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第八章功和机械能简单机械第13讲功和机械能考点一功1．力学里所说的功，包含两个必要因素：一个是作用在物体上的力；另一个是物体在这个力的方向上移动的距离．2．常见的不做功的三种情况：(1)有力F无距离s；(2)有距离s无力F；(3)有力F，也有距离s，但在力F的方向上没有通过距离s(即运动方向和力的方向垂直)．3．在物理学中，把力和物体在力的方向上通过的距离的乘积叫做功．计算公式：W＝Fs，功的单位是焦耳，符号是J.考点二功率1．在物理学中，用功率表示物体做功的快慢．功与做功所用时间之比叫做功率，它在数值上等于单位时间内所做的功．功率的表达式为P＝Wt.在国际单位制中，功率的单位是瓦特，符号是W.2．P＝Wt＝Fst＝Fv，由这个公式可知，在功率一定时，力F与速度v成反比，因此汽车在上坡时，司机采取换低速挡的方法减小速度，以获得较大的牵引力．考点三动能和势能1．一个物体能够对外做功，表示这个物体具有能量．物体由于运动而具有的能叫做动能．动能的大小跟物体的质量和速度有关．运动物体的质量越大，速度越大，这个物体的动能就越大．2．在地球表面附近，物体由于高度所决定的能叫做重力势能．物体重力势能的大小跟物体的质量和位置的高低有关．物体的质量越大，位置越高，它具有的重力势能就越大．3．物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能．物体弹性势能的大小跟物体发生弹性形变的程度有关，物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大．考点四机械能及其转化1．动能、重力势能和弹性势能统称为机械能．2．动能和势能可以相互转化．如果只有动能和势能相互转化，机械能是守恒的．考点一功命题点：(1)功的概念；(2)功的两个必要因素；(3)功的公式与运用．例1(2014·成都)如图所示，在水平地面上，小聪用力将箱子拉走了；小明用力推箱子，但箱子没有移走，下面关于做功的分析，正确的是()A．小明用了力，他对箱子做了功B．小聪用力拉动了箱子，她对箱子做了功C．小聪在拉箱子的过程中，箱子的重力做了功D．小明、小聪都没有对箱子做功解析：本题考查做功的两个必要因素．小明用了力，但箱子没有在力的方向上通过距离，所以他对箱子没有做功，A选项错误；小聪用力将箱子拉走了，箱子在力的方向上通过了距离，因此她对箱子做了功，B选项正确，D选项错误；小聪在拉箱子的过程中，箱子没有沿重力的方向移动距离，故箱子的重力没有做功，C选项错误．故选B.答案：B考点二功率命题点：(1)功率的概念；(2)功率的计算．例2(2014·宜昌)下列关于功率的说法正确的是()A．功率大的机器做的功一定多B．功率大的机器做功时间一定短C．功率大的机器做功一定快D．功率大的机器机械效率一定高解析：本题考查功率的概念．功与做功所用时间之比叫做功率．功率大的机器做功的多少还与做功时间有关，A选项错误；功率大的机器做功时间的长短与需要做功的多少有关，B选项错误；功率是表示做功快慢的物理量，功率大表示做功快，C选项正确；功率和机械效率之间没有必然关系，D选项错误．故选C.答案：C例3(2014·安徽)攀岩是一项挑战自然，超越自我的惊险运动．一位攀岩者体重为520N，背着质量为8kg的背包，用时40min登上高为9m的峭壁．在此过程中攀岩者对背包做功________J，他做功的平均功率是________W．(g取10N/kg)解析：本题考查功和功率的计算．背包受到的重力为：G＝mg＝8kg×10N/kg＝80N，对背包做功为：W＝Gh＝80N×9m＝720J；他做的总功为W总＝(G人＋G)h＝(520N＋80N)×9m＝5400J，他做功的平均功率为：P＝Wt＝5400J40×60s＝2.25W.答案：7202.25考点三动能和势能命题点：(1)动能和势能的概念；(2)探究影响动能和势能大小的因素．例4(2014·昆明)草原发生大面积蝗灾时，农业部门利用飞机喷洒农药消灭蝗虫．当飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药时，它的()A．动能不变，势能不变B．动能减少，势能增加C．动能增加，势能减少D．动能减少，势能减少解析：本题考查影响动能和重力势能大小的因素．动能的大小与质量和速度有关，质量和速度越大，动能越大；重力势能与质量和高度有关，质量越大，高度越高，重力势能越大．当飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药时，飞机总质量减小，速度不变，高度不变，故动能减小，重力势能减小，D选项正确．故选D.答案：D例5(2014·新疆)“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置如图所示，艾力同学让同一钢球A分别从不同的高度由静止开始滚下，观察木块B被撞击后移动的距离s.回答下列问题：(1)艾力同学在研究动能大小跟________的关系，实验中他控制了钢球的________不变；(2)钢球沿斜面滚下过程中，重力势能________，动能________(选填“增大”“减小”或“不变”)；(3)观察木块被撞击后移动距离的长短，是为了判断____________________；若水平面绝对光滑，本实验将________(选填“能”或“不能”)达到探究目的．解析：本题考查探究物体的动能跟哪些因素有关．(1)艾力同学让同一钢球分别从不同的高度由静止开始滚下，这样是在质量相同的情况下探究动能跟速度的关系，实验中应控制钢球的质量不变；(2)钢球在沿斜面滚下的过程中，钢球的高度变小、速度变大，重力势能转化成动能，所以钢球的重力势能减小、动能增大；(3)实验中通过观察木块被撞击后移动的距离的长短来判断钢球的动能的大小；若水平面绝对光滑，钢球在水平面上不受摩擦力的作用，钢球将会推着木块永远运动下去，就不能达到实验探究的目的了．答案：(1)速度质量(2)减小增大(3)钢球的动能的大小不能考点四机械能及其转化命题点：(1)机械能的概念；(2)机械能之间的相互转化．例6(2014·雅安)如图所示，足球以初速度v沿着凹凸不平的草地从a运动到d.下列分析正确的是()A．在b、d两点动能相等B．在a、d两点机械能相等C．从b到c的过程机械能减少D．从c到d的过程重力势能减少解析：本题考查机械能及其转化．足球在运动中沿着凹凸不平的草地运动，运动过程中，足球要克服摩擦力做功，故总的机械能减小．机械能等于动能和势能之和，b和d两点的高度相同所以势能相等，所以d处动能小于b处的动能，A选项错误；因运动过程中机械能减小，所以B选项错误，C选项正确；由c到d过程中足球高度增大，重力势能增加，D选项错误．故选C.答案：C1．在如图所示的四种情境中，人对物体做功的是(B)A.提着水桶在水平地面上匀速前进B.扛着米袋爬上楼梯C.用力推汽车,汽车没动D.举着杠铃原地不动2．用水平拉力F拉物体A，在光滑水平面上沿力的方向移动距离s，拉力F做功为W1；用同样的力F拉物体A，在粗糙水平面上沿力的方向移动相同的距离s，拉力F做功为W2，则(A)A．W1＝W2B．W1＞W2C．W1＜W2D．条件不足，无法比较3．如图所示，小丽和爷爷进行爬楼比赛．他们同时从一楼出发，爬到五楼，结果小丽先到达．已知小丽的体重比爷爷的体重轻．下列说法正确的是()A．爬到五楼时，小丽做的功比爷爷做的功多B．爬到五楼时，爷爷做的功比小丽做的功多C．小丽做功的功率一定比爷爷做功的功率大D．爷爷做功的功率一定比小丽做功的功率大答案：B4．如图是一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5．如图所示，蚂蚁用10－3N的力拉着树叶，10s内沿拉力方向前进了10cm，则蚂蚁对树叶做功为1×10－4J，此时的功率为1×10－5W.6．人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行，当它由近地点向远地点运行时，卫星的动能减小(选填“增大”“减小”或“不变”)，势能增大(选填“增大”“减小”或“不变”)．考点训练一、选择题(每小题3分，共33分)1．如图所示，用F＝10N的水平推力推着重为20N的物体沿水平方向做直线运动，若推力F对物体做了30J的功，则在这一过程中(D)A．物体一定运动了1mB．重力做的功一定为60JC．物体一定受到10N的摩擦力D．物体一定运动了3m2．(2014·襄阳)在水平地面上，用20N的水平拉力拉重为50N的小车，使小车沿水平方向前进了10m，此过程中拉力所做的功是()A．200JB．500JC．1000JD．0解析：本题考查功的计算．因为小车在水平拉力作用下沿水平方向移动的距离为10m，所以拉力做功为：W＝Fs＝20N×10m＝200J．故选A.答案：A【点评】解答本题的关键是知道做功的两个必要因素，并且会熟练应用功的计算公式进行计算．3．中考体育测试跳绳的项目中，某同学在1min内跳了180次，每次跳的高度大约为5cm.他跳绳时的功率大约为()A．1000WB．100WC．10WD．1W解析：一名中学生的质量约60kg，每次跳的高度约为5cm＝0.05m，做功为W0＝Fs＝Gs＝mgs＝60kg×10N/kg×0.05m＝30J,1min跳180次做的功是W＝30J×180＝5400J，他跳绳的功率P＝Wt＝5400J60s＝90W，故选B.答案：B4．(2014·永州)小李同学先后用同样大小的力F使同一木箱分别在如图所示甲、乙、丙三个表面上沿力的方向移动相同的距离s，该力F在这三个过程中所做的功分别为W甲、W乙、W丙．关于做功大小的下列说法正确的是()A．W甲＜W乙＜W丙B．W甲＞W乙＞W丙C．W甲＝W乙＝W丙D．W甲＝W乙＜W丙解析：本题考查功的计算．一个人先后用同样大小的力F使物体沿力的方向移动相同的距离s；该力在这三个过程中所做的功均为：W＝Fs.故选C.答案：C【点评】功等于力与在力的方向上通过的距离的乘积，即W＝Fs.深入理解功的大小的计算方法，是解答此题的关键．5．用大小不同的甲、乙两个力拉同一物体，两力所做的功W与在这两个力的方向上移动的距离s的关系图象如图所示，由图可知，甲、乙两个力的大小关系是()A．F甲F乙B．F甲F乙C．F甲＝F乙D．条件不足，无法判断解析：根据题中提供的W－s图象可知，功W与距离s成正比，在s相同时，F甲所做的功大于F乙所做的功，可知F甲F乙，所以A选项正确．答案：A6．(2014·武汉)某九年级同学家住5楼．一天，他提着装有30个鸡蛋的塑料袋从1楼走到家里．在此过程中，下列估算不合理的是()A．他提鸡蛋的力做的功约为200JB．他提鸡蛋的力做功的功率约为3WC．他爬楼做的功约为6×103JD．他爬楼做功的功率约为1×103W解析：本题考查功、功率的估测．一个鸡蛋大约50g，30个鸡蛋的质量大约1.5kg，则其重力G＝mg＝1.5kg×10N/kg＝15N．从一楼到五楼对鸡蛋做的功约为W＝Gh＝15N×12m＝180J，A选项合理．功率P＝Wt＝180J60s＝3W，B选项合理；九年级同学的质量大约为m＝50kg，则其重力G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N，他爬楼做的功约为：W＝Gh＝500N×12m＝6000J，(选项合理)；他爬楼做功的功率P＝Wt＝6000J60s≈100W，D选项不合理．故选D.答案：D【点评】所谓估算，不是猜，而是依据生活经验或常识，对相关物理量进行估计，必要时还需根据相关公式计算得出结果；需注意：实际爬楼的层数等于楼层数减一．7．(2014·邵阳)如图，跳伞运动员在空中匀速直线下降的过程中，下列说法正确的是()A．人和伞的总重力大于空气的阻力B．人和伞的总重力等于空气的阻力C．人和伞的重力势能在增大D．人和伞的动能在减小解析：本题主要考查二力平衡条件的应用和机械能的转化．因为跳伞运动员在空中匀速直线下降，受平衡力，即人和伞的总重力等于空气的阻力，A选项错误，B选项正确；因人和伞的高度越来越小，质量不变，所以其重力势能变小，C选项错误；因人和伞匀速直线下降，质量不变，所以动能不变，D选项错误．故选B.答案：B【点评】该题考查了二力平衡条件的应用和影响动能、重力势能大小的因素，解题的关键：一是判断出物体是否处于平衡状态；二