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1、專題六功和機械能考點一 考點二 考點三 考點四考點一機械功 必考點,近8年我省中考常在填空題和計算題考查功的計算。考試說明要求知道什么是功,會運用功的公式進行簡單的計算。1.定義:一個力作用在物體上,物體在這個力的方向上移動了一段距離,就說這個力對物體做了功。2.做功的兩個必要因素(1)作用在物體上的力。(2)物體在這個力的方向上移動的距離?？键c一 考點二 考點三 考點四3.不做功的幾種情況(1)無距離無功:物體受力,但物體在該力的方向上沒有移動距離,如圖A,力F不做功。(2)無力無功:物體移動距離,但在運動方向上沒受到力的作用。如圖B,人將鉛球推出去,球由于慣性繼續(xù)運動,不計空氣阻力,水平方

2、向上沒有力對物體做功,但在豎直方向上的重力對物體做功了。(3)力與速度方向垂直無功:物體受力的方向與物體運動方向垂直,如圖C,力F對物體不做功。考點一 考點二 考點三 考點四4.功的計算(1)規(guī)定:功等于力與物體在力的方向上移動的距離的乘積。(2)公式:W=Fs。(3)單位:在國際單位制中,功的單位是焦耳,簡稱焦,符號是J,1J=1Nm。(4)常見功大小:將兩個雞蛋舉高1m所做的功約1J;將物理課本從地面拾到桌面所做的功約2J。5.機械功原理(1)內容:利用機械做功時,動力對機械所做的功與機械所做的功是相等的;即利用機械不省功;也就是說省力的機械必費距離,省距離的機械必費力。(2)使用機械的好

3、處:使用機械雖不能省功,但它或可省力,或可省距離,或可改變力的方向,給人類工作帶來很多方便。(3)適用范圍:功的原理是一個普遍的結論,對于任何機械都適用?？键c一 考點二 考點三 考點四典例1(2017天津)在水平地面上,用50N的力沿水平方向拉著重為100N的小車前進4m,拉力做功為J,重力做功為J?！窘馕觥坷ψ龅墓=Fs=50N4m=200J;重力的方向是豎直向下的,而物體是在水平方向上移動了4m,沒有在重力方向上移動距離,所以重力做功為0?！敬鸢浮?000考點一 考點二 考點三 考點四【類型突破】功的計算利用公式W=Fs求功,首先要明確是什么力做功,對誰做功。其次公式W=Fs只針對是恒

4、力做功且力的方向和物體移動的方向相同或相反,方向相反的通常說成是克服某力做功;若物體運動方向與力方向不在同一方向上,應找出物體在力的方向上的等效距離。考點一 考點二 考點三 考點四典例2一位同學正在進行投擲實心球的訓練,以下情境中,他對球做功的是 ()A.手拿球靜止B.手托球水平勻速直線運動C.將球舉起D.拋出后的球在空中繼續(xù)運動【解析】手拿球靜止,球沒有在力的方向上移動距離,故沒有做功,A項錯誤;手托球水平勻速直線運動,球沒有在力的方向上移動距離,故沒有做功,B項錯誤;將球舉起,有力作用在球上,球在力的方向上通過了一定的距離,故該同學對球做了功,C項正確;球飛出去后,該同學對球沒有力的作用,

5、故沒有對球做功,D項錯誤?！敬鸢浮緾考點一 考點二 考點三 考點四1.如圖所示,A物體質量為20kg,在力F的作用下沿水平地面做勻速直線運動,物體運動了5m,彈簧測力計讀數為50N,若不計繩與輪之間的摩擦和繩重,則A受到地面的摩擦力為100N,拉力F做的功是500J?？键c一 考點二 考點三 考點四考點二功率 必考點,近8年我省中考常在填空題和計算題考查功率的計算。考試說明要求知道功率的物理意義,能用定義公式進行簡單的計算。考點一 考點二 考點三 考點四功率是反映做功快慢的物理量,功率大說明做功快,但并不是說做功一定多,而做功多其功率也不一定大。考點一 考點二 考點三 考點四典例3(2017湖南

6、邵陽)如圖所示,物體在5N的水平拉力F作用下,沿水平面以0.2m/s的速度勻速運動了4s,拉力F的功率為W?！窘馕觥坑蓤D可知,該滑輪為動滑輪,物體運動的速度為0.2m/s,則繩子自由端的速度為v=20.2m/s=0.4m/s,拉力F的功率為P=Fv=5N0.4m/s=2W?！敬鸢浮?考點一 考點二 考點三 考點四考點一 考點二 考點三 考點四考點一 考點二 考點三 考點四【答案】C考點一 考點二 考點三 考點四2.綠色出行,健康出行。平日里選擇步行、騎單車等健康出行方式,不僅可以強身健體、愉悅身心,還可以保護環(huán)境,促進人與自然和諧共處?？道蠋熋刻靾猿烛T車上班,在30min內沿水平路面勻速行駛了

7、7.2km,騎車時受到的平均阻力是20N,該過程中水平推力的平均功率是80W?？键c一 考點二 考點三 考點四考點三機械效率 必考點,近8年我省中考常在填空題和實驗題中考查機械效率的計算。考試說明要求知道機械效率的普遍意義,并會計算常用機械的機械效率。考點一 考點二 考點三 考點四考點一 考點二 考點三 考點四考點一 考點二 考點三 考點四典例5關于機械效率的下列說法中,正確的是 ()A.機械越省力,機械效率越高B.機械做功越快,機械效率越高C.有用功相同、總功越大,機械效率越高D.額外功相同、有用功越大,機械效率越高【答案】D考點一 考點二 考點三 考點四【類型突破】機械效率的計算求機械效率一

8、般先求出有用功、總功,然后根據公式求機械效率;有時不能直接求出總功,但可先求出額外功,再根據三功關系求出總功,進而求出機械效率;有時已知機械效率和有用功,利用公式變形也可以求出另外兩個功;總之,在機械效率、有用功、總功、額外功四個量中只要知道其中任意兩個量均可求出另外兩個量?？键c一 考點二 考點三 考點四典例6 ( 2017重慶)工人師傅用如圖所示的滑輪組,將重為800N的重物緩慢勻速豎直提升3m,工人對繩的拉力F為500N,不計繩重和滑輪轉軸處的摩擦,則 ()A.繩子自由端移動的距離為9mB.動滑輪的重力為200NC.人通過滑輪組做的有用功為1500JD.滑輪組的機械效率為53.3%考點一

9、考點二 考點三 考點四【答案】B考點一 考點二 考點三 考點四【變式拓展】典例6中,若工人師傅的質量為70kg,則地面對工人師傅的支持力是多少(g取10N/kg)?【答案】200N3.如圖所示,沿斜面向上拉一個重為4.5N的物體到斜面頂端,斜面長1.2m,高0.3m,拉力做功為2.16J,則這個斜面的機械效率是62.5%,物體受到的摩擦力是0.675N?？键c一 考點二 考點三 考點四考點四機械能 高頻考點,考試說明要求知道動能、勢能、機械能的概念及動、勢能大小與哪些因素有關,會分析說明動勢能的轉化。1.能量(1)定義:物體能夠對外做功,我們就說這個物體具有能量。(2)單位:能量的單位是焦耳(J

10、)。考點一 考點二 考點三 考點四考點一 考點二 考點三 考點四3.機械能及其轉化(1)機械能:動能、重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為機械能。(2)機械能及其轉化:如果只有動能和勢能相互轉化,盡管動能、勢能的大小會變化,但機械能的總和不變,或者說,機械能是守恒的?？键c一 考點二 考點三 考點四典例7如圖所示是一種游戲,叫蹦極。游戲者將一根有彈性的繩子一端系在身上,另一端固定在高處,從高處跳下。圖中a點是彈性繩自然下垂時的位置,c點是游戲者所到達的最低點。對于游戲者由跳臺至最低點的過程中,下列說法正確的是 ()A.游戲者的動能一直在增加B.游戲者到達a點時,動能最大C.游戲者通過a點之后,繩子具有彈性勢

11、能D.游戲者到達c點時,他的勢能為零考點一 考點二 考點三 考點四【解析】在到達a點之前,游戲者的重力勢能轉化為動能,動能逐漸增加;在到達a、c點之間的某一點,當重力等于彈力之后,動能開始減小,故整個過程中,動能先增加后減小,A、B項錯誤;游戲者通過a點后,繩子逐漸被拉長,具有彈性勢能,C項正確;因為沒有選取零勢能面,所以游戲者在c點的勢能不一定為零,D項錯誤?！敬鸢浮緾考點一 考點二 考點三 考點四考點一 考點二 考點三 考點四典例8(2017成都)2017年4月20日19時41分35秒,“天舟一號”貨運飛船在文昌航天發(fā)射中心由“長征七號遙二”運載火箭成功發(fā)射升空。在它們加速升空的過程中,關

12、于火箭搭載的“天舟一號”貨運飛船的能量,下列說法正確的是 ()A.機械能的總量不變B.重力勢能變大C.動能不變D.機械能的總量變小【解析】“天舟一號”飛船在加速升空的過程中,質量不變,速度增大,動能增大;高度增加,重力勢能增大;由“機械能=動能+重力勢能”可知,飛船的機械能增大,B項正確?！敬鸢浮緽考點一 考點二 考點三 考點四4.(2017蕪湖南陵縣模擬)下列物體中,既有動能又有勢能的是(D)A.在平地上滾動的足球B.被運動員舉著的杠鈴C.被壓扁了的皮球D.在空中飛行的小鳥【解析】在平地上滾動的足球,足球有質量,有速度,具有動能;足球是在平地上,沒有被舉高,不具有重力勢能,A項不符合題意;被

13、運動員舉著的杠鈴,杠鈴有質量,被舉高,具有重力勢能,但是杠鈴沒有運動,不具有動能,B項不符合題意;被壓扁的皮球,發(fā)生了彈性形變,具有彈性勢能,C項不符合題意;在空中飛行的小鳥,小鳥有質量,有速度,又在高空,既具有動能又具有重力勢能,D項符合題意?？键c一 考點二 考點三 考點四5.(2017合肥包河區(qū)一模)如圖所示,鉛球由a處被斜向右上方推出,在空中劃出一道弧線后落到地面b處。鉛球在飛行過程中(空氣阻力不可忽略),下列說法正確的是 (D)A.鉛球的慣性不斷變大B.鉛球的運動方向保持不變C.鉛球運動到最高點時其動能為零D.鉛球的機械能不斷變小【解析】慣性是物體的屬性,只與物體的質量有關,鉛球的質量

14、不變,所以慣性不變,A項錯誤;鉛球飛行的過程中先斜向上運動,后斜向下運動,運動方向不斷改變,B項錯誤;鉛球到達最高點時的速度不為零,所以動能不為零,C項錯誤;鉛球受到空氣阻力的作用,所以其機械能不斷變小,D項正確?？键c一 考點二 考點三 考點四初高中知識銜接 考點一 考點二 考點三 考點四 ( 1)物體被拋出時的重力勢能Ep和動能Ek1;(2)物體從被拋出至落地的過程中,其重力所做的功W;(3)物體落地前瞬間的動能Ek2?？键c一 考點二 考點三 考點四實驗一:測量滑輪組的機械效率 近8年我省中考在2013年第19題考查測量滑輪組的機械效率?？荚囌f明只是列舉了測量滑輪組的機械效率,要求能說明實驗

15、原理、實驗器材,規(guī)范使用彈簧測力計和刻度尺,理解正確的實驗步驟,能得出正確的測量結果。命題點:1.實驗原理2.測量器材3.彈簧測力計拉動方式及讀數4.滑輪組繞線5.如何測出繩自由端和物體移動距離6.滑輪組機械效率的影響因素7.機械效率的計算( 3)勻速豎直拉動細線末端,使鉤碼勻速上升,記下測力計的示數F,同時測出鉤碼上升的高度h和細線自由端移動的距離s,算出滑輪組的機械效率1。(4)改變鉤碼重力(設第二次重為G2),重新測滑輪組的機械效率2。(5)更換不同的滑輪組(如圖乙),重復上述步驟,分別測出提升G1、G2時對應的機械效率3和4。(6)比較1、2、3、4,研究得出滑輪組的機械效率跟什么因素

16、有關。1.(2017湖北宜昌)小明同學做“測量滑輪組機械效率”的實驗(如圖所示),用相同的滑輪組提升不同數量的鉤碼,記錄數據如表所示。(1)觀察圖中測力計的示數,表格中編號的數值是2.3,的數值是87%。(2)小明通過分析表格中的數據,得到了提高滑輪組機械效率的方法,汽車作為一種“機械”,提高效率可以節(jié)能減排,請你指出以下三種提高效率的方法中,方法一與本實驗是同理的。方法一:鼓勵人們“拼車”出行,使汽車盡量裝滿人員方法二:汽車制造廠用新材料減輕汽車質量方法三:經常給汽車做保養(yǎng),保持良好的潤滑 ( 3)小明發(fā)現(xiàn)繩端移動的距離與鉤碼提升高度有固定的倍數關系,于是他認為鉤碼數量一定時,無論將鉤碼提升

17、多高都不影響該滑輪組的機械效率,小芳則認為鉤碼提升的高度不同,有用功就不同,機械效率就變化了,你認為小明的看法是正確的。實驗二:探究動能大小的影響因素 近8年我省中考在2012年第19題考查了探究動能影響因素,題型是實驗題?？荚囌f明沒有對動能大小探究作出明確的要求。命題點:1.轉換法的應用2.選同一個小球在斜面不同高度釋放的目的3.選不同小球從斜面相同高度釋放的目的4.實驗結論1.實驗器材:如圖所示,體積相同的實心鋼球、銅球、斜面、長木板、小木塊。2.實驗操作(1)讓同一鋼球從斜面上不同高度由靜止?jié)L下,觀察木塊被撞擊后移動的距離。(2)換用質量較大的銅球從斜面上相同高度由靜止?jié)L下,觀察木塊被撞

18、擊后移動的距離。3.實驗討論(1)小球從相同高度由靜止?jié)L下到達水平面可獲得相同的速度,從不同高度由靜止?jié)L下到達水平面可獲得不同的速度。(2)通過觀察木塊移動的距離可比較金屬球動能的大小,此方法叫轉換法。4.實驗結論質量相同的物體,運動速度越大,動能越大;運動速度相同的物體,質量越大,動能越大。2.在“探究物體的動能與哪些因素有關”的實驗中,小明提出如下猜想:A.物體的動能可能與物體的質量有關;B.物體的動能可能與物體的速度有關。設計以下探究實驗:讓質量為m的小球從高為h的斜槽上滾下,在水平面上運動。運動的小球碰上水平面上靜止的木塊后,能將木塊撞出一段距離s。實驗過程如圖甲、乙、丙所示。圖中m1

19、m2、s1s2、s1s3、h1h2,水平面上所用的木塊是同一木塊。 ( 1)通過觀察比較木塊被撞的距離就可以反映小球動能的大小,這里用到的物理學研究問題的方法是轉換法(選填“放大”“控制變量”或“轉換”)。(2)通過比較甲、乙,可初步驗證B(選填猜想序號)是正確的。(3)通過比較甲、丙兩次實驗,初步驗證猜想A是正確的。(4)實驗表明:質量相同的物體,運動的速度越大,它的動能越大;運動速度相同的物體,質量越大,它的動能越大。命題點1:功、功率1.(2016安徽第21題)某家用轎車,重為1.5104N,當車以72km/h的速度勻速直線行駛了0.5h時,消耗汽油3kg,期間車受到的阻力為車重的0.0

20、8倍。已知汽油的熱值為4.6107J/kg,在此過程中,求:(1)車通過的路程;(2)牽引力做功的功率;(3)汽車發(fā)動機的效率。2.(2015安徽第21題)如圖所示,一輕繩繞過定滑輪,一端與粗糙水平桌面上的滑塊相連,另一端懸掛一個沙桶。調整桶內沙的質量,當沙桶和沙的總質量m=0.2kg時,沙桶和滑塊都做勻速直線運動,速度大小v=0.5m/s。不計滑輪的摩擦,求沙桶和滑塊勻速運動時: ( 1)滑塊受到的摩擦力的大小;(2)沙桶和沙所受的重力在2s內做的功。3.(2014安徽第6題)攀巖是一項挑戰(zhàn)自然、超越自我的驚險運動。一位攀巖者體重為520N,背著質量為8kg的背包,用時40min登上高為9m

21、的峭壁。在此過程中攀巖者對背包做功720J,他做功的平均功率是2.25W。命題點2:機械效率4.(2017安徽第16題)如圖所示,當水平拉力F=50N時,恰好可以使物體A沿水平地面向右做勻速直線運動。已知物體重為200N,所受地面的摩擦力約為80N。假如在5s時間內,物體水平移動了0.6m,不計繩和滑輪的自重,則在此過程中 (C)A.拉力F做功為30JB.物體重力做功為120JC.拉力F做功的功率為12WD.該裝置的機械效率約為60%5.(2015安徽第8題)某同學利用斜面勻速提升重為500N的物體,已知沿斜面的拉力做的功為1000J,斜面的機械效率為60%,則物體被提升的高度為1.2m。6.

22、(2014安徽第14題)工人師傅使用一個動滑輪將400N的重物勻速提升到3m高處,假如所用的拉力方向豎直向上,大小為250N,則 (B)A.拉力所做的功為750JB.機械的效率為80%C.若用該動滑輪提升更重的貨物,機械效率將保持不變D.若采用輕質滑輪完成原任務,機械效率將保持不變7.(2013安徽第19題)某實驗小組進行測量滑輪組機械效率的實驗,先用彈簧測力計測量鉤碼所受的重力G(如圖甲),再按圖乙所示的連接方式組裝好滑輪組,并分別記下鉤碼和彈簧測力計的起始位置。命題點3:機械能8.(2016安徽第14題)擲實心球是某市的中考體育加試項目之一。擲出去的實心球從a處出手后,在空中運動的軌跡如圖

23、所示,球最終停在水平地面e點處(不計空氣阻力)。則實心球 (C)A.在a處重力勢能最小B.在b處動能為零C.在a、b、c三處機械能相等D.在d處動能為零【解析】本題考查影響動能、重力勢能大小的因素。重力勢能的大小與物體的質量、高度有關,由圖可知,d、e兩點高度最小,重力勢能最小,A項錯誤;球在b點時,雖然它在豎直方向上的速度為0,但在水平方向上仍有速度,所以此時球的動能不為零,B項錯誤;不計空氣阻力,球在空中的機械能是守恒的,在a、b、c三處的機械能相等,C項正確;球達到d點后沒有靜止,仍然向前滾動,所以動能不為零,D項錯誤。9.(2015安徽第3題)圖為衛(wèi)星繞地球飛行的軌道示意圖。衛(wèi)星在飛行

24、過程中機械能不變,當衛(wèi)星運行到近地點時,其動能最大(選填“大”或“小”)?！窘馕觥勘绢}考查動能與重力勢能的相互轉化。衛(wèi)星繞地球飛行的過程中,重力勢能與動能之間相互轉化,其機械能保持不變,而重力勢能與物體被舉得高度有關,物體被舉得越高,其重力勢能越大,所以當衛(wèi)星運行到近地點時,衛(wèi)星的高度最小,其重力勢能最小,在機械能不變的情況下,衛(wèi)星的動能最大。10.(2012安徽第19題)圖示為探究“物體動能的大小跟哪些因素有關”的實驗。實驗步驟如下:.讓同一鋼球從斜面上不同的高度由靜止?jié)L下,觀察木塊被撞擊后移動的距離。.讓不同質量的鋼球從斜面上相同的高度由靜止?jié)L下,觀察木塊被撞擊后移動的距離?；卮鹣铝袉栴}:(1)步驟是為了研究動能大小與速度的關系。(2)步驟是為了研究動能大小與質量的關系。(3)該實驗中斜面的作用是為了控制鋼球速度的大小,木塊的作用是為了比較鋼球動能的大小。【解析】本題考查探究影響物體動能大小的因素。(1)讓同一鋼球從斜面不同的高度由靜止?jié)L下,控制了鋼球的質量,改變的是鋼球到達水平面的速度,因此探究的是動能大小與速度的關系。(2)讓不同質量的鋼球,從斜面相同的高度由靜止?jié)L下,控制了鋼球到達水平面的速度,改變的是鋼球的質量,因此探究的是動能與質量的關系。(3)該實驗中斜面的作用是控制鋼球滾到水平面的速度。通過比較鋼球推動木塊運動的距離,來比較鋼球動能大小,這里采用了轉換法的思想。