初三物理功和机械能提高讲解

.PAGE.功和机械能全章稳固、提高【学习目标】1.做功的两个必要因素，功的计算；

2.知道功率的概念、计算公式和单位，能说明有关问题并进展计算；3.理解动能、重力势能的初步概念，知道什么是弹性势能；

4.知道动能的大小与质量和速度有关，重力势能的大小与质量和高度有关；知道弹性势能的大小与弹性形变有关；

5.能解释一些动能和势能相互转化的简单现象；

6.能解释有关动能和势能相互转化的例子。【知识网络】【要点梳理】要点一、功1.做功的两个必要因素：(1)作用在物体上的力；

(2)物体在力的方向上通过的距离。2.不做功的三种情况

〔1〕物体受力,但物体没有在力的方向上通过距离。此情况叫"劳而无功〞。

〔2〕物体移动了一段距离,但在此运动方向上没有受到力的作用(如物体因惯性而运动)。此情况叫"不劳无功〞。

〔3〕物体既受到力,又通过一段距离,但两者方向互相垂直(如起重机吊起货物在空中沿水平方向移动)。此情况叫"垂直无功〞。3.功的计算：

〔1〕公式：一般式W＝Fs；常用式W＝Gh(克制重力做功)或W＝f阻s(克制摩擦阻力做功)。

〔2〕单位：焦耳(J)

4.考前须知：

〔1〕F与s的方向应在同一直线上(初中要求)(比方一个人提着一重物G,从山脚顺着"之〞字形的山路爬到山顶,此时人克制重力做功所移动的距离并不是山路的长,而是从山脚到山顶的高)。

〔2〕做功的多少,由W＝Fs决定,而与物体的运动形式无关。

要点诠释：1.判断物体做功的依据:做功的两个必要因素，重点抓住力作用在物体上是否有"成效〞。2.在分析做功情况时还应注意以下几点：

〔1〕当物体的受力方向与运动方向不垂直时,这个力就要做功。

〔2〕一个物体同时受几个力的作用时,有一些力做了功,有些力没有做功。因此,讲做功必须指出是哪一个力对哪一个物体做功。

〔3〕什么叫物体克制阻力做功:假设物体在运动方向上受到一个与此方向相反的力F的作用,我们通常说物体克制阻力F做了功。

比方:物体在竖直向上运动h的过程中,物体克制重力做功,功的大小为W＝Gh；再如：物体在水平方向上向前运动s,物体克制摩擦力做功,功的大小为W＝fs。要点二、功率1.物理意义：表示物体做功的快慢。2.定义：物体在单位时间所做的功。3.计算式：，P表示功率，W表示功，t表示时间，使用公式计算功率时，必须注意W和t的对应关系。W为在t时间所做的功，而t为做W这么多的功所用的时间。4.推导式：，式中F为做功的力而v为速度。5.单位：瓦(W)要点诠释：

1.注意区别功与功率。功率与功是两个不同的物理量,"功〞表示做功的"多少〞,而"功率〞那么表示做功的"快慢〞,"多少〞与"快慢〞的意义不一样。只有在做功时间一样时,做功多的就做功快。否那么,做功多,不一定做功就快,即"功率〞不一定就大。也就是说:功率与功和时间两个因素有关。

2.由P＝W/t变形为P＝Fv可知:功率一定时,力F与速度v成反比。要点三、动能和势能1.能量〔能〕:物体能够对外做功，我们就说它具有能量。简称能。

可见物理学中，能量和功有着密切的联系，能量反映了物体做功的本领。不同的物体做功的本领也不同。一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。2.动能：定义：物体由于运动而具有的能，叫做动能。3.探究物体的动能跟哪些因素有关：〔1〕让同一个钢球A，分别从不同的高度由静止开场滚下。实验说明，钢球从高处滚下，高度h越高，钢球运动到水平面时越快，木块B被撞得越远。所以，质量一样时，钢球的速度越大，动能越大。〔2〕改变钢球的质量，让不同的钢球从同一高度由静止开场滚下。实验说明，速度一样时，质量越大的钢球将木块B撞得越远。所以钢球的速度一样时，质量越大，动能越大。〔3〕结论：质量一样的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度一样的物体，质量越大，它的动能也越大。4.势能：〔1〕重力势能：物体由于高度所决定的能，叫做重力势能。例如：举高的铅球，落地时能将地面砸个坑；举高的夯落下时能把木桩打入地里。

〔2〕影响重力势能的因素：质量、高度〔3〕弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。〔4〕影响弹性势能的因素：弹性形变要点诠释：1.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，因此，能的单位和功的单位一样，都是焦。

2.一个物体"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。要点四、机械能的转化和守恒1.机械能：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。2.机械能的转化：动能和势能可以相互转化。

〔1〕滚摆上下运动的过程中动能和势能的转化：滚摆由上向下运动时，高度降低，速度加快，重力势能转化为动能；向上运动时，高度升高，速度减慢，动能转化为重力势能。

〔2〕蹦床上的运发动从高处下落、接触蹦床、弹起的过程中，动能和势能的转化：运发动在下落过程中，是重力势能转化为动能；当运发动接触蹦床后，床面发生弹性形变，运发动的动能转化成蹦床的弹性势能，运发动被弹起的过程中，蹦床的弹性势能转化为运发动的动能；运发动上升的过程中，动能转化成机械能。动能和势能可以相互转化。3.机械能守恒：如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和不变，或者说机械能守恒。4.水能和风能的利用：自然界的流水和风都是具有大量机械能的天然资源。利用水能、风能发电。要点诠释：1.动能和势能统称为机械能的理解：〔1〕有动能的物体具有机械能；〔2〕有势能的物体具有机械能；〔3〕同时具有动能和势能的物体具有机械能。2.机械能转化和守恒可以分两个层次理解：〔1〕机械能可以相互转化。〔2〕机械能在转化后总量守恒。【典型例题】类型一、判断力对物体是否做功1.在如下图的四种情境中，人对物体做功的是〔〕A.背着书包静止B.费力力气也没能将杠铃举起C.将地面上的砖块往上叠放D.沿着水平方向搬运花盆【总结升华】〔1〕此题考察了力是否做功的判定。〔2〕力做功必须同时具备做功的两个必要因素。

〔3〕不做功的情况一般有以下三种：①有力无距离，如D选择项以及搬而未动，举而未起；②有距离无力，物体由于惯性而运动；③有力也有距离，但距离的方向与力的方向垂直，如人提着水桶在水平地面上运动。【变式】在图所示的四个事例中，关于力做功的表达正确的选项是〔〕A.人没有推动汽车，人的推力对汽车做功了B.马拉车前进，马的拉力对车做功了C.足球在水平面上滚动，重力对足球做功了D.起重机吊着重物静止，钢绳的拉力对重物做功了类型二、功及功率的计算2.某型号两栖步兵战车，它匀速直线行驶10s通过路程100m，战车功率为1.1×106W，在这一过程中，战车行驶的速度为m/s。做功J，牵引力为N。【答案】10；1.1×107；1.1×105【变式】一吊车在2s将1500N的货物提高2m后，在空中停留了3s，又在5s沿水平方向将货物移送了10m，那么10s吊车的功率为〔〕A.300WB.2000WC.3000WD.1500W3.为了增强免疫力抵御H1N1甲型流感，星期天小明和爸爸一起去登山．小明用了20min登上山顶，爸爸用了25min登上山顶，爸爸的体重是小明的1.5倍，那么小明与爸爸登山时所做功的功率之比是〔〕A.5:6B.6:5C.15:8D.2:3【总结升华】先根据公式W=Gh写出两人登上山顶做的功的表达式，再根据写出两人的功率表达式，最后两功率之比即可。【变式】在中招体育测试中，强的跳绳成绩是1min跳180次。他的质量为50kg，每次跳起的高度约为6cm，他跳绳时克制重力做功的平均功率约为W。〔g取10N/kg〕类型三、动能与势能4.以下现象中，由动能转化为重力势能的是〔〕【答案】C【变式】许多同学都很喜欢设计和参加"多米诺骨牌效应〞活动〔按一定距离拌列的骨牌，碰倒第一块骨牌后，其它所有骨牌会依次倒下〕，其中的物理原理是：骨牌倒下时，转化为，这局部能量就转移给下一骨牌，下一骨牌倒下时具有的能量更大，骨牌被推倒的速度越来越快。〔选填"动能〞、"重力势能〞〕。类型三、机械能守恒5.如下图，小球从左端最高点A摆至最低点B的过程中，能转化为能。在转化的过程中，不计空气阻力，小球的机械能总量〔选填"增大〞"减小〞或"不变〞〕。【解析】小球由最高点摆动到最低点的过程中，速度变大，高度下降，故动能变大，重力势能减小，动能转化为重力势能；在不计空气阻力的情况下，机械能总量不变。【变式】〔2012〕如下图，一个小球由静止从光滑曲面的顶端自由滑下，假设它在顶端的重力势能为65J，那么滑到底端的动能是〔〕A.35.50JC.55JD.65J【答案】D6.为了探究"弹性势能的大小跟哪些因素有关〞，小明同学有如下猜测：猜测一：弹性势能的大小与弹簧的材料有关；猜测二：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关。为探究猜测一是否正确，小明同学设计了如图甲所示的实验装置，探究方案如下〔以下所有弹簧被压缩后都未超过其弹性限度〕：①将A、B两根外形完全一样，材料不同的弹簧分别按图甲安装好；②将小球置于弹簧A的右端，使弹簧被压缩的长度为3cm〔见图乙〕，放手后小球被弹出，并与一木块相碰，木块被推动了一段距离S1；③将小球置于弹簧B的右端，使弹簧被压缩的长度为3cm，放手后小球被弹出，并与在同一位置的同一木块相碰，木块被推动了一段距离S2；④比拟S1、S2得出结论。〔1〕比拟以上实验数据，假设，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关；假设，说明弹性势能的大小与弹簧的材料无关。〔2〕请将探究猜测二的方案补充完整。①将弹簧A按如图13甲安装好；②将小球置于弹簧A的右端，使弹簧被压缩的长度为2cm，放手后小球被弹出，并与一木块相碰，木块被推动了一段距离S3；③。④。【思路点拨】〔1〕探究弹性势能的大小与弹簧的材料是否有关，是通过木块被弹开的远近来比拟弹性势能的多少，假设被弹出的距离一样，那么说明弹簧弹性势能的大小与材料无关，假设被弹出的距离不一样，那么说明弹簧弹性势能的大小与材料有关；〔2〕③探究弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度是否有关，改变弹簧被压缩的长度，其他条件不变，测量木块被推动的距离；④比拟两次木块被推动的距离得出结论。【答案】〔1〕S1不等于S2，S1等于S2；〔2〕③将小球置于弹簧A的右端，使弹簧被压缩的长度改变，放手后小球被弹出，并与在同一位置的同一木块相碰，木块被推动了一段距离S4；④比拟S3和S4得出结论【解析】〔1〕比拟以上实验数据，假设S1不等于S2，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关；假设S1等于S2，说明弹性势能的大小与弹簧的材料无关；〔2〕补充实验步骤：③将小球置于弹簧A的右端，使弹簧被压缩的长度改变，放手后小球被弹出，并与在同一位置的同一木块相碰，木块被推动了一段距离S4；④比拟S3和S4得出结论。【总结升华】此题为探究弹性势能与哪些因素有关的实验，考察了学生的分析实验能力、控制变量法和转换法的了解与掌握，属于难题。【变式】如图是研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验．图中三个一样的木桩被从空中静止释放的铁块A、B、C撞击后陷入沙坑的情况，在此实验中，mA=mC＜mB，铁块所处的初始高度hA=hB＜hC〔1〕我们可通过观察木桩被打进沙坑的来比拟各铁块重力势能的大小。〔2〕通过比拟铁块A、C的实验得出的结论是：物体的重力势能大小与铁块的有关。【答案】〔1〕深度〔2〕高度【稳固练习】一、选择1.〔多项选择〕以下物体中具有弹性势能的是〔〕

A.拧紧的钟表的发条B.扔在空中的橡皮C.在桌面上的弹簧D.充满气的气球2.1J的功就是〔〕A.把质量为1kg的物体移动1m所做的功B.把重1N的物体移动1m所做的功C.在1N力的作用下，物体移动1m所做的功D.在1N力的作用下，物体在力的方向上移动1m时，此力对物体做的功3.如下图的几种情景中，人对物体做了功的是〔〕A.踢出去的足球在草地上滚动B.学生背着书包在水平路面上行走C.女孩把一箱报刊搬起来D.司机推汽车汽车却纹丝不动4.某同学家住高层住宅，当他乘坐电梯从一层匀速上升至十五层的过程中，他的〔〕

A.动能不变，重力势能增大B.动能和重力势能都增大

C.动能减小，重力势能增大D.动能和重力势能都减小5.甲、乙两辆汽车在水平公路上行驶，它们的牵引力F甲:F乙=3:1，速度V甲:V乙=4:1，车重G甲:G乙=2:1，那么在相等时间牵引力做的功W甲:W乙为〔〕A.3:1B.6:1C.12:1D.24:16.四名同学进展登山比赛，他们突发奇想，决定以功率最大者获胜，他们同时出发并在山顶进展评判．那么最后胜出者一定是〔〕A.体重最大的一个B.时间最短的一个C.速度最大的一个D.做功最快的一个7.〔2012〕如下图，小明从滑梯上下滑，在这一过程中，他的〔〕A．动能转化为重力势能B．重力势能全部转化为动能C．机械能保持不变D．机械能一定减少8.〔2012〕用测力计沿水平方向两次拉着同一物体在同一水平面上运动，两次运动的s—t图像如图所示，其对应的测力计示数分别为F1和F2，功率分别为P1和P2，那么他们大小关系正确的选项是()A．F1>F2P1>P2B．F1=F2P1>P2C．F1=F2P1<P2D．F1<F2P1<P29."蹦极〞是一种富有刺激性的勇敢者的运动工程。如下图，一端系住人的腰部，另一端系于跳台的一根弹性橡皮绳。当人下落至图中Q点时，橡皮绳刚好被拉直。那么，在人越过Q点继续向下的过程中，人的动能变化情况是〔〕A.不变B.变大C.变小D.先变大后变小10.粗糙水平面上有一重100N的物体，用20N的水平推力使其在10S前进20m，那么在此过程中〔〕A.推力做了2000J的功B.推力的功率是40WC.摩擦力是100ND.重力做功为2000J二、填空11.如下图，用力F提水桶：①由井底提起H高度；②提着水桶不动；③在水平面上移动一段距离s；④爬上长为L、高为h的楼梯．以上四种情况，力F对水桶有做功的是〔填序号〕；假设s＞L＞H＞h，那么做功最多的是〔填序号〕。12.从能量转化的角度看，"水往低处流〞是把________________能转化为___________________能。13.功率相等的两辆汽车，走完一样的路程所用的时间之比为5:2，那么两车牵引力之比为，做功之比为；假设两汽车的功率之比为2:3，完成一样的功所用的时间之比为。14.以下物体中只具有动能的是