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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專題九 功和能易錯(cuò)清單1. 物體做功多,做功的功率就大嗎?先看下表內(nèi)容功功率概念力和在力的方向上通過距離的乘積單位時(shí)間內(nèi)做的功(功與時(shí)間的比值)公式W=Fs單位(SI制)焦耳(J)1J=1Nm瓦特(W)1W=1J/s物理意義其大小表示做功的多少其大小表示做功的快慢決定因素力、在力的方向上通過的距離功和做這些功所用的時(shí)間由此可以看出:(1)功解決的問題是是否做功、做功大小(多少)的問題,與時(shí)間無關(guān);另外對于做功還要與“做工”區(qū)分開來,如圖所示兩個(gè)人都“做了工”,但都“沒有做功”. (2)功率解決的是做功快慢的問題,不僅與做功多少有關(guān),而且還與所用的時(shí)間長短有關(guān). 例如:

2、兩個(gè)人將同一個(gè)石塊從一樓搬到五樓,所用時(shí)間不同,則這兩個(gè)人對石塊做的功是一樣的,但功率(做功快慢)不相同.總結(jié):功和功率的大小之間不存在必然關(guān)系. 做功多,功率不一定大;同理:功率大,做功也不一定多.2. 功率相同,機(jī)械效率就相同嗎?如上所述,功率是描述做功快慢的物理量,決定于功與所用時(shí)間的比值;而機(jī)械效率是指有用功占總功的百分比,簡而言之,機(jī)械效率的大小表示做功的有效程度大小. 例如:如圖甲所示,用定滑輪費(fèi)了很長時(shí)間才將重為G的物體提升高度h,則易得:功率P幾乎為零,而機(jī)械效率卻是100%(W有=W總=Gh);同理:如圖乙,設(shè)滑輪的重量為G0,分別用t1、t2(t1t2),可求得P1P2,但

3、機(jī)械效率兩次都相同,均為,為定值,只決定于物重G和滑輪重G0,與其他因素?zé)o關(guān)(前提:均忽略繩重及摩擦).總結(jié):功率(做功快慢)和機(jī)械效率(做功有效程度)之間不存在任何聯(lián)系. 即:功率相同,機(jī)械效率不一定相同;同理:功率大,機(jī)械效率不一定高;機(jī)械效率高,功率大也不一定大.3. 使用機(jī)械的目的是提高功率,還是提高效率?如圖甲所示,工人如果不借助任何機(jī)械直接用手搬可能無法將油桶搬上汽車,因此它的功率P=0,但效率為100%(W有用=W總功=0);如果借助一個(gè)斜面就可以比較輕松的完成這項(xiàng)工作,因此功率P0,也很容易求得此時(shí)的機(jī)械效率為80%(W有用=300J,W總=375J).總結(jié):由上述分析不難看出

4、,在日常生活中我們采用機(jī)械的目的是為了提高功率,但同時(shí)降低了效率.4. 功和能(1)如果物體受力且沿力的方向移動(dòng)一定的距離,就說力對物體做了功;如果一個(gè)物體能夠?qū)ν庾龉?我們就說這個(gè)物體具有能.(2)一個(gè)物體“能夠做功”并不一定“要做功”,也不是“正在做功”或“已經(jīng)做功”. 因此,能是表示物體做功本領(lǐng)的物理量,屬于一種狀態(tài);做功表示一個(gè)過程,通過做功可以改變物體能的多少.(3)功和能的單位都是焦耳.名師點(diǎn)撥功和功率的計(jì)算(1)功的計(jì)算:名稱公式各物理的意義解題注意事項(xiàng)解題步驟功的計(jì)算拉力所做的功W=FsF為作用在物體上的力拉力;s為在拉力的方向上物體通過的距離.力與物體移動(dòng)的距離在方向上必須是

5、一致的;力與物體移動(dòng)的距離必須對應(yīng)同一物體且同一段時(shí)間;另外,還要注意三種不做功的情況:a、靠慣性運(yùn)動(dòng)的物體沒有力對它做功;b、物體受到力的作用,但沒有移動(dòng)距離,也就不可能在力的方向上通過距離,力對物體不做功;c、物體受到力的作用,同時(shí)也運(yùn)動(dòng)了一段距離,但兩者相互垂直,即在力的方向上沒有通過距離,這個(gè)力也沒有對物體做功.先確定力的大小;再確定距離的多少;選擇適當(dāng)?shù)墓竭M(jìn)行計(jì)算.克服重力做功.W=GhG為物體的重量;H為物體克服重力被提升的高度.h為物體克服重力被提升的高度,與重力的方向相反,一定要注意,不是重力做了多少功,而是克服重力做的功.克服阻力所做的功W=fsf為阻力的大小;s為物體克服

6、阻力移動(dòng)的距離.s為物體克服阻力移動(dòng)的距離,與阻力的方向相反,這里同樣要注意的是,不是阻力做了多少功?而是克服阻力做了多少功?(2)功率計(jì)算公式解題注意事項(xiàng)解題步驟功率計(jì)算P=FvP、W、t必須對應(yīng)于同一段時(shí)間和同一物體;功的國際單位是焦耳(J);時(shí)間國際單位是秒(s);這樣功率的國際單位才是瓦特(W);第一個(gè)公式具有普遍性,不限制物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài);而第二個(gè)公式必須是物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài);力的國際單位是牛頓(N);速度的國際單位是米每秒(m/s),這樣得出的功率單位才是瓦特(W);一般來說,我們在使用這兩個(gè)公式時(shí),優(yōu)先考慮使用的是第一個(gè)公式;若題中給出速度或用第一個(gè)公式不能求解時(shí),往往用第二個(gè)

7、公式,會(huì)收到不錯(cuò)的效果.公式推導(dǎo): 單位換算:1kW=1000W;1h=60min=3600s;1m/s=3.6km/h【例1】如圖所示,海濤同學(xué)向上跳臺(tái)階進(jìn)行晨練,海濤重500N,在10s內(nèi)勻速連跳12個(gè)臺(tái)階,每個(gè)臺(tái)階的高度為0.2m.在這個(gè)過程中,已知海濤克服摩擦做功為2800J,求出此過程中:(1)海濤豎直向上跳的平均速率多大?(2)海濤克服重力做功是多少?(3)海濤做功的總功率多大?【答案】(1)0.24m/s(2)1200J(3)400W【解析】(1)海濤同學(xué)豎直向上跳的總高度為:h=120.2m=2.4m.海濤同學(xué)豎直向上跳的平均速率為: (2)海濤克服重力所做的功為:W1=Gh=

8、500N2.4m=1200J.(3)做的總功為:W總=W1+W2=1200J+2800J=4000J.海濤做功的總功率為: 【方法指導(dǎo)】豎直向上跳的平均速度可以通過向上跳的總高度與所用時(shí)間利用速度公式v=求出,克服重力做功等于重力與高度的乘積,即W=Gh ,總功率可以通過所做的總功和時(shí)間利用功率公式P= 求得.提分策略【趨勢總覽】從近三年的各地中考來看,對本部分的考查呈現(xiàn)如下趨勢:1. 本專題涉及到的知識(shí)是力學(xué)部分的重點(diǎn)和難點(diǎn),功、功率和機(jī)械效率均為中考題中必考知識(shí). 采用填空題、選擇題、作圖實(shí)驗(yàn)題和計(jì)算題等多種題型檢測學(xué)生對知識(shí)的掌握情況,背景新穎、題目靈活多樣.2. 計(jì)算題一般是分析使用杠

9、桿、滑輪組等情況下的功、功率和機(jī)械效率. 試題綜合性較強(qiáng),綜合考查學(xué)生的分析問題和解決問題的能力.3. 實(shí)驗(yàn)題一般從測量滑輪組機(jī)械效率(或探究斜面的機(jī)械效率)出題,綜合考查設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)整理和分析歸納結(jié)論等能力.2015年的中考命題方向預(yù)測:仍然重視考查基本概念、基本規(guī)律;突出考查機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)探究;結(jié)合力、運(yùn)動(dòng)的有關(guān)知識(shí)進(jìn)行綜合考查.【錦囊妙計(jì)】一、 功的概念及計(jì)算1. 在運(yùn)用求解功的數(shù)值時(shí),一定要注意“兩性”,即:(1)統(tǒng)一性:包括兩層含義單位要統(tǒng)一,即F牛頓(N)、s米(m)、W焦耳(J)s必須是指定的力F作用時(shí)間內(nèi)物體沿力的方向通過的距離,只有這樣F、s的乘積才是該力做的功W.這一點(diǎn)在

10、解題時(shí)尤其要注意.例如:如圖所示,重100N的物體在F=50N的水平拉力作用下沿水平面勻速運(yùn)動(dòng)了2m,重力做的功是0J,而不是100N2m=200J,原因就是在重力方向上物體并沒有通過距離,也就是說2m對于重力做功來說是無效的距離.(2)同時(shí)性:含義是指路程s必須是力F作用時(shí)間內(nèi)物體沿力的方向通過的距離. 在解答此類問題時(shí)一定要注意F、s的同時(shí)對應(yīng)關(guān)系,否則很容易出錯(cuò).例如:子彈在槍膛內(nèi)受火藥爆炸后產(chǎn)生的氣體的平均推力是800N,子彈的質(zhì)量為20g,槍膛長55cm,射出后子彈在空中飛行了80m,則氣體對子彈所做的功是440J,而不是64 440J,因?yàn)槠骄屏?00N僅僅在槍膛內(nèi)存在,即對推力

11、做功來說55cm 是有效距離,而一旦子彈飛出槍膛,則推力消失,此時(shí) 80m 的飛行距離與推力不具有同時(shí)對應(yīng)關(guān)系,因此是無效距離.2. 力不做功的三種情形(1)有力,無距離. 例如:人舉著一個(gè)物體不動(dòng)時(shí),人對物體存在豎直向上的舉力,但由于在此力方向上無運(yùn)動(dòng),所以人對該物體的力沒有做功,也可以描述為“做工而沒有做功”或“勞而無功”.(2)有距離,但沒有力. 肯定不會(huì)有功發(fā)生,做功的首要前提是“有力存在”. 例如:在光滑水平面上勻速運(yùn)動(dòng)的物體,由于在水平方向不受任何力,物體只是由于慣性在運(yùn)動(dòng),所以沒有力對物體做功. 可以這樣說“不出力就沒功”.(3)有力,有距離,但該距離不是在該力的方向上通過的距離

12、. 這種情況僅僅局限于力和距離相互垂直的情況.3. 求解功的三個(gè)思路與方法:(1)直接運(yùn)用功的公式W=Fs求解. 適用前提:F是恒力(即:大小不變的力),s是這個(gè)力F作用時(shí)間內(nèi)在該力的方向上通過的距離.(2)變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功.例:如圖,一個(gè)人通過定滑輪用力F將吊橋勻速緩慢拉至豎直位置,設(shè)AC=L1,AB=L2.在拉動(dòng)過程中,拉力F的力臂先是越來越大,然后越來越小(同學(xué)們可以結(jié)合力的方向?qū)⒘Ρ郛嬙趫D上),因此根據(jù)杠桿平衡方程F1L1=F2L2,可以得出結(jié)論:在拉動(dòng)過程中拉力F的力臂L1的變化規(guī)律是先變大后變小,所以人的拉力是變力,因此無法直接用W=Fs求該拉力做的功. 但從能轉(zhuǎn)化的角度來看

13、,人的拉力做的功將能量全部轉(zhuǎn)化為吊橋的重力勢能,即人的拉力做的功就等于吊橋克服重力做的功,即WF=Gh.所以通過上述分析巧妙的將變力做的功轉(zhuǎn)化為恒力做功,從而使問題迎刃而解.二、 功的原理與機(jī)械效率使用任何機(jī)械都不省功. 功的原理是所有機(jī)械共同遵循的普遍原理. 根據(jù)功的原理可知使用任何簡單機(jī)械時(shí),凡是省力的機(jī)械一定費(fèi)距離,省距離的一定費(fèi)力,絕對不存在著既省力又省距離的機(jī)械.“不省功”包含兩層含義:一是做功相等,二是費(fèi)功. 人使用簡單機(jī)械時(shí),由于簡單機(jī)械本身的自重及摩擦等因素的影響,因此使用機(jī)械所做的功一定會(huì)大于不用機(jī)械直接用手所做的功,也就是費(fèi)功. 在不計(jì)機(jī)械自重和摩擦等因素影響時(shí),使用機(jī)械所

14、做的功與直接用手所做的功相等,這種機(jī)械稱為理想機(jī)械.機(jī)械效率是有用功與總功的比值. 使用任何機(jī)械時(shí),都不可能沒有摩擦,克服摩擦所做的功為額外功;W總=W有用+W額,所以W有用總是小于W總,根據(jù)機(jī)械效率的計(jì)算公式可知,使用任何機(jī)械的機(jī)械效率總是小于1.三、 如何提高滑輪組的機(jī)械效率1. 對于豎直方向提升重物的滑輪組來說,影響滑輪組機(jī)械效率的因素有:繩重;摩擦;動(dòng)滑輪重:動(dòng)滑輪越重,引起的額外功越多,效率越低,反之效率越高.理想情況就是動(dòng)滑輪沒有重量的情況下效率最高;貨物的重量:貨物的重量越大,效率越高,反之效率越低.2. 與滑輪組的機(jī)械效率無關(guān)的因素:繩子的繞法;提升貨物的速度. 也就是說:對同

15、一滑輪組來說,無論重物多重、繩子繞法如何,機(jī)械效率是定值.四、 動(dòng)能、勢能及其轉(zhuǎn)化規(guī)律判斷機(jī)械能的變化情況有兩個(gè)方法:1. 定義概念法:動(dòng)能的大小決定于質(zhì)量、速度大小;重力勢能的大小決定于質(zhì)量、被舉高的高度大小;彈性勢能決定于彈性形變的大小;而機(jī)械能等于動(dòng)能與勢能之和.2. 根據(jù)能的轉(zhuǎn)化來判斷:即如果機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他能,則機(jī)械能減少;如果其他形式能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,則機(jī)械能增加;如果和其他能之間沒有轉(zhuǎn)化,即能量只在動(dòng)能和勢能之間轉(zhuǎn)化,機(jī)械能就不變.專項(xiàng)訓(xùn)練一、 選擇題1. (2014江蘇淮安模擬二)小李的質(zhì)量為50千克,可以舉起80千克的杠鈴;小胖的質(zhì)量為70千克,可以舉起60千克的杠鈴. 他們兩

16、人通過如左下圖所示的裝置來比賽,雙方都竭盡全力,看誰能把對方拉起來. 比賽結(jié)果應(yīng)是().A. 小李把小胖拉起B(yǎng). 小胖把小李拉起C. 兩個(gè)都拉不起D. 兩個(gè)都拉起2. (2014江蘇連云港模擬二)分別用如右上圖所示的兩個(gè)滑輪組,將同一物體提升到相同高度. 若物體受到的重力為100N,動(dòng)滑輪的重力為20N,在把物體勻速提升1m的過程中. (不計(jì)繩重和摩擦)下列說法中不正確的是().A. 甲、乙兩滑輪組所做的總功都是120JB. 甲滑輪組所做的有用功為200J,乙滑輪組所做的有用功為300JC. 甲、乙滑輪組中繩子的自由端的拉力不相等D. 甲、乙兩滑輪組的機(jī)械效率均為83.3%3. (2014廣東

17、佛山模擬)小明、小東、小剛?cè)煌瑢W(xué)準(zhǔn)備進(jìn)行爬樓梯比賽(一起從學(xué)校的一樓跑上到五樓),結(jié)果小東最先到達(dá)終點(diǎn),小剛最后到達(dá)終點(diǎn). 經(jīng)過測量他們的體重,發(fā)現(xiàn)小明最輕,小剛最重. 下列說法中不正確的是().A. 小東爬樓梯時(shí)的速度一定是最大的B. 小明爬樓梯時(shí)克服重力做功一定是最少的C. 小剛爬樓梯時(shí)克服重力做功一定是最大的D. 小東爬樓梯時(shí)克服重力做功的功率一定是最大的4. (2014江蘇蘇州模擬五)如圖所示,兩個(gè)相同的光滑弧形槽,一個(gè)為A1B1C1凸形,一個(gè)為 A2B2C2凹形,兩個(gè)相同小球分別進(jìn)入兩弧形槽的速度都為v,運(yùn)動(dòng)到槽的末端速度也都為v,小球通過凸形槽的時(shí)間為t1,通過凹形槽的時(shí)間為t2

18、,則 t1,、t2的關(guān)系為().A. t1=t2B. t1t2C. t1”“”“”或“=”)P2;圖(填“甲”或“乙”)中的滑輪可看成是等臂杠桿.8. (2013江蘇建湖模擬)如圖所示,將重為900N的重物從長為4m、高為1m的斜面底部以0.5m/s的速度勻速推上斜面的頂端. 已知沿斜面所用的推力是300N,則推力做的功為J,推力的功率是W,該斜面的機(jī)械效率是.三、 實(shí)驗(yàn)題9. (2013江蘇如皋模擬)小明和小紅在測定滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中(1)滑輪組所掛的重物的重量為3.6N,如圖所示重物從原來圖甲的位置被提升到圖乙的位置,在提升過程中應(yīng)使彈簧測力計(jì)豎直上升. 彈簧測力計(jì)的示數(shù)如圖所示,則滑

19、輪組繩子自由端受到的拉力是N,滑輪組的機(jī)械效率是%.(2)小明想進(jìn)一步探究物重對滑輪組機(jī)械效率的影響,于是另外找來了三個(gè)物塊,其中A重5N, B重8N,C重12N,小紅一眼看出其中有一個(gè)物塊不能利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)裝置完成實(shí)驗(yàn),你認(rèn)為不能完成實(shí)驗(yàn)的是物塊(填“A”“B”或“C”),原因是. (忽略繩重及一切摩擦)(3)在完成實(shí)驗(yàn)后,他們發(fā)現(xiàn):同一滑輪組的機(jī)械效率隨著物重的增加而(填“變大”或“變小”).10. (2013江蘇無錫濱湖模擬)小明用如圖所示的裝置探究杠桿的機(jī)械效率,每個(gè)鉤碼的質(zhì)量為m,O為支點(diǎn).(1)他將2只鉤碼懸掛在B點(diǎn),在A點(diǎn)豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測力計(jì),拉力為F1,測得A、B兩點(diǎn)上升

20、的高度分別為h1、h2,則此次杠桿的機(jī)械效率為1=(用物理量的符號(hào)表示),此時(shí)的杠桿是杠桿.(2)他將2只鉤碼懸掛在C點(diǎn),在A點(diǎn)豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測力計(jì),使A點(diǎn)上升高度仍為h1,則彈簧測力計(jì)的示數(shù)將(填“大于”“等于”或“小于”)F1.此時(shí)杠桿的機(jī)械效率為2(填“大于”“等于”或“小于”)1.四、 計(jì)算題11. (2014天津大港油田模擬)如圖所示的杠桿是一根重為5N、質(zhì)量均勻的硬棒. 小明將棒的一端固定,把重為15N物體掛在棒的中點(diǎn),然后用手豎直提起棒的另一端,若把物體提升了10cm,問:(1)小明使用杠桿所做的有用功?(2)此杠桿的總功是多少?12. (2013江蘇鹽城模擬)用滑輪組吊起

21、重為100N的物體,人站在地面上往下拉繩,拉力是31.25N,使物體勻速上升4m,滑輪組工作時(shí)的機(jī)械效率為80%.(1)求人做了多少功?(2)求滑輪組上有幾段繩子承擔(dān)物體.(3)畫出這個(gè)滑輪組.參考答案與解專心-專注-專業(yè)1. B解析小李和小胖雖然他們能舉起的杠鈴重力不一樣,但向下拉動(dòng)定滑輪上的繩子的拉力與他們的胳膊的舉力無關(guān),對繩子的拉力最大能達(dá)到自身的重力的大小,由于裝置是定滑輪,只改變力的方向,不能省力,所以繩子上的作用力最大只能等于重力較小的小李的重力,則繩子上的作用力小于小胖的重力,即小胖把小李拉起. 故選B. 2. B解析(1)甲乙兩滑輪組所提的重物相同、上升的高度相同,根據(jù)W=G

22、h可知兩滑輪組所做的有用功相同,則W有=Gh=100N1m=100J,故B不正確. (2)由圖可知滑輪組繩子的有效股數(shù)n甲=2,n乙=3,因?yàn)閯?dòng)滑輪的個(gè)數(shù)和重力以及物體的重力相同,所以根據(jù)可知,兩滑輪組繩子自由端的拉力不相等,故C正確,(3)不計(jì)繩重和摩擦?xí)r,滑輪組的額外功是由克服動(dòng)滑輪重力所做的功,根據(jù)W=Gh可知,動(dòng)滑輪重和上升高度相同時(shí),兩者的額外功相等,即W額=G動(dòng)h=20N1m=20J,因?yàn)閃總=W有+W額,所以兩滑輪組的總功相同,即W總=100J+20J=120J,故A正確;據(jù)可知,兩滑輪組的機(jī)械效率相等,均為故D正確. 故選B. 3. D4. B解析(1)在凸形光滑弧形槽中運(yùn)動(dòng)的

23、小球,從以速度v進(jìn)入弧形槽到運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過程中,動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能,運(yùn)動(dòng)速度減小,小于初速度;在從最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到槽末端的過程中,小球的重力勢能再化為動(dòng)能,到達(dá)槽末端時(shí),速度由增大為到初速度v;(2)在凹形光滑弧形槽中運(yùn)動(dòng)的小球,從以速度v進(jìn)入軌道到運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中,重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,速度變大,大于初速度;在從最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到弧形槽末端的過程中,小球的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能,速度變小,到達(dá)槽末端時(shí),速度減小為到等于初速度v;(3)由以上分析可知:在凸形光滑軌道中運(yùn)動(dòng)的小球,平均速度v凸小;在凹形光滑弧形槽中運(yùn)動(dòng)的小球,平均速度v凹大;即v凸t2. 故選B.5. A6. D7. =甲8. 1 20015075%9. (1)勻速2.450%(2)C拉力超過測力計(jì)量程(3)變大10. (1) 省力(2)大于11. (1)W有用=Gh=15N0.1m=1.5J;(2)W額=G桿h=5N0.1m=0.5J. W總=W有用+W額=1.5J+0.5J=2J.12. (1)人做的功不能用Fs求,因?yàn)榛喗M未知,s為多長未知,但人做的功為總功,可由求,即: (2)設(shè)有N段繩子承擔(dān),則: ,得N= (3)如右圖所示