九年级物理第一轮知识训练第十五章 功和能人教实验版知识精讲

用心 爱心 专心 九年级物理第一轮知识训练九年级物理第一轮知识训练 第十五章第十五章 功和能人教实验版功和能人教实验版 本讲教育信息本讲教育信息 一 教学内容 第一轮知识训练 第十五章 功和能 中考考点说明 1 功和功率 理解功的两个必要因素 会判断物体是否做功 能利用功的计算公式进行 相关计算 以及理解功率的物理意义 能利用 P W t 进行相关计算 2 机械效率 知道有用功 总功 额外功的概念 会进行机械效率的计算 以及能够探 究如何提高机械效率 3 机械能及其转化 会判断物体具有何种形式的机械能 知道影响动能 势能大小的因 素 会判断动能 势能大小的变化 理解动能 势能可以相互转化 知识复习建议 1 本章概念 复习时可将知识结构列出 把相类似的问题进行比较分析 2 复习时注意动能和势能两者的区别及相互转化的规律 实验探究应注意体会在探究影 响动能 势能大小因素的实验中所使用的实验方法 控制变量法的应用 3 功率是表示做功快慢的物理量 这一点与速度表示运动快慢的物理量是相似的 在复 习过程中 体会速度和功率这两个物理量在定义 定义式等方面也是相似的 将功率的各 方面知识相应地与速度的相关知识类比来理解记忆 4 复习机械效率的有关知识时 关键是理解有用功 总功 额外功的含义 体会公式在 实际中的应用 典型例题典型例题 考点一 功和功率 例 1 大伟同学用一个距离手 3m 高的定滑轮拉起重 100N 的物体 从滑轮正下方沿水平方 向移动 4m 如图所示 若不计绳重和摩擦 他至少做的功为 A 200JB 300JC 400JD 500J 解析 解析 该同学在提升物体的过程中 使用了定滑轮 且不计绳重和摩擦 这样的定滑 轮是理想机械 该同学只对物体做功 没有额外功 大伟同学移动 4m 后绳子的长度为 所以物体上升高度为 5m 3m 2m 拉力所做的功等于把重物提升 2mmm543 22 所做的功 即 所以该同学使用定滑轮做的功 使用直接 WW JmNGhWW2002100 直接 用心 爱心 专心 答案 答案 A 点拨 点拨 该同学向右拉绳提升物体的过程中 拉力的方向不是水平的 且不断变化 不 能直接运用公式求解 对于不能直接求解而又需要求解的问题时 可以寻找所求的物理量 与其他相关的物理量之间的等量关系 间接求解 例 2 关于机器的功率 下列说法正确的是 A 机器的功率越小 做功越慢 B 机器的功率越大 做功越多 C 机器的功率越小 机械效率越低 D 机器的功率越大 做的有用功越多 解析 解析 本题考查了对功率这个概念的理解和认识 功率是表示物体做功快慢的物理量 功率大 则说明物体做功快 功率小则说明物体做功慢 至于做功的多少 由公式 W Pt 可以看出它取决于功率 P 和时间 t 并非由一个物理量决定 答案 答案 A 点拨 点拨 解答此类题目时 要紧扣它的定义式 全面地考虑各物理量之间的关系 另外 功率与机械效率是完全相互独立的两个物理量 我们可以认为功率大小与机械效率的高低 无关 对应练习 1 下列关于力做功的说法 正确的是 A 人提着箱子站在地面不动 手的拉力对箱子没有做功 B 人把箱子从二楼提到三楼 手的拉力对箱子没有做功 C 汽车在水平公路上匀速行驶 汽车所受的重力对汽车做了功 D 过山车向下运动的过程中 车上乘客所受的重力对乘客没有做功 2 把两支长试管分两种情况放在有水的容器中压向容器底同一深度 第一次试管底向上 如图甲所示 第二次试管底向下如图乙所示 那么两种情况中把试管压下需要做的功图甲 比图乙 填 多 或 少 3 如图所示 用与水平方向成一定夹角 大小为 F 100N 的力 拉着重 500N 的小车在 水平方向前进 100m 则拉力 F 对小车做功 A 等于 10000JB 等于 50000J C 没有做功D F 做了功 但条件不足 无法计算 4 登楼梯比赛时 某同学从底楼匀速登上五楼 共用了 12s 该同学登楼梯时克服重力 做功的功率最接近于 用心 爱心 专心 A 500WB 100WC 50WD 10W 5 小云想粗略地测算自己在单杠上做引体向上运动的功率 如图所示 他用尺子量出握 拳时手臂的长度 测出自己连续拉上去的次数和时间并填入下表 请在空格处补上相应的 数据 考点二 机械效率 例 3 用一个动滑轮把重 800N 的货物提高 2m 所用的力是 500N 则这个动滑轮的机械 效率是 动滑轮重为 N 解析 解析 在使用动滑轮提升重物时 动力对动滑轮做的功是总功 动滑轮对重物做的功 是有用功 由于物重 G 和物体被提升的距离 h 已知 所以动滑轮对货物做的有用功可求 虽然已知外力对动滑轮的力 F 但需进一步知道外力 即绳端 向上移动的距离 而这又 可从动滑轮移动的距离得出 s 2h 则总功可求 再进一步就可求出动滑轮的机械效率 根 据上述分析 我们可以求出 JmNGhW16002800 有 JmNhFFsW200045002 总 802000 1600 JJWW 总有 因为2 轮 GGF 所以动滑轮重NNNGFG20080050022 轮 答案 答案 80 200 对应练习 6 如图所示 斜面高为 1m 长为 3m 工人用 400N 沿斜面方向的力将重为 840N 的箱 子推到车上 在这个过程中工人做的有用功是 J 机械效率是 用心 爱心 专心 7 下列关于机械效率的说法中正确的是 A 机械效率总小于 1 B 机械效率可以提高到 100 C 功率大的机械 机械效率高 D 机械效率越高 有用功就越多 8 甲 乙两人用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的 a b 两个滑轮组 把相同物体 提升了相同的高度 则两滑轮组的效率和及甲 乙两人所用的力和的比分别是 a b a F b F 不计摩擦及绳重 A 2 3 2 3B 3 2 3 2 C 1 1 3 2D 1 1 2 3 考点三 机械能及其转化 例 4 我国于 2003 年 10 月 15 日发射了 神舟 五号载人飞船 成为世界上第三个能够发 射载人飞船的国家 飞船着陆的过程中 有一段匀速降落的过程 在此过程中飞船的 A 动能不变 重力势能减小 B 动能减小 重力势能增大 C 动能增大 重力势能减小 D 动能不变 重力势能不变 解析 解析 本题结合 神舟 五号的例子 考查了动能和势能的知识 飞船在着陆的时候 高度减小 重力势能减小 而飞船是匀速降落 说明飞船的动能不变 故应选 A 答案 答案 A 方法宝盒 判断重力势能的变化时 在质量不变的情况下 应从高度入手分析 判断动能的变化 时 在质量不变的情况下 应从速度的变化入手 例 5 上紧发条的玩具车在水平面上跑动时把 A 动能转化为弹性势能 B 弹性势能转化为动能 C 重力势能转化为动能 D 动能转化为重力势能 解析 解析 玩具车上紧发条时 发条发生弹性形变 故具有弹性势能 玩具车在水平面上 跑动时 有速度 故具有动能 所以在此过程中的能量转化应为弹性势能转化为动能 答案 答案 B 用心 爱心 专心 对应练习 9 跳伞运动员在 中华第一高楼 上海金茂大厦进行跳伞 运动员从 345m 高的高度 跳下 在下落的过程中运动员的重力势能 填 增大 不变 或 减小 若以 为参照物 运动员是静止的 10 一架护林飞机 在某森林上空的一定高度匀速飞行 并不断地喷洒治虫药粉 以下 说法正确的是 A 飞机的动能变大 重力势能变小 B 飞机的动能变小 重力势能变大 C 飞机的机械能变小 D 飞机的机械能变大 11 跳水运动员跳水时的情景如图所示 不计空气阻力 运动员从离开跳板到接触水面 时的过程中 运动员的 A 速度先减小后增大 B 动能先减小后增大 C 重力势能先减小后增大 D 机械能先减小后增大 12 超市的自动扶梯把小明从一楼匀速送到二楼的过程中 小明的 A 动能减小 势能增大 机械能不变 B 动能增大 势能增大 机械能增大 C 动能不变 势能增大 机械能增大 D 动能不变 势能不变 机械能不变 解题方法建议 1 判断物体是否做功时 要看是否满足力做功的两个因素 1 作用在物体上的力 2 物体在力的方向上移动的距离 这两者缺一不可 2 机械效率的考查综合性较强 关键是要正确区分总功和有用功 一般人对机械做的功 为总功 计算公式为 W Fs 机械对物体做的功一般为有用功 计算公式 W Gh 然后还 要根据简单机械的知识 把握好 F 与 G 的关系 s 与 h 的定量关系 3 重要公式 1 W Fs 2 P W t P Fv 3 总有 WW 4 在分析动能和势能相互转化的题目中 总有一种形式的能量在增加 另一种形式的能 量在减少 我们根据各种能量影响因素的变化情况来判断能量的增加或是减少 进而可以 确定能量的转化方向 例 6 起重汽车起吊 2t 货物时 当货物以 1m s 的速度上升 2m 后再水平移动 3m 已知滑 轮组的机械效率是 80 g 取 10N kg 起吊货物时支架与吊臂相对固定 1 观察实物图 在图中画出滑轮组钢绳的画法 用心 爱心 专心 2 起重机起吊该货物时的有用功率是多少 3 起重机起吊该货物时 每段钢绳的拉力有多大 解析 解析 本题结合起重机的例子考查了功 功率 机械效率的有关知识 在第 2 问中 我们可先利用 W Gh 求出有用功 再利用 t h v 求出做功时间 再用 P W t 即可求出有用 功的功率 在第 3 问中 因 所以 可求出 再根据 总有 WW 有总 WW 总 W 即可求出每段钢绳的拉力 F hFFsW3 总 2 mkgNkgmghGhW2 102000 有 J 4 104 ssmmvht2 1 2 kWsJtWP202 104 4 有有 3 而JJWW 44 105 80 104 有总 hFFsW3 总 NmJhWF 34 103 8 23 1053 总 答案 答案 1 画法如图所示 2 20kW 3 N 3 103 8 点拨 点拨 使用滑轮组提升重物时 有用功是指滑轮组对重物所做的功 用表GhW 有 示 总功是外力对滑轮组所做的功 用表示 其中 F 是指作用在绳子自由端的拉FsW 总 力 s 是指绳子自由端移动的距离 在力的方向上移动的距离 对应练习 13 小慧同学用如图所示的滑轮组做 测定滑轮组机械效率 的实验 已知物体重 2N 绳子与滑轮间的摩擦忽略不计 用心 爱心 专心 1 在图中画出滑轮组上绳子的绕法 要求拉力方向竖直向上 2 用 0 8N 的拉力将物体竖直向上匀速提升 20cm 则此过程中对物体所做的有用功 为多少 拉力所做的总功为多少 滑轮组的机械效率为多少 3 若物体质量减少一半 则滑轮组的机械效率将如何变化 14 如图所示 工人在 t 20s 内用小车沿斜面把质量 m 100kg 的物品推到高处 斜面长 L 3m 斜面高 h 1 5m 该斜面的机械效率 g 取 10N kg 80 1 工人将物品推到高处所做有用功的是多少 2 工人将物品推到高处所做总功是多少 总功的功率是多少 3 在实际生活生产中应用了斜面工作原理的实例还有 写出两个 模拟试题模拟试题 一 单项选择题 1 一个人先后用同样大小的力沿水平方向拉木箱 使木箱分别在光滑和粗糙的两种不同 的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 条件不足 无法比较两次做功的多少 2 斜面是一种简单机械 生活中经常用到它 工人师傅小波和小新分别用如图甲 乙所 示两种方法将两样的物体搬上车 下列说法中正确的是 A 甲方法不可以省力 但能省功 B 甲方法可以省力 也能省功 C 乙方法可以省力 但不能省功 D 乙方法可以省力 也能省功 3 某人骑着一辆普通自行车 在普通的公路上以某一速度匀速行驶 若人和车所受的阻 用心 爱心 专心 力为 20N 则通常情况下 骑车人消耗的功率最接近于 A 1WB 10WC 100WD 1000W 4 某人用 50N 的力将重为 30N 的铅球抛到 7m 远处 这个人对铅球做的功为 A 350JB 210JC 0D 无法计算 5 利用如图所示装置将重为 100N 的物体匀速从斜面的底端拉到顶端 已知斜面的长是 5m 高是 2m 拉力为 F 50N 则该装置的机械效率为 A 40 B 50 C 80 D 100 6 用规格相同的滑轮安装成甲 乙两个滑轮组提升重物 如图所示 已知 NG150 1 动滑轮重 滑轮与轴的摩擦忽略不计 设甲的机械效率为 NG200 2 NG50 动1 乙的机械效率为 则下列关系正确的是 2 A B 2121 FF 2121 FF C D 2121 FF 2121 FF 7 物体 A 在拉力作用下沿同一水平面匀速运动了一段距离 s 如图所示 试比较拉力 及拉力所做的功的大小 滑轮重 绳重及绳与滑轮间摩擦不计 21 F F 21 W W A 2121 2 WWFF B 4 2 2121 WWFF C 2121 4 WWFF D 4 4 2121 WWFF 8 司机开车上坡前 往往加大油门 以提高汽车的速度 这是为了 A 增大动能B 增大势能C 增大惯性D 减小阻力 9 甲 乙两物体在同一水平面上以相同的速度运动 甲物体的质量大于乙物体的质量 用心 爱心 专心 则 A 甲的动能比乙的大 重力势能比乙的小 B 甲的动能和重力势能都比乙的大 C 甲的动能比乙的小 重力势能比乙的大 D 甲的动能和重力势能比乙的小 10 下列现象中 属于动能转化为重力势能的是 A 爆竹腾空而起B 水从高处落下 C 正在从地面弹起的皮球D 在水平地面上匀速行驶的汽车 11 将一支有弹力后盖的圆珠笔按在桌面上 松开手 会发现圆珠笔将竖直向上跳起 下列是圆珠笔从松手到上升至最高点的过程中有关能量转化的分析 正确的是 A 动能 重力势能 弹性势能 B 内能 动能 重力势能 C 弹性势能 动能 重力势能 D 动能 重力势能 内能 12 庐山以秀美的风景闻名于世 唐代大诗人李白在 望庐山瀑布 一诗中写道 日照 香炉生紫烟 遥看瀑布挂前川 飞流直下三千尺 疑是银河落九天 从物理学的角度来看 对这首诗的理解错误的是 A 形成 烟 的过程是吸热过程 B 烟 是液化形成的 C 飞流直下 的水的动能在增加 D 飞流直下 的水的重力势能在减少 二 多项选择题 13 功率相等的两辆汽车 在相等的时间内通过的距离之比是 3 1 则 A 两辆汽车牵引力之比为 1 3 B 两辆汽车牵引力之比为 3 1 C 两辆汽车做功之比为 1 3 D 两辆汽车做功之比为 1 1 14 工人用如图所示的滑轮组提升重物 在 10s 内将质量为 100kg 的物体匀速提升 2m 已知工人向下的拉力为 480N 则下面说法中正确的是 A 绳子自由端被拉下 6m B 工人所做的有用功是 1960J 总功是 2880J C 工人做功的功率是 288W D 滑轮组的机械效率为 51 15 手拿一个乒乓球 自然地松开使球从静止下落 观察乒乓球落地后又跳起的过程 及每次跳起的高度与上次下落高度的关系 则 A 跳起的高度总是比上次下落的高度小 B 下落过程中重力势能转化为动能 用心 爱心 专心 C 下落跳起的整个过程中重力势能与动能相互转化 D 下落跳起的整个过程中机械能不变 三 填空题 16 一辆车开进了泥潭中 司机取来一个动滑轮欲将汽车从泥潭中拉出 如图所示 若 司机用 750N 的拉力在 5s 内将车水平拉动 1m 那么司机所做的功是 J 司机做功 的功率是 W 17 如图所示 大小为 20N 竖直向上的拉力 F 通过动滑轮把重 30N 的物体向上提升了 5m 拉力 F 做的功是 J 此滑轮的机械效率是 18 如图所示 用滑轮组匀速提起重 1200N 的货物 绳子自由端的拉力为 450N 当货物 被提升 2m 时 拉力做的功是 J 机械效率是 19 如图所示 已知物重等于 G 请你补充一个物理量 用物重 G 和补充的物理量 求 出动滑轮的机械效率 绳重和摩擦忽略不计 补充的物理量名称和符号分别是 机械效率 20 如图所示 不计摩擦和绳重 用 200N 竖直向上的拉力 F 将 480N 重的物体 G 以 0 3m s 的速度匀速提升 则滑轮组的机械效率 拉力 F 的功率 P W 21 如图所示 当运动员将箭射出时 弓的弹性势能转化为箭的 能 用心 爱心 专心 22 自行车下坡时 不蹬脚踏板 车子速度也会越来越大 在此过程中 自行车的动能 逐渐 自行车的重力势能逐渐 填 增大 减小 或 不变 23 从能量转化角度看 水往低处流 是把 能转化为 24 如图是研究小球动能与小球质量和速度关系的实验装置示意图 表中记录了用甲 乙两球分别进行实验的数据 由表中数据可知 甲球的动能 填 大于 小于 或 等于 乙球的动能 在质量和速度两个物理量中 对动能影响较大的是 25 被按入水槽中的皮球浸没在水中 放手后 皮球浮上水面 在上浮的过程中 皮球 的动能 重力势能 机械能 水的机械能 填 增大 减小 或 不变 26 M 是放在水平桌面上的物体 用绳和吊盘连成了如图所示的装置 当在右盘中放入 重 10N 的物体 在左盘中放入重 3N 的物体时 M 恰好做匀速直线运动 如果要使物体向 左做匀速直线运动 则在左盘中应加 N 重的物体 不计滑轮处的摩擦 在 M 向 左匀速运动的过程中 左盘的机械能 填 增大 减小 或 不变 27 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 150N 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 内重物被匀速提高 2m 时 绳端拉力做功的功率为 多少 28 在某建筑工地上 为了搬运建筑材料 常常采用如下图所示的简单机械 示意图中 滑轮 A 与滑车连接 滑轮 D 固定在地面塔架上 钢丝绳拉力 F 由电动机提供 此滑轮组在 1min 内将质量为 0 45t 的建筑材料匀速提升 12m 拉力 F 所做的功为 钢丝绳J 4 102 7 重和摩擦不计 g 取 10N kg 求 用心 爱心 专心 1 滑轮组的机械效率 2 钢丝绳拉动的速度 3 根据已知条件 再提出一个有关的问题并计算 上述已计算出的物理量除外 29 斜面是一种简单机械 盘山公路可看成是斜面 如图所示 一辆客车在盘山公路上 行驶 假如客车质量为 7000kg 向上行驶过程中牵引力保持 30000N 不变 行驶了 2000m 的路程时 客车升高了 300m 在此期间 求 1 牵引力做了多少功 2 盘山公路的 机械效率 是多少 30 如图是一种居民楼电梯结构的截面示意图 A 为电梯厢 厢底有两个动滑轮 B 其 功能相当于一个动滑轮 使用两个动滑轮的好处是能帮助电梯保持稳定 C 为配重 起平 衡作用 在拉力 F 作用下电梯厢能在电梯井中沿竖直通道上下运动 现有 10 个人同时乘坐 电梯 每个人的质量均按 60kg 计算 电梯厢能以 0 5m s 的速度匀速上升时 拉力为 1 F 功率为 10kW 动滑轮 B 的机械效率为 电梯厢运行了 12m 后 从电梯中下去了 5 1 P 1 个人 此后电梯厢以 0 5m s 的速度匀速上升时 拉力为的功率为 动滑轮 B 的 22 F F 2 P 机械效率为 不计绳重和滑轮摩擦 求 2 1 21 2 拉力的功率 2 F 31 甲 乙 丙三位同学分别用动滑轮竖直向上匀速提升不同的钩码 并记录了如下表 所示的实验数据 用心 爱心 专心 根据表中的数据可以知道 有一位同学做功最多 他做的功为 J 做功最快 的是 同学 不计绳重和滑轮摩擦 32 小红学过 机械效率 后 产生了一个疑问 机械的机械效率越高是否越省力 针对这个问题 小红借了一个弹簧测力计 利用家中 案板 和茶杯做了以下实验 把杯子放在塑料袋中 在杯子中加入适量的水 用弹簧测力计测得杯子和水的重力 G 用 案板 做斜面 如图所示 把一只水杯通过细绳与弹簧测力计连接 拉动弹簧 测力计 把盛水的杯子匀速拉上斜面 分别测出拉力 F 杯子移动的距离 s 和升高的高度 h 改变斜面的高度 做 4 次实验 记录实验数据如下表 1 计算并将数据填入表中四个空格处 2 小红的疑问是否得到解决 分析实验数据 能得出什么结论 3 完成上述实验后 小红又产生了一个猜想 如果减小斜面的摩擦 可以提高斜 面的机械效率 请你先用所学知识 说明小红的猜想是否正确 简述理由 请你设计一个实验 进一步证明你对小红猜想的判断 可以简要说明在前面实验 的基础上要做哪些新的实验操作 33 在综合实践活动课上 王艳同学发现学校运动场地上有若干大小不等的铅球 于是 她想利用这些器材亲自探究一下 重力势能的大小与哪些因素有关 1 请你帮她设计应如何去做 2 说明该实践中怎样判断物体重力势能的大小 34 阅读下列短文 完成文后的问题 塔吊 是现在建筑工地上常见的起重设备 用 塔吊 可将重物方便地安放到工作 用心 爱心 专心 区内 如图甲所示 现有一 塔吊 它有一水平臂 AD 水平臂 AD 可分为 AB 和 BD 两 部分 AB 叫平衡臂 BD 叫吊臂 A 端装有配重体 它的质量 m 5t C 处装有可在水平臂 BD 上移动的滑轮组 C 移动的范围是从 B 点到 D 点 已知 AB 10m BD 50m 若 塔 身的宽度和铁架 滑轮组的重力及摩擦均不计 请计算并回答下面的问题 1 当 C 移动到 D 点时 计算该 塔吊 能吊起重物的最大质量 2 今想用此 塔吊 起吊质量为 2t 的物体 那么 为安全起吊 C 最远可以移动 到离 B 点多