2019-2020年人教版物理第一轮复习：第十二章 运动和力.doc

2019-2020年人教版物理第一轮复习：第十二章 运动和力一、复习要点（一）运动的描述1、机械运动定义：物理学里把物体位置的变化叫做机械运动。特点：机械运动是宇宙中最普遍的现象。2、参照物定义：为了描述物体是在运动还是静止而选作标准的那个物体叫做参照物。任何物体都可做参照物，通常选择参照物以研究问题的方便而定。如研究地面上的物体的运动，常选地面或固定于地面上的物体为参照物，在这种情况下参照物可以不提。选择不同的参照物来观察同一个物体结论可能不同。同一个物体是运动还是静止取决于所选的参照物，这就是运动和静止的相对性。不能选择所研究的对象本身作为参照物那样研究对象总是静止的。判断一个物体是否运动的方法：判断一个物体是运动的还是静止的，先要选取一个参照物，看被研究的物体相对于所选参照物的位置是否改变来判断被研究的物体是否运动。若被研究的物体相对于所选的参照物的位置改变了，则被研究的物体是运动的；若被研究的物体相对于所选的参照物的位置没有改变，则被研究的物体是静止的。（二）、运动的快慢1、速度 速度是描述物体运动快慢的物理量。速度公式： = 速度单位：国际单位制中速度的单位是 m/s ，交通运输中速度单位常用km/h ， 两单位中m/s 单位大。人步行速度约1.1m/s，它表示的物理意义是：人每秒步行的路程是1.1m 直接测量工具：速度计2、匀速直线运动：物体沿着直线快慢不变的运动叫匀速直线运动。 3、变速运动定义：速度变化的运动叫做变速运动。平均速度：表示变速运动的平均快慢 （求某段路程上的平均速度，必须找出该路程及对应的时间）（三）、长度、时间及其测量：1、长度的测量长度的单位及换算关系：国际单位制中，长度的基本单位是 m ，常用单位有千米(km)，分米(dm)，厘米(cm)，毫米(mm)，微米 (m)，纳米(nm)。主单位与常用单位的换算关系：1km=103m 1mm=10-3m1dm=0.1m 1m =10-6m1cm=10-2m 1nm=10-9m测量长度的常用工具：刻度尺。刻度尺的使用规则：A、根据需要选取适当量程和分度值的刻度尺（会选）B、刻度尺要沿着所测长度（或与所测长度平行），且刻度线应紧靠被测物体。如果零刻线磨损，可选中间任一刻度线做起点（会放）。C、读数时视线与尺面垂直，认读刻度时要估读到分度值的下一位(会读)。D、记录结果时，除了正确无误地记下所读的数字外，还要注明单位（会记）。注意： 使用刻度尺前要观察它的零刻度线、量程、分度值特殊长度的测量方法：A、测量细铜丝的直径、一张纸的厚度等微小量常用累积法（当被测长度较小，测量工具精度不够时可将较小的物体累积起来，用刻度尺测量之后再求得单一长度）B、测地图上两点间的距离，园柱的周长等常用化曲为直法（把不易拉长的软线重合待测曲线上标出起点终点，然后拉直测量）C、测操场跑道的长度等常用轮滚法（用已知周长的滚轮沿着待测曲线滚动，记下轮子圈数，可算出曲线长度）D、测硬币、球、园柱的直径圆锥的高等常用辅助法（对于用刻度尺不能直接测出的物体长度可将刻度尺三角板等组合起来进行测量）2、时间的测量：单位:秒(S) 测量工具 古代: 日晷、沙漏、滴漏、脉搏等现代:机械钟、石英钟、电子表等3、误差：(1)定义：测量值和真实值的差异叫误差。(2)减小误差的方法：多次测量求平均值； 用更精密的仪器；改进测量方法。(3) 误差只能减小而不能 避免 ，而错误是由于不遵守测量仪器的使用规则和主观粗心造成的，是能够避免的。（四）、力1、力的作用效果：力可以改变物体的运动状态。力可以改变物体的形状。说明：物体的运动状态是否改变一般指：物体的运动快慢是否改变（速度大小的改变）和物体的运动方向是否改变2、力的单位：国际单位制中力的单位是牛顿简称牛，用N 表示。力的感性认识：拿两个鸡蛋所用的力大约1N。3、力的三要素：力的大小、方向、和作用点。 4、力的示意图：用一根带箭头的线段把力的大小、方向、作用点表示出来,如果没有大小,可不表示,在同一个图中,力越大,线段应越长5、力的概念：力是物体对物体的作用。6、力产生的条件：必须有两个或两个以上的物体。物体间必须有相互作用（可以不接触）。7、力的性质：物体间力的作用是相互的（相互作用力在任何情况下都是大小相等，方向相反，作用在不同物体上）。两物体相互作用时，施力物体同时也是受力物体，反之，受力物体同时也是施力物体。（五）、牛顿第一定律1、牛顿第一定律：牛顿总结了伽利略、笛卡儿等人的研究成果，得出了牛顿第一定律，其内容是：一切物体在没有受到力的作用的时候，总保持静止状态或匀速直线运动状态。说明：A、牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上，通过进一步推理而概括出来的，且经受住了实践的检验，所以已成为大家公认的力学基本定律之一。但是 我们周围不受力是不可能的，因此不可能用实验来直接证明牛顿第一定律。B、牛顿第一定律的内涵：物体不受力，原来静止的物体将保持静止状态,原来运动的物体,不管原来做什么运动,物体都将做匀速直线运动.C、牛顿第一定律告诉我们:物体做匀速直线运动可以不需要力，即力与运动状态无关，所以力不是产生或维持运动的原因。2、惯性：定义：物体保持运动状态不变的性质叫惯性。说明：惯性是物体的一种属性。一切物体在任何情况下都有惯性，惯性大小只与物体的质量有关，与物体是否受力、受力大小、是否运动、运动速度等皆无关。利用惯性：跳远运动员的助跑；用力可以将石头甩出很远；骑自行车蹬几下后可以让它滑行。防止惯性带来的危害：小型客车前排乘客要系安全带；车辆行使要保持距离；包装玻璃制品要垫上很厚的泡沫塑料。3、惯性与惯性定律的区别：A、惯性是物体本身的一种属性，而惯性定律是物体不受力时遵循的运动规律。B、任何物体在任何情况下都有惯性，（即不管物体受不受力、受平衡力还是非平衡力），物体受非平衡力时，惯性表现为“阻碍”运动状态的变化；惯性定律成立是有条件的。（六）、二力平衡：1、定义：物体在受到两个力的作用时，如果能保持静止状态或匀速直线运动状态称二力平衡。2、二力平衡条件：二力作用在同一物体上、大小相等、方向相反、两个力在一条直线上概括：二力平衡条件用四字概括“一、等、反、一”。3、平衡力与相互作用力比较：相同点：大小相等；方向相反；作用在一条直线上。不同点：平衡力作用在一个物体上，可以是不同性质的力；相互作用力作用在不同物体上，是相同性质的力。4、力和运动状态的关系：物体受力条件物体运动状态说明受平衡力运动状态不变静止匀速运动力不是产生（维持）运动的原因受非平衡力运动状态改变运动快慢改变运动方向改变力是改变物体运动状态的原因物体运动状态的改变，是指速度大小的改变和运动方向的改变。二、重难点例题分析例1、我国公安部门规定,坐在小汽车前排的驾驶员和乘客都应在胸前系上安全带,这主要是为减轻下列哪种情况出现时可能对人身造成伤害（ ） A、车速太快 B、车速大慢 C、突然启动 D、紧急刹车 解析：本题可直接用内涵分析法来解答。安全带是系在汽车的座椅两旁的，在汽车行驶时，它能将人体与固定的座椅“捆”在一起，我们知道，汽车在速度不做大的改变时，人与汽车几乎保持相对静止，安全带在此不起作用；汽车在突然启动时，由于惯性，人要向后倾，但有椅子的靠背挡住，比较安全，只有汽车在紧急刹车时，人才向前倾，若无安全带，坐在前排的驾驶员和乘客就会撞到相距极近的汽车前面的硬物上，造成伤害.故本题选D例2、甲、乙、丙三人各乘坐一架直升飞机他们从自己乘坐的飞机里往外看：甲看见丙乘坐的飞机匀速上升；乙看见甲乘坐的飞机匀速下降；丙看见楼房和乙乘坐的飞机都匀速上升你能判断甲、乙、丙：三人乘坐的直升飞机相对地面都是怎样运动的吗?请说明理由。解析：以地面为参照物，楼房是静止不动的。丙以自己乘坐的飞机为参照物，看见楼房匀速上升，这样就可以判定丙乘坐的飞机相对于地面是匀速下降的。甲以自己乘坐的飞机为参照物，看见丙乘坐的飞机匀速上升，但丙乘坐的飞机相对于地面正匀速下降，说明甲乘坐的飞机相对于地面以比丙更快的速度下降，乙以自己为参照物，无论相对于地面是静止，还是以小于甲的速度匀速下降，或是匀速上升，都可能看到甲在匀速下降，丙都能看见乙乘坐的飞机在匀速上升。所以，乙相对于地面的运动状态不能判定。例3、为了探究力的作用效果与力的大小、方向、作用点的关系，小明做了如图12-1的实验，使一薄钢片的下端固定，现分别用不同的力去推它，使其发生如下列A、B、C、D各图所示的形变，并使F1=F3=F4F2，那么：图12-1 图12-2为了探究力的作用效果与力的大小有关，应选用_两图的实验。为了探究力的作用效果与力的方向有关，应选用_两图的实验。为了探究力的作用效果与力的作用点有关，应选用_两图的实验。解析：力的作用效果与力的大小、方向、作用点有关，为了探究与其中一个因素的关系，应控制另两个因素不变。为了探究力的作用效果与力的大小有关，应让力的方向和作用点相同，再通过改变力的大小来观察力的作用效果，进行比较分析得出结论，依题意结合图得图12-2中A、B满足此要求。用同样的方法可得出的结论。解答： A、B A、C A、D例 4、如图12-2所示，用A、B两把刻度尺测同一物体长度，放置正确的是 刻度尺，其分度值是 ，该物体的长度为 cm。解析：使用刻度尺侧长度时，刻度尺要沿着所测长度（或与所测长度平行），且刻度线应紧靠被测物体，由图可知，A刻度尺放置是正确的，B刻度尺的刻度线没有紧靠被测物体，放置是错误的。A刻度尺分度值是1mm，该物体的长度为2.20cm。例5、用100N的力与水平地面成30角斜向上拉小车，画出这个力的示意图。F=100N解析：画力的示意图的要诀是：一画点（即力的作用点，通常画在物体的重心上，力的作用点要画成实心的黑点），二画线（既画力的作用线，通常从力的作用点起沿力的方向化一条线段，在同一图中，力越大，线段要画的越长），三画箭头标大小（既在线段的末端画上箭头，箭头表示力的方向，在箭头旁标上力的符号和大小） 图12-3 解答：拉力的示意图如图12-3所示。例6、小星利用节假日到上海去看望奶奶，他来到镇江火车站看到列车运行时刻表的一部分如表所示，他比较了特快T131和动车组“和谐号”D413的运行时间后，决定乘坐动车组“和谐号”D413前往上海。若两列车均正常运行，试问：往上海方向（里程：237km）车次到达时间（镇江）开车时间（镇江）终点站（上海）T13109：4309：4512：31D41310：0410：0611：53（1）动车组“和谐号”D413比特快T131少运行多少时间？（2）动车组“和谐号”D413从镇江到上海的运行过程中的平均速度为多少米秒？合多少千米时？解析：两车开车时间（镇江）和到站（上海）时间已知，就可以求出两车运行的时间，从而求出动车组“和谐号”D413比特快T131少运行多少时间。从镇江上海的运行的路程知道，根据速度公式，就可以求出动车组“和谐号”D413从镇江到上海的运行过程中的平均速度。解：(1)特快T131从镇江到上海的运行的时间：t1=12h31min-9h45min=2h46min动车组“和谐号”D413从镇江到上海运行的时间：t2=11h53min-10h6min=1h47min=6420s动车组“和谐号”D413比特快T131少运行的时间：t= t1- t2=2h46min-1h47min=59min(2) 镇江到上海的里程：s=237km=2.37105m动车组“和谐号”D413从镇江到上海的运行过程中的平均速度:= = = 36.9m/s = 132.8km/h 答：（1）动车组“和谐号”D413比特快T131少运行59min。（2）动车组“和谐号”D413从镇江到上海的运行过程中的平均速度为36.9m/s ，合132.8km/h。三、综合练习1、小明乘坐游艇在海上航行。以海岸为参照物，小明是_的；以_为参照物，小明是静止的。2、正在行驶的列车速度是15 m/s，这句话的物理意义是_。3、一个做变速直线运动的物体，全程24 m，前一半路程需4 s，后一半路程需6 s那么，物体通过前一半路程的平均速度是_ms，后一半路程上的平均速度是_ms，全程上的平均速度是_ms4、一个滑块受到5 N的水平拉力作用，在水平桌面上运动.水平桌面与滑块间的摩擦力可以忽略不计，当滑块的速度达到1 m/s时，撤去外力，则此后滑块在水平桌面上的运动是_，经过3 s滑块运动了_m.5、21.6 km/h=_ m/s ，5 m/s=_ km/h6、给下列数据填上单位：某同学身高1.65_，课桌的长度是60.0 _，课本的长度是255.0_，地球的半径是6.4103_7、双休日自驾车外出郊游，在行驶的过程中，善于观察的小唐同学看到汽车上有一个显示速度和路程的表盘，示数如图124甲所示，则汽车此时行驶的速度为 ；该车匀速行驶了一段时间后，表盘示数变为图124乙所示，那么这段时间为 h图12-4 图12-5 图12-68、如图125是一个骑车者和一个跑步者的路程与时间的变化图线，从图中可以获得的合理信息很多，请再写出两条。信息一：骑车者的速度为5ms；信息二： ；信息三： 。9、如图12-6，当电风扇工作时，空气会由静止流动起来，这说明力能_ _；同时小车将向_运动，原因是_ _ ；类似的装置可应用在某些交通工具上，试举一例_ 。这类交通工具在月球上是无法工作的，这是因为：_。10、甲、乙两辆汽车通过的路程之比是65，它们运动的时间之比是43；两车运动速度之比是_.11、小明用刻度尺测物体的长度，如图12-7所示，他所用的刻度尺的分度值是 _ ，物体的长度是_ 。 图12-7 图12-812、图12-8所示为A、B两个小球向右运动过程的闪频照片。它表示两小球在相等的时间间隔所处的位置，则对A、B两个小球的运动情况，判断正确的是A、小球A做变速运动，小球B做匀速运动 B、小球A、B都做匀速运动C、小球A做匀速运动，小球B做变速运动 D、小球A、B都做变速运动13、（09年山东省德州市德城区）在xx北京奥运圣火传递活动中，现场某记者同时拍下了固定在地面上随风飘动的旗帜和附近的甲、乙两火炬照片，如图12-9所示。根据它们的飘动方向，可以判断下列说法正确的是 ( )A.甲火炬一定静止B. 乙火炬一定向左运动 C.乙火炬一定静止D. 甲火炬一定向右运动 14、下面几个关于力的说法，哪些是正确的 ( ) 图12-9 A两个物体不接触就不会发生力的作用 B发生力的作用时，两物体都要受到力的作用 C单独一个物体，也能产生力的作用 D没有施力物体，物体也能受到力的作用15、有一气球以25 ms的速度匀速上升到某一高度后，从气球上脱落一物体，这个物体离开气球后，将 ( ) A立即下落 B以原来的速度继续上升 C继续上升一段距离后下落 D静止一段时间后下落16、（09年茂名市）一辆电动玩具车作匀速直线运动，它的速度时间图象如图12-10甲所示，请在图12-10乙上画出它的路程时间图象。图12-10 图12-1117、在水平地面上有一辆小车，甲用6 N的力水平向右推车；乙用9 N的力向右上方与水平面成30角拉车，在图12-11中作出这两个力的示意图。18、（09年贵阳市）汽车追尾是高速公路上常发生的交通事故，其重要原因是遇到意外情况时不能立即停车。研究发现，司机从看到情况到踩刹车需要一段时间，这段时间叫反应时间；在反应时间内汽车要保持原速前进一段距离，这段距离叫反应距离；从踩刹车到车停止，汽车还要前进一段距离，这段距离叫制动距离。如图12-12所示 反应距离s1制动距离s2图12-12下表是一个机警的司机驾驶一辆保养得很好的汽车，在干燥的水平公路上以不同的速度图12-13行驶时，测得的反应距离和制动距离。原行驶速度/kmh-1反应距离s1/m制动距离s2/m 60 11 20 80 15 34 100 19 54 （1）利用上表数据，算出该司机的反应时间大约是 s；（保留两位小数）（2）由这个测试可见， 是影响汽车制动距离的主要因素； (3) 请在图12-13中画出从司机看到情况开始计时，到汽车停止的这段时间内，汽车运动的-t 图像。（不需准确描点）19、请你根据图12-14所示两车及车速表的指示，完成下列过程。（1）补充条件：_，（2）提出问题：_，（3）结果（写出简要计算过程） 图12-14 运动和力 参考答案1、运动；游艇 2、列车在1 s内通过的路程是15 m 3、 3 2 244、匀速直线运动 3 5、6 18 6、m cm mm km 7、80km/h 0.5h8骑车者比跑步者后运动10s 骑车者和跑步者都作匀速运动(其它说法合理同样给分)9、改变运动状态； 右； 力的作用是相互的； 飞机(气垫船、轮船等)； 月球上是真空(没有施力物)10、910 11、 1mm 3.50 12 A 13、B 14 B 15 CF甲=6NF乙=9N16 17 18 、 0.660.68 车速 如上面右图所示19、 （1）补充条件：如果他们都行驶1小时 （2）提出问题：那辆车行的路程大？ （3）解：骑车行驶的路程St50km1h50km 摩托车行驶的路程St100km1h100km 答：摩托车行驶的路程多附送：2019-2020年人教版物理第一轮复习：第十五章 功和机械能一、复习要点（一）、功1、力学里所说的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在这个力的方向上通过的距离。2、功的单位：焦耳（J），1J= 1Nm 。3、功的计算：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。 公式：W=FS使用该公式解题时，功W的单位用焦（J），力F的单位用牛（N），距离S的单位用米（m）。4、功的原理（1）内容：使用机械时，人们所做的功，都不会少于不用机械时所做的功；即：使用任何机械都不省功。（2）说明：功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。功的原理告诉我们：使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。我们做题遇到的多是理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力），对于理想机械：使用机械时，人们所做的功（FS）= 直接用手对重物所做的功（Gh）（二）、机械效率、有用功：定义：对人们有用的功。2、 额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功3、 总功：定义：有用功加额外功 。公式：W总=W有用W额4、 机械效率： 定义：有用功跟总功的比值。 公式：= 有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 ，通常用百分数表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60% 。提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。（三）、功率：1、定义：单位时间里完成的功2、物理意义：表示做功快慢的物理量。3、定义公式：P= 使用该公式解题时，功W的单位用焦（J），时间t的单位用秒（s），功率P的单位用瓦（W）。 导出公式：P =F公式中P表示功率，F表示作用在物体上的力，表示物体在力F的方向上运动的速度。使用该公式解题时，功率P的单位用瓦（W），力F的单位用牛（N），速度的单位用米/秒（m/s）。 4、单位：主单位 W ，常用单位 kW，它们间的换算关系是：1kW=103W 某小轿车功率66kW，它表示：小轿车s 内做功66000J 5、机械效率和功率的区别：功率和机械效率是两个不同的概念。功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。 (四)、动能和势能1、能量：物体能够对外做功，表示这个物体具有能量，简称能。理解：能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量。一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”，也不是“正在做功”或“已经做功”如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功。也不一定要做功。2、动能定义：物体由于运动而具有的能，叫做动能。决定动能大小的因素：动能的大小与质量和速度有关。质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。3、重力势能物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能。决定重力势能大小的因素重力势能的大小与物体的质量和物体被举起的高度有关。高度相同的物体，物体的质量越大，重力势能越大；质量相同的物体，物体的高度越大，重力势能越大。4、弹性势能物体由于弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。(五)、机械能及其转化1、机械能：动能和势能统称为机械能。2、动能是物体运动时具有的能量，势能是存储着的能量。动能和势能可以互相转化。3、机械能转化和守恒定律如果只有动能和势能的转化，机械能的总和不变（即机械能是守恒的）。二、重难点例题分析例1、一个同学用50N的力，将一个重30N的铅球抛到7m远处。他对铅球做功为（ ）A 350JB210J C0 D无法计算 解析：铅球的运动可分为两个阶段：第一个阶段是人推铅球，第二个阶段是铅球在空中飞行。在第一个阶段人用力推动铅球，铅球沿力的方向移动了一段距离，人对铅球做了功，但不知道铅球在推力作用下移动的距离，所以无法计算人对铅球做功的数值。在第二个阶段，铅球离开了人，人对铅球不再有推力的作用，由于惯性铅球在空中飞行了7米，因此人不再推铅球做功。故正确答案为D。例2、一辆汽车匀速上坡，它的（ ）A.动能不变，势能减小，机械能减小 B.动能不变，势能增大，机械能增大C.动能减小，势能不变，机械能增大 D.动能增大，势能减小，机械能不变 解析：汽车匀速上坡，其质量和速度都没有改变，因此，它的动能不变。汽车匀速上坡，它的质量没有改变，但高度增大，因此它的重力势能增大，机械能增大。故正确答案为B。例3、如图15-1所示，重500N的A物体与地面间的摩擦力为144N，为使物体匀速移动6m，必须在绳的自由端加60N的水平拉力那么拉力做的有用功是_J，此滑轮组的机械效率为_。解析：本题是对使用滑轮组使物体水平移动时的机械效率的考查。这里使用滑轮组的目的是用拉力克服地面摩擦对 图15-1物体做功，因此克服地面摩擦做的功是有用功，绳子自由端的拉力做的功是总功，其中绳子自由端移动的距离与物体移动的距离间满足s动=ns物，由图可知n=3。根据机械效率的公式就可以求出此滑轮组的机械效率。 解：物体移动的距离；s物=6m物体与地面间的摩擦力为：f=144N拉力做的有用功：W有用= f s物=144N6m=864J绳的自由端移动的距离：s动=36m=18m 作用在绳子自由端的拉力：F=60N 拉力做的总功：W总=Fs动=60N18m=1080J滑轮组的机械效率：= = =80例4、用一动力臂是阻力臂5倍的杠杆，在5s内用60N的力，把240N的重物举高0.2m，则动力做功的功率是 W，杠杆的机械效率为 解析：使用杠杆举高物体时，克服物体重力做的功是有用功，动力做的是总功。物体重力和被举起的高度都知道，就可以计算出有用功。使用杠杆时，动力臂是阻力臂的几倍，动力作用点移动的距离就是阻力作用点移动距离的几倍，据此就可以求出动力作用点移动的距离，又作用在杠杆上的动力知道，做功时间知道，就可以计算出总功和总功率。根据机械效率的公式就可以求出杠杆的机械效率。解：物体重：G=240N物体被举起的高度：h=0.2m利用杠杆做的有用功：W有用=Gh=240N0.2m=48J动力大小：F=60N动力作用点移动的距离：s=5h=50.2m=1m动力做的总功：W总=Fs=60N1m=60J做功时间：t=5s动力做功的功率：P=12W杠杆的机械效率：= =80例5、几个同学爬杆比赛时，要比较谁的功率大，分别需要哪些测量仪器和测出哪些物理量？ 分析：要设计一个实验来测量人爬杆时的功率，首先就要建立一个科学模型，高度抽象、概括地描述人爬杆时的物理状态。有了正确的模型，爬杆人的体重、爬杆的高度和时间是三个必须考虑的因素。常规的方法是用体重计测体重，用秒表测时间，用长杆和卷尺测高度。而用控制变量的思想（保持同样的高度或用同样的时间），就可以在时间和高度这两个量中少测一个。因此，这样的设计性实验试题，虽然并不复杂，但却考查了学生建立科学模型和正确应用控制变量的方法解决问题的能力。解答：（1） 用体重计测体重，用秒表测时间，用长杆和卷尺测高度。（2） 用体重计测体重，用秒表分别测出两个同学爬过同样高度所用的时间。（3） 用体重计测体重，用长杆和卷尺测出两个同学在相同时间内爬的高度。例6、小红学过“机械效率”后，产生了两个猜想：猜想：“斜面的机械效率越高斜面就越省力” 猜想：“如果减小斜面的摩擦，可以提高斜面的机械效率”图15-2sh现提供给的器材有：a.一块长木板、b.一块一端带有小钩的长方体木块、c.棉布、d.毛巾、f.弹簧测力计、g.几个方木块、h.刻度尺。请你选取一些必要的器材验证其中一个猜想：（1）你要验证的猜想是：_。（2）你选用的器材（编号）：_。（3）写出验证的主要实验步骤及分析. 解析：解答此题要注意控制变量。在验证猜想的实验中，只改变斜面倾斜程度，控制其它因素不变，将测出的机械效率与对应的拉力比较得出结论。在验证猜想的实验中，只改变斜面的粗糙程度，控制其它因素不变，将测出的机械效率与对应的拉力比较得出结论。解答一： （1）验证猜想（2）选用的器材：a、b、f、g、h （3）步骤：用弹簧测力计测得长方体木块的重G； 用长木板作斜面，如图15-2所示，用弹簧测力计将长方体木块匀速拉上斜面；分别测出拉力F1及小车移动的距离s1和升高的高度h1；改变斜面的倾斜程度，再做2次实验，得出相应数据：F2、s2、h2和F3、s3、h3。分析：算出三次实验的机械效率：1=、2=、3=与拉力F1、F2、F3对应比较可得出结论。解答二：（1）验证猜想（2）选用的器材：a、b、c、d、f、h（3）步骤：用弹簧测力计测得长方体木块的重G；将毛巾垫在长木板上作斜面，如图15-2所示，用弹簧测力计将长方体木块匀速拉上斜面；分别测出拉力F1及小车移动的距离s1和升高的高度h1；将毛巾换作棉布，再做1次实验，得出相应数据：F2、s2、h2。 分析：因为长方体木块是作匀速直线运动的，故其所受到的拉力等于所受到的摩擦力，即：f1=F1，f2=F2，所以，算出两次次实验的机械效率：1=、2=与拉力F1、F2对应比较可得出结论。例7、如图15-3所示。让钢球从斜面上由静止滚下，打到一个小木块上，能将木块撞出一段距离。放在同一水平面上相同位置的木块，被撞得越远，表示钢球的动能越大。现用质量不同的钢球从同一高度滚下，看哪次木块被推得远。回答以下问题：(1)设计实验的目的是研究。(2)让不同的钢球从同一高度滚下是为了。(3)此实验得出的结论是_。(4)下表中给出了一头牛慢步行走和一名普通中学生百米赛跑时的一些数据。图15-3分析数据，可以看出，对物体动能影响较大的因素是，你这样判断的依据是_ 。解析：（1）在研究物体能量的大小时，常通过比较物体能够对外做功的多少来体现。题中提到“现用质量不同的钢球从同一高度滚下，看哪次木块被推得远”，可知设计此实验的目的是研究动能与质量的关系。（2）此处在考查控制变量法，因为动能大小不仅与质量有关，还与速度有关。为了研究动能与质量的关系，需要控制速度相同，让钢球从相同高度滚下能让钢球在到达斜面底部时的速度大小相同。 （3）因钢球滚到水平面上的速度相同，通过实验可知质量越大的钢球，把木块推的越远，故做的功越多，即动能就越大。 （4）本题数据表中并没有质量相同和速度相同时有关动能的数据，无法应用控制变量法，但比较质量变化的倍数和速度变化的倍数对动能变化倍数的影响这时是适用的。有数据比较可知：人的质量约是牛的质量的1/12，而速度约是牛的12倍，此时动能约是牛的12倍，这说明动能受到速度变化的影响比受到质量变化的影响更大。解答：（1）动能与质量的关系 （2）使钢球到达斜面底端时的速度大小相同 （3）速度相同时，质量越大，动能越大（4）速度。人的质量约是牛的质量的1/12，而速度约是牛的12倍，此时动能约是牛的12倍，所以速度对动能的影响较大例8、小明用如图14-4所示的滑轮组，在10s钟内将质量为60kg的物体A匀速提升了2m。已知绳子自由端所用的拉力为200N。请计算出与此题相关的任意四个物理量（g 取10N/kg）。解析：本题是一道开放性试题，是对功、功率、机械效率等力学知识的综合考查。FFA解：求物体A的重力物体的质量：m=60kg物体A的重力：G = mg = 60kg10N/kg = 600N绳子自由端移动的距离 物体被起升的高度：h=2m因为有四段绳子吊着重物，所以绳子自由端移动的距离为： 图15-4s = 4h = 42m = 8m物体A上升的速度 物体上升的时间；t=10s 物体A上升的速度vA = = 0.2m/s 绳子自由端移动的速度 vF = 0.8m/s有用功：W有用 = Gh = 600N2m = 1200J总功作用在绳子自由端的拉力：F=200N总功： W总 = Fs = 200N8m =1600J 额外功： W额外 = W总W有用 =1600J1200J = 400J 机械效率： = =75 有用功的功率： P有用 =120W 总功的功率：P总 =160W三、综合练习1、下雨时雨滴匀速下落，下落过程中雨滴的动能_，势能_，机械能_（选填“变大”、“变小”或“不变”），下落过程中雨滴对地球_（选填“有”或“无”）作用力2、(09年长沙市)小强利用如图15-5所示的滑轮组去拉物体， 图15-5使重为xxN的物体A在3s内沿水平方向匀速移动了6m，若A所受地面的摩擦力Ff = 600N， 图15-6 图15-7 图15-8小强所用拉力F = 250 N，则拉力F的功率为 W，该装置的机械效率是 。3、如图15-6所示，请回答：（1）滚摆在竖直平面内上下往复运动的实验，可以说明的一个物理问题是： ；（2）滚摆上下往复运动的过程中，你将会看到它们上升的高度逐渐降低产生此现象的原因是：_；（3）在生活与学习中，与滚摆运动过程的能量转化完全相同的生活实例或器材是：_ 。4、在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中，三个完全相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击，陷入沙坑中的情况如图15-7所示，在此实验中，我们是通过观察 来比较重力势能的大小；若A、B两铁块质量相等，则两铁块下落高度的关系是hA_ hB，若A、C两铁块下落的高度相同时，则两铁块质量关系mA_ mC,实验得出的结论是：物体重力势能大小与_ 有关。5、（09年广西百色市）小明在探究利用杠杆做功的实践活动中，所用的杠杆是一根重为5N、质量均匀的硬棒。他将棒的一端固定，把重为15N的重物挂在棒的中点，然后用手竖直提起棒的另一端，如图15-8所示。若把重物提升了lOcm，则小明使用杠杆所做的有用功为_J，机械效率是_。6、一木块重30N，在大小为10N的水平拉力作用下，10s内沿水平地面匀速前进5m，则重力对木块做的功是 A0J B150J C50J D200J7、A、B两杆竖立在水平地面上，A、B杆长之比为3:5，甲、乙两同学同时进行爬杆，甲用9s，乙用10s，分别爬上A、B杆顶，甲、乙两人体重之比是5：6，则甲、乙两人爬杆的功率之比是（ ）A3:4 B6:5 C5:9 D9:208、定滑轮下所挂物体的重力为200N，从滑轮正下方沿水平方向移动4m，如图15-9所示，若不计绳重和摩擦，他至少做了多少功（ ）A200J B300J C400J D500J图15-9 图15-10 图15-119、图15-10所示情景是一种游戏，叫做蹦极。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，从高处跳下。图中a点是弹性绳子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过程，下列说法正确的是（ ）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，他的动能最大10、如图15-11，先用绳子把一个铁锁悬挂起来，然后把铁锁拿近到自己的鼻子，松手后，铁锁向前摆动又摆回来。有关铁锁在摆动过程中的能量转化，下列说法正确的是A铁锁回摆后能碰到鼻子，因为铁锁的机械能始终不变B铁锁下降过程中，重力势能转化为动能C铁锁上升到最高点，重力势能最小D铁锁下降到最低点，动能最小图15-1211、如图15-12所示，为探究能量转化，小明将小铁块绑在橡皮筋中部，并让橡皮筋穿入铁罐、两端分别固定在罐盖和罐底上。实验装置做好后让它从不太陡的斜面上滚下，发现橡皮筋被铁块卷紧了，接着铁罐居然能从斜面底部自动滚上去。以下有关能量转化的判断正确的是（ ） A铁罐从斜面高处滚到低处，主要是重力势能转化为动能B铁罐从斜面高处滚到低处，主要是弹性势能转化为动能C铁罐从斜面低处滚到高处，主要是动能转化为重力势能D铁罐从斜面低处滚到高处，主要是弹性势能转化为重力势能12、（09年广西百色市）如图15-13所示，是小明在课外探究物体动能、势能的转化时做的一个小实验。对于小球从a处运动到d处的过程，下面的一些判断正确的是A从a到b，小球的势能和动能都增大 B从b到c，小球的势能不变，动能增大 C从c到d，小球的动能减小，势能增大D小球到达d处时的动能最大 图15-1313、(09年襄樊市)在探究动能大小与什么因素有关时，我们是让铁球从斜面上滚下来，碰上一个放置在平面上的木块： (1)当探究动能的大小跟质量有什么关系时，我们要让质量_的铁球分别从斜面的_高度处滚下来去撞击木块。(2)由于铁球动能的大小不易直接观测出来，因此该实验中，我们是靠观察木块被推走的距离远近来判断铁球动能大小的。像这种用能直接观测的量，来显示不易直接观测的量的方法叫转换法。转换法在物理实验中经常被使用，请你列举一个使用转换法的例子：_。14、在“测定滑轮组的机械效率”的实验中，所用装置如图15-14所示。（1）安装好实验器材后，记下钩码和拴住弹簧测力计的线端的位置，然后向上提起弹簧测力计，读出 的大小，测出钩码和拴住弹簧测力计的线端上移的距离。（2）某同学正确测得钩码上升的高度为0.2m，钩码重为1.5N，其他被测和计算的数据如下表：拉力F/N拴住弹簧测力计的线端提升的距离s/m有用功W有用/J总功W总/J0.60.40.30.24上表中肯定错误的数据是 和 。 图15-14（3）若用上述装置提起重1.5N的钩码，机械效率为，提起重3N的钩码，机械效率为2，则12。填“”、“”或“”）。 15、小明学过机械效率后，提出了一个问题：“斜面的倾斜程度与斜面的机械效率有没有