第一部分基础知识梳理第十一章功和机械能考点1.结合实例,认识功的概念.知道做功的过程就是能量转化或转移的过程.考点2.知道机械功和功率.用生活中的实例说明机械功和功率的含义.中考导航课程标准第1课时功功率近几年来广东省试题主要考查力是否做功;功和功率的计算;探究滑轮组和斜面的机械功和功率的内容是力学知识的综合体现,功和功率的计算是中考的重点知识,各种题型时常出现,同学们在复习中要对概念的理解、计算和实验多加掌握.考情分析知识结构考点梳理1.定义:如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了一段距离,就说这个力对物体做了功.2.做功的两个必要因素:(1)作用在物体上的.(2)物体在上移动的距离.一、功(10年10考)力这个力的方向3.功的计算:力学中,功等于与物体在力的移动的距离的乘积.计算公式:W=.4.功的单位:,简称焦,符号是.力的单位是,距离的单位是,1J=N·m.力方向上Fs焦耳JNm15.不做功的三种情况:(1)“有力无距”:力作用在物体上,但物体移动距离.如:“推而未动”“搬而未起”等.(2)“有距无力”:物体移动了一段距离,但在此运动方向上力的作用.如:推出去的实心球在空中飞行的过程中,手对实心球没有做功.(3)“力距垂直”:力作用于物体上,但物体的运动方向与力的方向.如:人背书包在水平地面上行走,人对书包没有做功.没有在力的方向上没有受到垂直1.概念:与做功所用之比叫做功率.(比值定义法)2.物理意义:表示物体的物理量,它只表示做功的快慢,不是表示做功的多少.3.公式:.公式的P表示:,单位:;W表示:,单位:;t表示:,单位:.二、功率(10年9考,2019、2018、2017、2016、2015、2014、2013、2012、2010年考)功时间做功快慢P=W/t功率瓦特功焦时间秒4.功率的单位:,简称瓦,符号是W;其他单位:千瓦,符号是kW.单位换算:1W=1J/s;1kW=W.5.推导公式:当物体在力F的作用下,以速度v做匀速直线运动时,由W=Fs及v=s/t,可得P=.即在功率一定时,F与v成反比.v的单位是.瓦特1000Fvm/s例题跳绳是我市初中毕业生体育测试的项目之一,小华想利用所学的物理知识估测自己跳绳时克服重力的平均功率(不计绳重).(1)用体重计测量自己的质量m.(2)估测自己平均每次跳起的高度h(人的重心上升的高度).(3)用(填测量器材)记录跳n次所用的(填物理量与其对应字母).剖析重点实验测功率秒表时间t(4)数据处理:①自己所受的重力G=;②每次克服重力所做的功W=Gh=,则跳n次所做的总功W总=nW=;③则平均功率P=.mgmghnmghnmgh/t(5)两人想比较跳绳的平均功率(假设两人跳起的平均高度相同),则()A.频率相同,体重大的功率大B.频率相同,跳的时间长的功率大C.体重相同,频率高的功率小D.体重相同,跳的时间长的功率大(6)小华要想提高跳绳测试的成绩,请你从物理学角度为他提出一条合理的建议:.A加快跳绳频率、降低跳起高度、减肥等重难点突破一、判断物体是否做功例1(2019·龙东)如图1所示,力对物体做功的是()A.用力搬石头,搬而未起B.提着桶在水平路面上前进C.用力将鸡蛋举高D.手举杠铃静止不动C【点拨1】判断物体是否做功要抓住做功的两个必要因素:作用在物体上的力;物体在力的方向上通过的距离,二者缺一不可.(1)常见的不做功有三种情况:①“有力无距”:力作用在物体上,但物体没有在力的方向上移动距离.如“推而未动”“搬而未起”等.②“有距无力”: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.如推出去的实心球在空中飞行的过程中,手对实心球没有做功.③“力距垂直”:力作用于物体上,但物体的运动方向与力的方向垂直.如人背书包在水平地在上行走,人对书包没有做功.(2)在被推、被拉、被踢等物体没有离开人的手与脚过程中,推力或拉力是有可能做功的;但当物体与人体分开后,人对物体就一定不会再做功了.因为物体脱离人体后,人对物体就没有力的作用了.变式拓展1:(1)一位同学正在进行投掷实心球的训练,以下情境中,他对球做功的是()A.手拿球静止B.手托球水平匀速直线运动C.将球举起D.抛出后的球在空中继续运动(2)(2018·邵阳)如图2所示,重10N的物体A在水平拉力F的作用下,沿水平方向以0.4m/s的速度匀速运动了2s,弹簧测力计的示数为4N,物体A所受重力做的功为J.C0二、功和功率的计算例2(2018·重庆A卷改编)某公司研发的智能服务机器人,它具有净化室内空气、陪伴老人聊天散步等功能.若它在50N的牵引力作用下,以0.5m/s的速度在水平地面匀速直线行驶60s,求此过程中牵引力所做的功为J,牵引力做功的功率为W.150025【点拨2】正确进行功的计算,需要重点掌握下面三个有关力(F)与距离(s)方面的关系:(1)同一物体:力与距离必须是对于同一个物体来说的.(2)时间同一性:移动的距离必须是力作用时间内产生的.(3)方向一致性:力与物体移动的方向是一致的.公式P=W/t一般用来计算平均功率,公式P=Fv既可以计算瞬时功率,又可以计算平均功率,注意v的单位要用m/s.变式拓展2:(1)(2018·临沂)新能源汽车因节能、环保等优点深受广大家庭的喜爱.小明爸爸驾驶电动汽车在平直公路上匀速行驶12km,用时10min.已知该车的总质量为1.6×103kg,行驶中阻力为汽车重力的0.05倍,此过程中该车牵引力做功J,功率为kW.(g=10N/kg)9.6×10616(2)(2017·绍兴)如图3为四旋翼无人机,质量为1.2kg,下方悬挂着一个质量为0.1kg的摄像机.在10s内无人机从地面竖直上升了20m,然后边摄像边斜向上飞行了30s,仪表盘上显示离地面高度为36m.无人机前10s对摄像机做功J,整个过程中,无人机对摄像机做功的功率为W.(g=10N/kg)200.9回归课本1.(2017·鄂州)下列生活实例中,力对物体做功的有()A.甲和乙B.甲和丙C.乙和丙D.丙和丁B2.(2018·天津)中国选手张湘祥在奥运会上获得男子举重62kg级冠军,挺举成绩是176kg,如图4是他比赛时的照片.他在挺举过程中对杠铃做的功最接近()A.600JB.1200JC.1800JD.3400JD3.一位老人和一位小女孩进行爬楼比赛,从一楼上到四楼,要比较他们克服重力的平均功率,简单叙述:(1)需要哪些测量工具?(2)要测出哪些物理量(用字母表示)?(3)最后写出平均功率的表达式.(1)需要的测量工具:台秤、卷尺、秒表.(2)要测出的物理量:各自的质量m,一楼到四楼的竖直高度h,上楼所用的时间t.(3)平均功率的表达式:P=mgh/t.课堂精练1.如图5所示,李晶同学将放在课桌边的文具盒水平推至课桌中央,她针对此过程提出了如下的猜想.你认为合理的是()A.文具盒所受重力对它做了功B.文具盒所受支持力对它做了功C.文具盒所受的推力F对它做了功D.在此过程中没有力对文具盒做功考点一对做功和功率的理解C2.关于功和功率概念的理解,下列说法正确的是()A.机械做功多,功率一定大B.功率大的机械一定比功率小的机械做功多C.单位时间内完成的功越多,则功率越大D.省力多的机械功率大C3.(2019·邵阳)王小鹏同学一口气从一楼跑到四楼考室,所用时间为30秒.他上楼过程克服自身重力做功的功率最接近()A.1.5WB.15WC.150WD.1500W考点二功和功率的有关计算C4.(2017·广东)妈妈与小明进行爬山比赛,他们选择的起点、路径和终点都相同,全程设为匀速运动,妈妈的体重是小明的2倍,妈妈所用的时间是小明的3倍,若妈妈克服自身重力做功为W1、功率为P1,小明克服自身重力做功为W2、功率为P2.则下列关系正确的是()A.W1∶W2=l∶1B.W1∶W2=2∶3C.P1∶P2=1∶1D.P1∶P2=2∶3D5.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1×103WD6.(2019·连云港)物体在水平地面上做直线运动,当物体运动的路程和时间的关系图像如图甲时,受到的水平推力为F1;当物体运动的速度和时间的关系图像如图乙时,受到的水平推力为F2.两次推力的功率分别为P1和P2.则下列关系正确的是()A.F1=F2P1P2B.F1=F2P1P2C.F1F2P1P2D.F1F2P1P2B7.(2019·随州)一只木箱放在水平地面上,地面上各处粗糙程度相同.对木箱施加一个方向不变的水平推力F(如图7甲);F的大小与时间t的关系、木箱的运动速度v与时间t的关系图像如图7乙所示.下列说法正确的是()A.在第一个2s内木箱所受摩擦力为2NB.在第二个2s内木箱所受摩擦力为3NC.在第一个2s内推力F对木箱所做的功为2JD.在第三个2s内推力F对木箱做功的功率为8WD8.(2019·宜宾)如图8所示,一个物体静止于光滑水平面上的o点,在水平恒力F作用下开始向右加速运动,依次经过a、b、c三个点,且a、b之间和b、c之间的距离相等,F在ab段做功W1,做功功率P1;在bc段做功W2,做功功率P2,则有W1W2,P1P2(均选填“>”“=”或“<”).=9.(2019·眉山)如图9甲所示,水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力F的作用,其F-t和v-t图像分别如图9乙和图9丙所示.由图像可知,9~12s内,推力对物体做功J;t=2s时,物体受到的摩擦力是N.18310.(2016·广东)小明骑车在某段平直的水平路面上由静止开始运动,共用时12s.小明重450N,自行车重250N,轮子与地面的总接触面积是2×10-3m2.图10甲是速度v随时间t变化的关系图像,小明在t=7s时刚好到达这段路程的中点.图10乙是动力F随时间t变化的关系图像.(1)请问小明骑自行车在水平地面行驶时,对地面的压强为多大?(2)在7~12s内,自行车所受的摩擦阻力是多少?自行车克服摩擦阻力做了多少功?此时功率是多少?(3)自行车在0~7s内的平均速度是多少?(保留小数点后两位)解:(1)对地面压力:F=G小明+G车=450N+250N=700N,对地面的压强:p=F/S=700N/2×10-3m2=3.5×105Pa.(2)由图可知:f=F=30N,s=vt=6m/s×5s=30m,W=fs=30N×30m=900J,P=fv=30N×6m/s=180W.(3)v'=s/t=30m/7s≈4.29m/s.答:(1)对地面的压强为3.5×105Pa;(2)自行车所受的摩擦阻力是30N,自行车克服摩擦阻力做的功是900J,此时功率是180W;(3)自行车在0~7s内的平均速度是4.29m/s.11.(2017·广东节选)常用机器人潜入水下打捞沉船上的物体,若机器人在水下30m处将该物体匀速竖直向上运至水面需要时间150s,物体竖直上升所需要的动力F与物体运动速度v的关系图像如图11所示.(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)求:(1)物体上升的速度是多少?(2)这个过程动力F对物体做了多少功?解:(1)物体竖直上升的速度:v=s/t=30m/150s=0.2m/s;(2)由图像可得此时的动力为F=500N,动力F对物体做的功:W=Fs=500N×30m=15000J.12.(2018·广东节选)如图12所示是建筑工地上的起重机示意图,起重机的电动机功率为3×103W,当它把质量为1t的重物匀速提起24m时,用时100s.(g=10N/kg)求:在这段时间内起重机提起重物的功率是多少?机械效率是多少?解:重物上升24m时克服重力做功为:W克=mgh=1×103kg×10N/kg×24m=2.4×105J.由于匀速提起重物,所以起重机对重物做功等于W克,它在100s内对重物做功的功率为:P1=W克/t=2.4×105