《功和机械能》专题复习指导

　　课程标准对《功和机械能》提出了如下主要的考查要求：认识功的概念；理解功率的概念、机械效率；能说明物体的动能和势能以及它们的转化。了解能量及其存在的不同形式，能说明机械能的转化及守恒。

 

　　其中功、功率和机械效率的计算和实验是中考的中重点知识，各个题型时常出现，同学们在复习中要对概念的理解、计算和实验多加掌握。

 

　　【知识总揽】

 

 

　　【重点精讲】

 

　　重点1：功

 

　　考点评述：

 

　　这部分内容主要考查了对功的概念的理解，能灵活运用做功的两个必要因素解决问题；会用公式计算做功的多少；理解功的原理。常见的题型是选择、填空、实验和计算。

 

　　知识回顾；

 

　　1．概念

 

　　一个力作用在物体上，物体在这个力的方向移动了一段距离，就说这个力做了功。

 

　　做功的两个必要因素：①作用在物体上的力。②物体在这个力的方向移动了一段距离。

 

　　2．公式：W=Fs

 

　　3．单位：焦耳，简称焦，符号：J

 

　　4．功的原理

 

　　使用机械时，人们所做的功都不会少于不用机械时所做的功。也就是使用任何机械都不省功。

 

　　使用机械虽然不能省功，但使用机械或者可以省力，或者可以省距离，也可以改变力的方向，带来很多方便。

 

　　考题赏析：

 

　　例1　在图1所示的四种情形中，人对物体做功的是（    ）

 

 

　　解析：由做功的两个必要因素：①作用在物体上的力；②物体在这个力的方向移动了一段距离，可判断A、B现象人对物体施加了力，但没有使物体在力的方向上移动距离；D现象，人对物体施加了力的作用，物体也移动了距离，但是移动的距离不在力的方向上，故也没有做功。

 

　　答案：C

 

　　点评：对于概念性问题历来失分比较严重，很多同学在学习时不能把握问题的实质，在理解上一知半解；解答类似问题没有什么诀窍，就是从最根本的概念入手，去理解、掌握、应用。

 

　　重点2：机械效率

 

　　考点评述：

 

　　这部分内容主要考查了机械效率的含义，理解有用功、总功，利用公式计算机械效率，影响机械效率大小的因素，提高机械效率的方法。常见的题型是选择、填空、实验和计算。

 

　　知识回顾：

 

　　1．有用功：利用机械工作时对人们有用的功，叫做有用功，用W_有用表示。

 

　　2．额外功：做功时对人们没有用，但又不得不做的功，称为额外功，用W_额外表示。

 

　　3．总功：有用功与额外功的总和叫总功，用W_总表示。W_总=W_有用+W_额外。

 

　　4．机械效率：

 

　　（1）概念

 

　　有用功跟总功的比值，即有用功占总功的百分比，用η表示。

 

　　（2）计算

 

　　（F’表示机械对物体施加的力，n可表示绳子的段数、斜面高与斜面长之比或动力臂与阻力臂之比）

 

　　机械效率小于1，用百分数表示。

 

　　（3）影响因素

 

　　①与机械自重有关；②与提升的物重有关；③与摩擦有关。

 

　　（4）提高机械效率的方法

 

　　减小机械自重、减小机件间的摩擦来减少额外功；在无法减小额外功的情况下，采用增大物重来提高机械效率。

 

　　考题赏析：

 

　　例2　在探究“测滑轮组的机械效率”的实验中，马刚同学用图2所示的同一滑轮组进行了三次实验，实验记录如下表：

 

 

序号	速度s（m/s）	钩码总重G（N）	钩码上升高度h（m）	测力计拉力F（N）	测力计移动距离s（m）	机械效率η（%）
1	0．2	2	0．1	0．8	0．3	83．3
2	0．2	3	0．1	1．1	0．3
3	0．4	2	0．2	0．8	0．6

 

　　（1）将实验序号2、3所对应的机械效率填入相应表格中的空白处。

 

　　（2）根据以上实验可得到的结论是：在滑轮组的串绕绳子的方式不变时，机械效率与          有关，与          无关。

 

　　解析：（1）由第2次实验可知，滑轮组做的有用功W_有用=Gh＝3N×0．1m=0．3J；马刚同学做的总功W_总=Ｆｓ＝1．1N×0．3m=0．33J；故此时的机械效率η＝＝＝90．9%，同理可求出第三次的机械效率为83．3%。（2）对比三次实验记录，我们不难发现第1、2两次的实验的机械效率不同，而这两次实验的钩码重（测力计拉力）不同，运动速度、钩码上升高度（测力计移动距离）相同，故可知二次机械效率不同的原因是由于提升的钩码总重不同形成的。第1、次的机械效率相同，它们两次的钩码重（测力计拉力）相同，运动速度、钩码上升高度等均不同,故可知运动速度和钩码上升高度，不影响滑轮组的机械效率。

 

　　答案：（1）90．9  83．3；（2）提升钩码重  提升速度。

 

　　点评：实验数据分析归纳结论是中考的重点，我们要善于从实验数据中的相同之处、不同之处，利用“控制变量法”的思想来归纳探究规律。

 

　　重点3：功率

 

　　考点评述：

 

　　这部分内容主要考查了功率的概念，单位之间的换算，以及功率的计算。常见的题型是选择、填空、实验和计算。

 

　　知识回顾：

 

　　（1）定义

 

　　单位时间里完成的功，表示做功快慢的物理量。

 

　　在时间相同时，做功越多功率越大。

 

　　在做相同多的功，用时越短，功率越大。

 

　　（2）计算

 

　　

 

　　根据功率的导出式：P＝Fv可知功率一定时，要增大F，必须减小v，即汽车上坡时要换低速档。

 

　　（3）单位及换算

 

　　国际单位是瓦特，简称“瓦”用符号W表示，常用单位有：kW、mW、马力

 

　　换算：1kW=10³W  1mW=10⁶ W  1马力=735W

 

　　考题赏析：

 

　　例3　一辆汽车在水平路面上匀速行驶：

 

　　（1）若汽车的牵引力用F表示，速度用v表示，发动机的功率用P表示，请你推导出F、v与P之间的关系式P=Fv

 

　　（2）若汽车的发动机在90kW的额定功率下工作，此时汽车匀速行驶的速度大小为30m／s，求牵引力F的大小和所受阻力f的大小。

 

　　解析：利用功率的定义式和速度公式就可推导出P=Fv，再利用推导公式可求出牵引力的大小，要注意统一单位。

 

　　答案：（1）由，可得：

 

　　（2）根据  得

 

　　由于汽车匀速行驶，所以：f=F=3000N

 

　　点评：解计算题时根据所问的问题，找到所利用的公式，然后再针对公式去分析各物理量的情况，从而得出已知和未知的物理量；计算时要注意做题格式，统一单位。

 

　　重点4：机械能

 

　　考点评述：

 

　　这部分内容主要考查了动能和势能的概念和影响因素，它们之间的转化和机械能守恒。常见的题型是选择、填空、实验。

 

　　知识回顾：

 

　　1．能量

 

　　一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能；只是说明它有做功的能力，但不一定要做功。

 

　　2．动能

 

　　（1）定义

 

　　物体由于运动而具有的能。

 

　　（2）决定动能大小的因素

 

　　物体速度越大、质量越大，动能就越大

 

　　3．势能

 

　　（1）重力势能

 

　　①定义

 

　　物体由于被举高而具有的能。

 

　　②决定其大小的因素

 

　　物体质量越大、举得越高，重力势能就越大

 

　　（2）弹性势能

 

　　①定义

 

　　发生形变的物体具有的能量。

 

　　②决定其大小的因素

 

　　物体弹性形变越大，弹性势能就越大。

 

　　3．动能和势能转化

 

 

　　4．机械能守恒

 

　　在只有动能和势能之间的转化时，机械能的总量保持不变。

 

　　考题赏析：

 

　　例4　掉在水平地面上的弹性小球会跳起，而且弹跳的高度会越来越低。图3所示是小球弹跳的频闪照片，小球在1、2位置的高度一样。下面说法正确的是（    ）

 

 

　　A．小球在1、2位置的动能相同，机械能也相同

 

　　B．小球在1、2位置的动能相同，2位置的机械能较小

 

　　C．小球在1、2位置的机械能相同，2位置的动能较小

 

　　D．小球在2位置的动能较小，机械能也较小

 

　　解析：观察频闪照片可知，小球在1、2位置时的高度相同，故小球具有相同的重力势能；但是小球在1位置，会继续上升的高度高于小球在2位置下降的高度，说明小球在1位置将动能转化成的重力势能，比小球在2位置将重力势能转化成的动能大，故小球在2位置时的动能小；其重力势能和动能之和，机械能也就小。

 

　　答案：D

 

　　点评：本题结合频闪照片来综合考查我们对影响动能、重力势能大小的判断，和对机械能总量的理解，我们解答此类问题就要利用影响动能、重力势能的因素以及机械能是物体动能、势能的总和等基本知识，来根据题目中某些因素的变化来进行对比分析。