先增大后减小，所以阳阳的重力势能减小，动能先增大后减小；在接触床面到运动到最低点的时候，蹦床的弹性形变逐渐变大，所以它的弹性势能逐渐变大，对阳阳的弹力逐渐变大；阳阳受重力、弹力的作用，合力=|重力弹力|，弹力从零开始变大，在弹力增大的过程中，当弹力小于重力的时候合力逐渐减小，当弹力增大到等于重力的时候合力为零，当弹力大于重力的时候，合力逐渐变大了所以阳阳受到的合力先减小后增大答案：abd例4、（2005成都市）小红在学习中收集了一些与机械能有关的实例如图所示，其中机械能增大的是（）解析：机械能是指物体所具有的动能和势能的总和，如果物体只受到重力作用时，只有动能与势能发生转化，则机械能守恒，即机械能的总和保持不变；若物体受到外界阻力时，机械能可能会转化为其他形式的能量，使总机械能减小；若物体受到外界动力时，可能会有其他形式的能转化为机械能，使总机械能增加图a中火箭升空，火箭内的化学燃料燃烧，产生大量的内能，内能再转化为火箭的机械能，使其加速上升，它的动能和重力势能都增大，故机械能增大；图b中小朋友从滑梯上滑下，要克服滑梯的摩擦力而做功，会损失一部分机械能，此时小朋友的重力势能在减小，但并未全部转化为动能，故总机械能减小；图c中汽车水平匀速行驶，汽车质量一定，匀速行驶速度一定，故动能一定，汽车水平行驶位置不变，重力势能也一定，即总机械能不变；图d中卫星绕地球转动时，发生动能和势能的相互转化，当卫星由近地点向远地点运动时，动能转化为势能当卫星由远地点向近地点运动时，势能转化为动能，在整个转化过程中，总机械能保持不变答案：a例5、（2005海南省）跳绳是一项很好的体育健身活动，经测试重500 n的某同学1 min跳绳120次，每次离地约0.06 m（每次离地高度和时间都相同）（1）该同学跳一次做功多少焦耳?（2）他在这1 min的锻炼中消耗的功率是多大?（3）跳绳时对地面的压强与站立时相比较有何变化?并说明判断的理由解析：功等于力与力的方向上通过的距离的乘积功率等于单位时间做的功的多少本题将功和功率的概念灵活地用于生活娱乐中解：（1）设同学跳一次做功：w1=gh=500n0.06 m=30j（2）他在1 min的锻炼中消耗的功率（3）p跳p站原因：跳绳时p跳p站（跳绳时脚尖或单脚着地）而且：p跳p站（跳绳时对地面压力增大）答案：（1）30 j（2）60 w（3）p跳p站例6、（2002年南昌市中考试题）图所示的四幅图中，说明小孩对物体做了功的是（）解析：物理力学中所指的功具备两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离这两个要素必须同时具备，才算是对物体做了功图a、b、d中，虽然人对物体有力的作用，但没有使物体沿力的方向发生距离，故此时人没有对物体做功；图c中，小孩对水桶有向上的拉力，且使水桶沿着向上的方向移动了距离，故小孩对水桶做了功答案：c例7、（2002年河南省中考试题）一个人用同样大小的水平拉力拉着木箱，分别在光滑和粗糙的两种水平地面上前进相同的距离，关于拉力所做的功，下列说法中正确的是（）a在粗糙地面上做功较多b在光滑地面上做功较多c两次做功一样多d条件不够，无法比较两次做功的多少解析：本题考查功的概念和计算，解题的关键是理解力对物体做功的多少由力的大小和物体沿力的方向通过的距离决定，跟其他因素无关由w=fs可知，木箱在两种情况下，用同样大小的拉力f沿力的方向移动相同的距离s，则拉力所做的功应该相等答案：c例8、（2002年河南省中考试题）下列说法中正确的是（）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解析：机械效率是有用功跟总功的比值，表示有用功在总功中占有的百分比、机械效率越高，表示有用功在总功中的比例越大，机械效率的高低与做功的快慢、多少无关，机械效率高的机械做功不一定快，也不一定多，故选项a、b都错；功率是表示物体做功快慢的物理量，功率大的机械做功快，功率小的机械做功慢，故选项c正确；功率等于物体单位时间内完成的功，大小是由功和时间共同决定，功率大的机械不一定做功多，还与做功时间的长短有关故选项d错误答案：c例9、（2002年盐城市中考试题）如图所示，在拉力f的作用下，重80n的物块a正以0.2m/s的速度在水平面上做匀速直线运动，此时弹簧测力计的读数为20n，该装置的机械效率为80%，求：（1）2s内，弹簧测力计的拉力对物块a所做的功；（2）拉力f的大小及拉力f做功的功率解析：物体a在弹簧测力计拉力作用下做匀速直线运动，弹簧测力计的读数显示的就是此拉力的大小，计算出物体a在2s内沿拉力方向移动的距离s，由功的计算公式可求出拉力做功的大小；对图这个装置而言，作用在绳子自由端的拉力f所做的功为总功，对物体a所做的功为有用功，由，便可求出f的大小，进而计算f做功的功率已知：g=80n，va=0.2m/s，fa=20n，=80%，求（1）wa；（2）f，p解：（1）2s内物体a沿拉力方向移动的距离sa=vat=0.2m/s2s=0.4m则在2s内拉力对物体a所做功为wa=fasa=20n0.4m=8j（2）由图可知，拉力f移动的距离s始终是物体a移动的距离的一半，即当物体a以0.2m/s的速度运动时，拉力f移动的速度vf=va=0.1m/s答案：（1）8j（2）50n，5w例10、（2002年北京市海淀区中考试题）图所示情景是一种叫做蹦极的游戏，游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上，另一端固定在高处，然后从高处跳下，图中a点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，c点是游戏者所到达的最低点对于游戏者离开跳台至最低点的这一过程，下列说法中正确的是（）a游戏者的动能一直在增加b游戏者减少的重力势能全部转化为动能c游戏者通过a点之后，绳子具有弹性势能d游戏者到c点时，他的动能为零解析：物体具有动能的大小决定于物体的质量和速度的大小，重力势能的大小与物体所处的位置有关，弹性势能的大小与弹性形变的程度有关游戏者由最高点到达a点的过程中处于自由下落状态，重力势能转化为动能，在这一过程中，游戏者的动能在增加，重力势能在减小；当游戏者由a点向c点运行时，他的动能和重力势能都在减小，转化成了绳的弹性势能，在这一过程中，游戏者的动能没有增加，而在减小，故选项a错；由以上分析可知，游戏者的重力势能部分转化成动能，部分转化成弹性势能，故选项b错；弹性绳在a点之后才发生弹性形变而具有弹性势能的，故选项c对；游戏者由a点至c点的过程中，速度逐渐减小，到达最点c点时，速度减至为零，不再往下运动故选项d对答案：cd例11 某同学用100牛的力把质量为4千克的铅球推到5米远处,他推铅球做的功是( )a.500焦 b.196焦 c.696焦 d.缺少条件,无法计算分析 人推铅球时,只在将铅球推出手的极短的时间内对铅球施加作用力,铅球离开人手以后只受到重力和空气阻力作用,不再受到推力作用,题中所述的5米并不是在100牛的推力作用下通过的距离.因此,人虽对铅球做了功,却无法计算所做功的大小.解答 应选d.例12 用动力臂是阻力臂2倍的杠杆将重400牛的货物抬高20厘米,手向下压杠杆的力是220牛,手下降的高度是_厘米,人做的总功是_焦,有用功是_焦.机械效率是_.分析与解答 由图1可知,根据相似三角形对应边成比例可得手下降的高度:h1h220厘米40厘米手向下压杠杆时做的功即为总功:w总fh1220牛0.4米88焦重物被提升20厘米的功即为有用功:w有gh2400牛0.2米80焦 图1由机械效率的公式可得:90.9答 应填:40、88、80、90.9.例13 如图2所示为用滑轮组提起重物的装置.如果重物g2.4104牛,滑轮组的机械效率为80,拉力f的功率为1.5千瓦,要把重物提起1米,求:(1)需要多大的拉力.(2)需要多少时间分析与解答 将重物g竖直提高1米所做的功为有用功,由机械效率可求得总功;则根据动滑轮与重物总重由三股绳承担求得s3h,可由w总fs求出人拉绳的拉力大小;再由功率的计算公式p求出做功的时间. w有gh2.4104牛1米2.4104焦.人做功的总功为:w总3104焦拉绳的作用力:f104牛 图2做功的时间:t20秒.答 所需拉力为104牛,所需时间为20秒. 例14 如图3所示,均匀木棒ab长2米,重力为20牛,支点o,且ob为0.8米,杠杆a端置于桌面上.现有一个重力为10牛的球在水平力f的作用下从a点向右匀速运动,如果f大小为3牛且保