全国初中应用物理知识竞赛辅导专题——功和机械能(word,带解析)
初中物理知识点：功和机械能专题
一是为了省力，二是为了省距离，三是为了操作方便——改变力的方向，但使用任何机械都不省功．这个 结论叫做功的原理．
（2）功的原理是能量守恒定律的一种表现形式，是一个普遍的结论，对任何机械都适用，但必须满 足物体是匀速运动的．这个原理平时可通俗地解释为；利用机械使物体匀速运动时，动力做的功等于克服 阻力做的功． 3.功率
“斜面上匀速下滑”表示有能量损失——机械能不守恒。 6.水能和风能的利用
（1）知识结构：
（2）水电站的工作原理：利用高处的水落下时把重力势能转化为动能，水的一部分动能转移到水轮 机，利用水轮机带动发电机把机械能转化为电能。
（1）概念：单位时间里完成的功叫功率．功率是描述做功快慢的物理量． （2）功率的公式： P = W
t （3）功率的单位：瓦特，简称“瓦”，用“W”表示，常用的单位还有“kW”．其中 1W=1J/s，1kW=1000W （4）当物体在 F 的作用下，以速度 v 匀速运动时，有 P= W= F ⋅ v ，由此可知，当功率一定时，力和
功和机械能专题
知识梳理
常规知识
1.功 （1）功：如果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，我们就说力对物体做了
功． （2）做功的两个必要因素：作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离． （3）计算公式：W=Fs，功的单位： J （焦耳） （4）不做功的几种情况： 物体受到力的作用，但物体没有移动，这个力对物体不做功．如小孩搬大石头搬不动． 由于惯性保持物体的运动，虽有通过的距离，但没有力对物体做功．如冰块在光滑水平面上运动． 当物体受到的力的方向与物体运动方向垂直时，这个力对物体不做功．如提着重物在水平地面上行走． 甲、乙图是力做功的实例，丙、丁图是力不做功的实例
备考中考物理知识点复习专练知识点精讲专题 功和机械能含解析
专题11 功和机械能考点一：功1．做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上搬动距离。
不做功的三种情况：①有力无距，如一位同学推车未动；②有距无力，如足球走开脚后水平搬动；③力距垂直，如提着水桶水平搬动。
2．做功公式是W ＝Fs ，在国际单位制中功的单位是焦耳(焦)，符号是J 。
公式W ＝Fs 中F 和s 的同体性、同向性和同时性。
3．功的原理：使用任何机械都不省功。
考点二：功率1．功率：物体做的功与所用时间的比叫做功率，它是表示做功快慢的物理量。
2．公式P ＝W t ，其单位有瓦特(W)、千瓦(kW)。
还可以够推导出公式P ＝W t ＝Fs t ＝F ·v ·t t ＝Fv ，由公式可知：当功率一准时，减小速度，能够增大牵引力，如汽车上坡要换低速挡等。
3．测功率原理是：P ＝W t ，需测物理量有物重、上升高度、所用时间。
考点三：机械能1．功和能的关系(1)一个物体拥有能量，能够用来做功，反过来，一个物体能够做功，它就拥有能量。
可用做功的多少来衡量物体拥有能量的大小。
(2)功是能量转变的量度，做功过程必然陪同能量转变，做了多少功，就有多少能量发生了转变。
(3)拥有能的物体只表示物体能够做功，但不用然“正在做功”或“已经做功”。
2．能：一个物体能够做功，就说这个物体拥有能量(能)，它是表示物体做功本领大小的物理量，其单位与功的单位相同，也是焦(J)。
3．动能：物体由于运动而拥有的能叫动能，其大小与质量和运动速度有关，所有运动的物体都拥有动能。
4．重力势能：物体由于被举高而拥有的能叫重力势能，其大小与质量和被举的高度有关。
5．弹性势能：物体发生弹性形变而拥有的能叫弹性势能，同一物体发生弹性形变越大，拥有的弹性势能越大。
6．机械能：动能和势能统称为机械能。
7．机械能的转变：动能和势能在必然条件下能够相互转变，若只有动能和势能之间的转变(不计各种阻力)，机械能的总量不变，也许说机械能是守恒的。
初二物理 功和机械能(讲义及答案)及解析
初二物理功和机械能(讲义及答案)及解析一、选择题1．下列说法正确的是（）A．受平衡力作用的物体，因为受力平衡，合力为零，所以机械能一定不变B．木块沿斜面匀速下落的过程中，重力势能转化为动能C．用食品夹夹取蛋糕时，食品夹属于费力杠杆D．擦地板时，增加拖布对地板的压力是为了增大压强2．材料相同的甲、乙两个物体分别挂在杠杆A、B两端，O为支点（OA＜OB），如图所示，杠杆处于平衡状态．如果将甲、乙物体（不溶于水）浸没于水中，杠杆将会A．A端下沉B．B端下沉C．仍保持平衡D．无法确定3．如图所示，重为12N的物体A放在足够长的水平桌面上，通过轻质细绳与滑轮相连，不计绳重与滑轮间的摩擦，动滑轮重为2N，重为6N的物体B通过滑轮拉动物体A向右做匀速直线运动的速度为0.2m/s，2min后，物体B着地，以下说法正确的是（）A．物体A受到的摩擦力为3NB．1min内拉力对物体A做功为36JC．2min内B物体的重力做功为144JD．若用一个向左的拉力F使 A向左匀速运动，则F＝8N4．如图所示，杠杆始终处于水平平衡状态，改变弹簧测力计拉力F的方向，使其从①→②→③，此过程中（）A．①位置力臂最长B．③位置力臂最长C．弹簧测力计示数先变大后变小D．弹簧测力计示数先变小后变大G=，拉力大5．用如图所示的滑轮牵引小车沿水平地面匀速前进，已知小车的重力10N F=，该装置的机械效率是60%，则小车与地面之间摩擦力为（）小15NA．27N B．36N C．18N D．270N6．初中物理中我们用斜面做过多次探究实验，如图所示，以下分析正确的是A．图甲是利用斜面“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关；B．图乙是利用斜面”测定斜面的机械效率；C．图丙是探究动能大小与哪些因素有关；D．如图乙木块B中，B木块的重力和木板对B的支持力是一对平衡力7．如图所示，重20N的物体A放在水平桌面上，（不计绳重及绳子与轮的摩擦）动滑轮重6N，滑轮下面悬挂一个物体B，当物体B重8N时，恰能匀速下落，若用一个水平向左的力F A作用在物体A，使物体A向左做匀速直线运动，则此拉力F A的大小为A．F A＝8NB．F A＝20NC．F A＝14ND．F A＝7N8．关于功率和机械效率，下列说法正确的是A．机械效率高的机械，功率一定大B．做功时间长的机械，功率一定小C．所有机械的机械效率都小于1D．功率大的机械，做功一定多9．如图自行车是人们最常见的交通工具，从自行车的结构和使用来看，它应用了许多物理知识。
中考物理专题考点精讲及典型真题详解 -功和机械能
中考物理专题考点精讲及典型真题详解:功和机械能考点1：功1．定义：物理学中规定，作用在物体上的力，使物体在力的方向上通过一段距离，就说这个力对物体做了功.2．做功的两个必要因素：（1）有力作用在物体上；（2）物体在力的方向上通过距离.3．功的计算公式是W=Fs ，单位是焦耳，符号是J ，1 J=1N·m.注意：力不做功有以下三种情况：（1）“劳而无功”，有力作用在物体上，物体没有移动距离，即F≠0，s ＝0.（2）“不劳无功”，物体移动了距离，但没有力作用在物体上，即s ≠0，F ＝0.（3）“垂直无功”，有力作用在物体上，物体移动了距离，但是力的方向和距离垂直.【例1】（2021·浙江丽水市·中考真题）科技改变生活，某餐馆用智能送菜机器人（如图）替代人工送菜。
（1）该机器人以1米/秒的速度运行30米将菜送到客人桌前，用时___________秒；（2）若机器人工作时牵引力恒为50牛，完成本次送菜，牵引力做功___________焦。
【答案】30 1500【详解】[1]该机器人以1米/秒的速度运行30米将菜送到客人桌前，所用时间30m 30s 1m/ss t v === [2]若机器人工作时牵引力恒为50牛，完成本次送菜，牵引力做功50N 30m 1500J W Fs ==⨯=【例2】如图所示为小明同学做挺举连续动作的几个状态图，说法不正确的是（ ）A．小明同学从准备状态发力到上拉状态过程中对杠铃做了功B．小明同学从上拉状态发力到上挺状态过程中对杠铃做了功C．小明同学从上挺状态发力到站立状态过程中对杠铃做了功D．小明同学在站立状态过程中对杠铃做了功【详解】做功的两个因素，1.要有力作用在物体上，2.物体在力的方向上通过的距离。
A．小明同学从准备状态发力到上拉状态过程中，小明对杠铃施加一个向上的力，杠铃向上移动了距离，所以对杠铃做了功，A正确，故A不符合题意；B．小明同学从上拉状态发力到上挺状态过程中，对杠铃施加一个向上的力，杠铃向上移动了距离，所以对杠铃做了功，B正确，故B不符合题意；C．小明同学从上挺状态发力到站立状态过程中，对杠铃施加一个向上的力，杠铃向上移动了距离，所以对杠铃做了功，C正确，故C不符合题意；D．小明同学在站立状态过程中，对杠铃有一个向上的力，但杠铃没有移动距离，所以没有对杠铃做功，D错误，故D符合题意。
中考物理专题辅导——杠杆、功、机械能
中考物理专题辅导——杠杆、功、机械能考点剖析： 这专题内容涉及的物理概念比较多．在中考时，有下列一些知识点经常考查到．这专题内容涉及的物理概念比较多．在中考时，有下列一些知识点经常考查到． （1）杠杆的平衡条件，杠杆的应用）杠杆的平衡条件，杠杆的应用（2）滑轮）滑轮（3）功、功率的概念）功、功率的概念（4）机械效率的概念）机械效率的概念（5）功的原理）功的原理（6）机械能）机械能本节常用的公式有：杠杆的平衡条件：F 1l 1＝F 2l 2滑轮组的拉力：F ＝n1（G 物＋G 动滑轮）（竖直向上提物体，不计摩擦和绳重）（竖直向上提物体，不计摩擦和绳重） 功的计算公式：W ＝F s 功率的计算公式：功率的计算公式：机械效率：P ＝tW ，P ＝F ·v W 总＝W 有＋W 额 1．“力臂”“力臂”在学习“二力平衡”的知识时，我们可以把物体受的力都画在重心上，并未考虑力的作用位置对物体平衡产生的影响．而在学习杠杆的平衡条件时，大小、方向都相同的力，作用在杠杆不同的位置上，产生的效果则不同．在杠杆不同的位置上，产生的效果则不同．要理解“力臂”这个概念，我们要学会画力臂．要理解“力臂”这个概念，我们要学会画力臂．动力臂l 1：支点到动力作用线的距离．：支点到动力作用线的距离．阻力臂l 2：支点到阻力作用线的距离．：支点到阻力作用线的距离．2．实际生活中杠杆的分析．实际生活中杠杆的分析杠杆平衡条件为：F 1l 1＝F 2l 2，按照力臂的不同，可将杠杆分为：，按照力臂的不同，可将杠杆分为：（1）当l 1＞l 2时，F 1＜F 2，为省力杠杆，如：撬杠、瓶启子、手推车．，为省力杠杆，如：撬杠、瓶启子、手推车．（2）当l 1＜l 2时，F l ＞F 2，为费力杠杆，如：铁锨．，为费力杠杆，如：铁锨．（3）当l 1＝l 2时，F l ＝F 2．杠杆既不省力，也不费力．如：天平、定滑轮，称为等臂杠杆．杆．3．运用杠杆平衡条件分析问题．运用杠杆平衡条件分析问题4．滑轮组绳子自由端的拉力．滑轮组绳子自由端的拉力5．功的概念．功的概念 6．考查滑轮组的机械效率．考查滑轮组的机械效率7．功和功率综合．功和功率综合8．机械能．机械能（1）动能：物体由于运动而具有的能叫动能，运动物体的质量大，速度越大，它的动能就越大．能就越大．（a）（b），画出杠杆OAB示意图，找到支点O，BC为力的作用线，画出力臂根据杠杆的平衡条件：G·OA＝Fl2（a）（b）2 N×20BA BC D起重机，l1＜l2，F l＞F2为费力杠杆．其他：手推车、瓶启子、撬杠均是（a）（b），绳子的绕法为最省力，则应从定滑轮开始绕起，最后承担物重的绳子根数如何求滑轮组绳子上的拉力 N+500N100图5 拉动物体A，这时拉力F大小和重量无直接关系．大小和重量无直接关系． ＝图6 初中阶段研究力做功，主要指下列几种情况：初中阶段研究力做功，主要指下列几种情况：第一种：力和物体运动方向一致，称为力对物体做功．第一种：力和物体运动方向一致，称为力对物体做功． 第二种：力和物体运动方向相反，可以称为克服某个力做功．如向上抛出某个物体，重（a）（b）图7 以O为支点，杠杆慢慢抬起过程中，重力大小为G，始终不变，重力的力臂为变小了．，从图中看出，L增大了．拉力大小为，从图中看出，拉力的力臂L F变小了．图8 精析 拉力的功W ＝Fs ，要正确求出功，要正确求出功，必须求出拉力和拉力移动的距离，必须求出拉力和拉力移动的距离，必须求出拉力和拉力移动的距离，这就和滑轮这就和滑轮组的受力分析综合起来了．组的受力分析综合起来了．已知：GA ＝50N ，G B ＝30N ，v B ＝0.1 m /s ，t ＝2s ． 求：W解 A 向右运动，受向右拉力F 1和向左的摩擦力f ，A 匀速运动：f ＝F l ．与B 相连的滑轮上方共有3根绳子承担物重G B ．∴ F 1＝31G B ＝31×30＝10 f ＝F 1＝10N当A 向左运动时，A 受向左的拉力F 2和向右的摩擦力f 及向右的绳子拉力F 1． F 2＝f ＋F 1（F 1=31G B ＝10N ），f 大小不变大小不变∴ F 2＝10N ＋10N ＝20N在2s 内，物体上升距离h ＝v B ×t ＝0.1m /s ×2s ＝0.2m拉力移动距离s ＝3h ＝3×0.2m ＝0.6m拉力做的功W ＝F 2s ＝20N ×0.6m ＝12J答案 12J中考热身：一、选择题 1、在轻质杠杆两端A 、B 各挂有体积相同的铜块和铝块（铜r >铝r ），支点O 在如图9所示的位置时，杠杆在水平位置保持平衡．在下列情况下，杠杆仍然在水平位置保持平衡的是的是 （）图9 A ．在铜块和铝块上各加一块质量相等的物体．在铜块和铝块上各加一块质量相等的物体B ．将铜块和铝块同时浸没在水中．将铜块和铝块同时浸没在水中C ．将铜块和铝块各切去体积相同的一小部分．将铜块和铝块各切去体积相同的一小部分D ．将铜块和铝块同时向支点移动一小段相同的距离．将铜块和铝块同时向支点移动一小段相同的距离2、下列工具中，属于费力杠杆的是、下列工具中，属于费力杠杆的是 （ ）A．食品夹．定滑轮．瓶盖子 D．定滑轮．撬棒 C．瓶盖子．食品夹 B．撬棒3、希望中学要安装升旗杆，下列简单机械中，适合安装的旗杆顶端的是、希望中学要安装升旗杆，下列简单机械中，适合安装的旗杆顶端的是 （）A．杠杆．斜面．定滑轮 D．斜面．动滑轮 C．定滑轮．杠杆 B．动滑轮4、一根轻质杠杆，在左右两端分别挂在200牛和300牛的重物时，杠杆恰好平衡．若将两牛，则杠杆 （）边物重同时减少50牛，则杠杆A．左端下沉．仍然平衡 D．无法确定．无法确定．右端下沉 C．仍然平衡．左端下沉 B．右端下沉5、关于滑轮，下列说法错误的是、关于滑轮，下列说法错误的是 （）A．使用定滑轮不省力，但是能改变动力的方向．使用定滑轮不省力，但是能改变动力的方向B．使用动滑轮能省一半力，还能改变动力的方向．使用动滑轮能省一半力，还能改变动力的方向C．定滑轮实质是个等臂杠杆．定滑轮实质是个等臂杠杆D．动滑轮实质是个动力臂为阻力臂两倍的杠杆．动滑轮实质是个动力臂为阻力臂两倍的杠杆6、如图10所示，杠杆上分别放着质量不相等的两个球，杠杆在水平位置平衡，如果两球以相同速度同时匀速向支点移动，则杠杆 （）相同速度同时匀速向支点移动，则杠杆图10 A．仍能平衡．不能平衡，大球那端下沉．仍能平衡 B．不能平衡，大球那端下沉C．不能平衡，小球那端下沉．无法判断．不能平衡，小球那端下沉 D．无法判断7、各式各样的剪刀都是一对对杠杆．要剪开较硬的物体，使用哪种剪刀最合适?（）A． B．C．D．图11 8、如图12所示杠杆中属于费力杠杆的是所示杠杆中属于费力杠杆的是 （）A．B．C．D．图12 9、如图13所示，以下简单机械中属于费力杠杆的是所示，以下简单机械中属于费力杠杆的是 （）A．瓶口起子．瓶口起子 B．镊子．镊子 C．羊角锤．羊角锤 D．动滑轮．动滑轮图13 10、以下工具：①钢丝钳；②镊子；③扳手；④扫帚；⑤钩鱼杆；⑥瓶盖起子．在正确使用情况下属于省力杠杆的是情况下属于省力杠杆的是 （）A．①③⑥．①③⑥ B．②④⑤．②④⑤ C．①④⑤．①④⑤ D．②③⑥．②③⑥二、填空题1、如图14所示，轻质杠杆OA可绕O点转动，OA=0.3米，OB=0.2米．A点处挂一个质量为2千克的物体G，B点处加一个竖直向上的力F，杠杆在水平位置平衡，则物体G 的重力大小为_______牛，力F大小为_______牛．牛．图14 2、如图15，杠杆每小格的长度相等，质量不计，以O点为支点，杠杆的右端挂有重物M，支点左边的A处挂钩码时，杠杆平衡．将重物M浸没在水中，钩码移到B处，杠杆又平衡．则重物与钩码的质量之比为_____，重物M的密度是_______千克/米3．图15 3、钢丝钳是人们日常生活中的一种常用工具，它的钳口刻纹是用增大接触面的________程度的方法来增大摩擦的，度的方法来增大摩擦的，用钢丝钳剪断铁丝时，用钢丝钳剪断铁丝时，用钢丝钳剪断铁丝时，它是它是________杠杆．（选填“省力”、“费力”、“不省力也不费力”）4、如图16为手上托着重40牛物体的手臂骨骼与肌肉的生理结构意图，手、手腕、尺骨和桡骨可以看成一支杠杆，重力不计，O为支点．（1）在方框中画出此杠杆的动力和阻力的示意图；（2）根据图中标尺估算出肱二头肌此时的收缩力约为________牛．牛．16 图17 、在“测滑轮组的机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行两次实验，得到下表数据：、在“测滑轮组的机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行两次实验，得到下表数据：定滑轮的最少个数分别为：图18 那么他们用此滑轮组所提升物体的物重不能超过多少牛？那么他们用此滑轮组所提升物体的物重不能超过多少牛？11 参考答案一、 选择题题号答案二、 填空题1、19.6 29.4 2、4∶5，4×1033、粗糙，省力、粗糙，省力4、（1）如图如图 （2）320牛三、 实验题 1、 右 右2、 （1）一个，一个）一个，一个（2）74% （3）略）略四、计算题解：（1）h ＝/2×100%＝83.3% （2）设动滑轮重0，由2＝＋0，得0＝40牛 设提升的最大物重为′，人的体重为1，此时绳的拉力为′，则′＝1，由2′＝′＋0，得所能提起物体的最大物重′＝2′－0＝1160牛。
第10讲—功和机械能(考点精讲)(解析版)
第10讲—功和机械能2023年中考物理一轮复习讲练测一、思维导图二、考点精讲考点1 功1. 功（1）定义：如果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，这个力的作用就显示出成效，力学里就说这个力做了功。
（2）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上移动的距离。
（3）不做功的三种情况：①有力无距离；②有距离无力；③有力有距离，但是力垂直距离。
【归纳总结】不做功的三种情况图示特点物体运动但在水平方向不受力，因惯性而动物体受力，但静止有力有距离，但力的方向与运动方向垂直举例 踢出去的足球会继续往前滚动，但是人已经没有对它做功 推而未动，搬而未起 人提水桶水平前进，提水桶的力水桶的重力均不做功(1)计算公式：物理学中，功等于力与力的方向上移动的距离的乘积。
即：W=Fs 。
(2)符号的意义及单位：W 表示功，单位是焦耳(J)，1J=1N ·m ；F 表示力，单位是牛顿(N)；s 表示距离，单位是米(m)。
注意事项：①分清是哪个力对物体做功，即明确公式中的F 。
②公式中的“s ”是在力F 的方向上通过的距离，必须与“F ”对应。
③F 、s 的单位分别是N 、m ，得出的功的单位才是J 。
(4)变形公式：求距离：s ＝F W ；求力：F ＝ SW ． (5)常考功的估算a ．将地面上的物理课本捡起放到课桌上，人对课本做的功约为2 J ；b.从地上拿起一个鸡蛋，缓缓举过头顶做的功约为1 J ；c.一名普通中学生从一楼走到三楼，克服自身重力做的功约为3 000 J.考点2 功率1. 定义：功与做功所用的时间的比值叫做功率，它在数值上等于单位时间内所做的功，用符号“P ”表示。
2. 物理意义：功率是表示物体做功快慢的物理量。
3. 公式：P ＝tW ．在国际制单位中，功的单位是焦耳，时间的单位是秒，则功率的单位是焦耳每秒，它有个专门的名称叫做瓦特，简称瓦，符号是W ．工程技术上常用千瓦(kW)作为功率的单位．4. 单位换算：1 kW ＝1000W.5. 变形公式：求物体所做的功：W ＝Pt ；求做功所用的时间：t ＝PW . 6. 做匀速直线运动的物体的功率公式推导：P ＝Fv.(1)要特别注意公式中速度v 的单位必须是m/s ，力F 的单位是N ，功率P 的单位是W.(2)由公式可知，当功率一定时，减小速度可以增大牵引力．(如汽车上坡时换挡减速)7. 功率的估测：中学生跳绳的功率约为60 W、中学生正常步行上楼的功率约为150 W、家用小轿车正常行驶的功率约为80 kW.考点3 动能和势能1. 能量（1）物体能够对外做功，表示这个物体具有能量，简称能。
八年级物理人教版第十一章功和机械能(整章知识详解)图文结合
• W=Fs=800N×3000m=2.4×106J
八年级物理第十一章功和机械能
马水平匀速拉雪橇的过程， 称做为克服阻力做功的过程
八年级物理第十一章功和机械能
例题1:质量为50Kg雪橇上装载了350Kg的
货物，一匹马拉着它匀速运到3000m外的货 场。如果雪橇行进中受到的摩擦力是800N， 求马克服摩擦力做的功。
答：略。
八年级物理第十一章功和机械能
人匀速提升重物的过程， 称做为克服重力做功的过程
例题2：如图，一个人用20N的水平向右的拉力，使重力为
100N的物体在水平面上移动了0.5m。试求:
（1）人对物体做的功是多少？
（2）如果这个人把物体匀速举高1.5m,克服重力做了多少
功？
解:(1)人对物体做的功:
思维小训练
2、两名运动员，甲比乙高，如果他们举起相
同质量的杠铃所用时间相等，则（ A ）
A甲做功较多，功率较大
B甲做功较多，功率较小
C甲做功较多，甲、乙功率相同
D甲、乙做功相同，乙的功率较大
3、一同学从一楼跑到三楼用了10S，他的功
率可能是（ C ）
A、3W B、30W C、300W D、3000W
W=Fs=20N×0.5m=10J
G
(2)人克服重力做功:
h
WG=Gh=100N×1.5m=150J
答：略。
八年级物理第十一章功和机械能
帮我算一算
• 我爬山，我体重为 N，山高为300m，求我做功多少焦？
• 一台抽水机将50m3的水抽到20m高处的水塔上去，这台抽水机 对水做功多少焦？
八年级物理第十一章功和机械能
二、填空题
1．力学里的功包含两个必要因素： 一是______；二是______.
2021年初中物理竞赛及自主招生专题讲义第三讲功和能第二节机械能含解析
第二节 机械能自然界中的能量有很多,诸如电能、内能、化学能、核能等。
机械能是重力势能、弹性势能和动能的总称。
一、重力势能1．重力做功的特点当物体上升或者下降时,重力就会对物体做功,重力所做的功对应着物体与地球之间能量的变化。
如图5.28所示,我们分别计算物体m沿不同路径从1h 高度运动至2h 高度时,重力做的功。
物体沿AB 下落时,有()12AB W mg h h =-。
物体沿AC 下落时,设AC 与水平方向夹角为α,则()cos 90AC AC W mg s α=⋅⋅︒-,因为()21cos 90sin AC AC s s h h αα⋅-=-︒=,因此()12AC W mg h h =-。
可见,AB AC W W =,无论物体沿着竖直方向下落,还是沿着倾斜直线下落,重力所做的功都等于重力大小与下降高度的乘积。
这个结论可以用来求解沿AD 下降时重力的功AD W 。
将曲线AD 分割成无限多的微元段,则每一个微元段可以视为倾斜的直线,微元段的竖直高度分别为1h ∆,2h ∆,3h ∆,…,则()()12312312AD W mg h mg h mg h mg h h h mg h h =∆+∆+∆+⋅⋅⋅=∆+∆+∆+⋅⋅⋅=-综上可知,重力做功与物体的移动路径无关,只与物体的初、末位置的高度差有关,可以用AB W mg h =∆来计算重力做的功,其中h ∆表示物体在初、末位置的高度差,如果物体有一定的形状和大小,则h ∆表示物体的重心在初、末位置的高度差。
2．重力势能的定义重力做功时,对应着物体能量的变化。
这种能量是由于物体与地球之间存在引力作用,而该种引力（重力）做功又与路径无关,只与初、末位置有关,物体和地球间的这种由相对位置决定的能叫做重力势能。
重力势能是物体和地球所共有的,为了叙述方便,可以说成是某一物体的重力势能。
重力势能的计算公式为p E mgh =,在国际单位制中,重力势能的单位是焦（J ）。
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全国初中应用物理知识竞赛辅导专题——功和机械能（word，带解析）一、选择题1．如图8甲所示，王大叔正吃力地把一重物送往高台，放学回家的小鹏看见后急忙前去帮忙。
他找来一块木板，搭成图乙所示的斜面，结果非常轻松地把重物推到了高台上。
关于这两种方法，下列说法中正确的是( )A．王大叔克服重力做功较多B．两人做同样多的有用功C．小鹏做功的功率要大些D．甲、乙两种情况下的机械效率一样答案: B解析：这两种方法，都把重物推到了高台上，两人做同样多的有用功，克服重力做功相同，选项A错误B正确。
由于题中没有给出时间，不能殴打哪个做功的功率大，选项C错误。
由于乙中情况需要克服摩擦做功，乙种情况下的机械效率小，选项D错误。
2．如图9所示，滑板运动员沿水平地面向前匀速滑行，在横杆前相对滑板竖直向上起跳，人与滑板分离后分别从杆的上、下方通过，忽略人和滑板在运动中受到的阻力。
则运动员( ) A．起跳上升过程中，重力势能转化为动能B．匀速滑行时，人的重力与地面对滑板的支持力为一对平衡力C．以滑板为参照物，运动员始终是静止的D．由于惯性，人越过杆后仍将落在滑板上答案: D解析：运动员起跳上升过程中，动能转化为重力势能，选项A错误。
匀速滑行时，人的重力与滑板对人的支持力为一对平衡力，选项B错误。
以滑板为参照物，运动员做竖直上抛运动，选项C错误。
由于惯性，人和滑板水平方向速度相等，人越过杆后仍将落在滑板上，选项D正确。
3．如图l3甲所示，小强在水平地面上用力推木箱，推力随时间变化的图像如图乙所示，木箱速度随时问变化的图像如图丙所示，以下对于这一过程的分析中正确的是( )A．0~ls内木箱没有动是因为人对木箱的推力小于地面给木箱的摩擦力B．1s~2s内木箱受到的摩擦力大小为4NC．2s~3s内人对木箱的推力做功为6JD．如果3s后人停止用力，木箱将做匀速直线运动答案: B解析：0~ls内木箱没有动是因为人对木箱的推力等于地面给木箱的摩擦力，选项A错误。
由图丙可知，2s~3s内木箱匀速运动，木箱受到的滑动摩擦力大小为4N。
1s~2s内木箱加速运动，木箱受到的滑动摩擦力大小为4N，选项B正确。
2s~3s内人对木箱的推力为4N，木箱移动距离为2m，做功为W=Fx=4N×2m=8J，选项C错误。
如果3s后人停止用力，木箱将在摩擦力作用下做减速直线运动，选项D错误。
4．如图所示，在河中间固定一个细长圆管，管内有一轻质活塞，活塞下端位于水面，面积为1厘米2，质量不计，大气压强为1.0×105帕。
现将活塞缓慢提高15米，则在该过程中外力对活塞做功为A．50焦B．100焦C．150焦D．200焦答案: B解析：在提高前10米过程中克服大气压做功等于提起的10米水柱的重力势能W1=10×1×10－4××103×10×5J=50J，提高后5米的过程中需克服大气压做功，外力对活塞做功W2=p0s×5=1.0×105×1×10－4×5J=50J，外力对活塞做功W= W1＋W2=100J，选项B正确。
5．飞机、轮船运动时，受到的阻力并不固定，当速度很大时，阻力和速度的平方成正比，如果要把飞机、轮船的速度增大到2倍，发动机的输出功率要增大到原来的( )A．2倍B．4倍C．6倍D．8倍答案: D解析：由f=kv2，P=Fv，F=f可得P=kv3.。
当速度增大到2倍，发动机的输出功率P要增大到原来的23=8倍，选项D正确。
6．一辆娱乐电瓶车，工作电压为24V，工作电流为10A，效率为80%。
电瓶车及人总重为2000N，行驶时阻力是总重的0.1倍，则此电瓶车水平匀速行驶100m所用的时间约为( )A．83s B．833s C．104s D．以上都不对答案: C解析：由UIη=fv得匀速行驶的速度v=UIη/f=24V×10A×80%/(0.1×2000N)=0.96m/s，水平匀速行驶100m所用的时间约为t=s/v=104s，选项C正确。
7．下列几种现象中，没有对物体做功的是答案: D解析：物体在绳子拉力作用下升高，拉力做功；静止的小车在拉力作用下运动起来，拉力做功；汽车在刹车阻力作用下速度降低，阻力做功；人用力搬石头，石头不动，没有做功，选项D没有对物体做功。
8．一个人先后用同样大小的力F将不同质量的物体分别在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移动相同的距离S(如图所示)，该力在这三个过程中所做的功分别为W1、W2、W3，关于它们之间的大小关系说法正确的是( ) A．W1＜W2＜W3B．W1＜W2=W3C．W1=W2=W3D．W1=W2＜W3答案: C解析：由功的定义，功的大小等于力与在力的方向上通过的距离的乘积，即W=Fs．该力在这三个过程中在力的方向上通过的距离相等，所以做功相等，选项C正确。
二、简答题9．警用弓弩因其发射时无光、声音小等特点，被广泛应用于反恐，如图7甲所示。
图7乙和丙为两种配有不同瞄准装置的弩，它们可用来发射箭和钢珠，并配有手柄、肩托等辅助设备弩弦的拴绕使用了滑轮可有效地减小体积。
请观察它的结构，并分析它的使用过程，其中用到了哪些物理知识?答案: ①手柄上有花纹，表面粗糙增大摩擦。
②箭身细长，减小空气阻力。
③弓箭或钢珠离开弩弦后能继续运动，物体具有惯性。
④箭头尖锐，减小受力面积，增大压强。
⑤利用弩的弹力发射弓箭，将弹性势能转化为动能。
⑥肩托，增大受力面积，减小压强。
⑦瞄具，光的直线传播。
⑧光学瞄准镜，光的折射。
⑨滑轮组，放箭时省力。
⑩滑轮组，放箭时省距离。
三、计算题10．小胖同学在暑假期间参加了农村电网改造的社会实践活动，其中电工所挖的埋水泥电线杆的坑引起了小胖的兴趣。
坑的形状如图5所示，从地面上看，坑基本上是一个长方形，其宽度仅比电线杆的粗端直径稍大一点，坑中沿长方形的长边方向有一从地面直达坑底的斜坡。
请你回答：(1)为什么要挖成图5所示的深坑，而不挖成图6甲所示的仅比电线杆略粗一点的圆筒状深坑，或者如图6乙、丙所示的那种大口径的方形或圆形的深坑?这样做有什么好处?(2)通过计算对比分析：如果将这种水泥电线杆分别埋入图5、图6甲所示的坑中。
则把水泥电线杆放到坑口适当位置后，在竖起水泥电线杆的过程中，抬起水泥电线杆的细端至少分别需要多大的力?已知这种坑深2.0m，宽0.3m，地面处坑口长2.3m，坑底长0.3m。
水泥电线杆的质量为600kg，长10.0m，粗端直径0.25m，其重心距粗端4.0m。
(取g =10N/kg)(3)在上述两种情况下，竖起水泥电线杆的过程中，人们对水泥电线杆至少分别要做多少功?答案: 解析：(1)．挖成图5所示的深坑好处如下：①少挖土方：挖成图5所示的深坑要比挖成图6乙、丙所示的深坑少挖土方，这样可以少做功，避免人力浪费，提高劳动效率。
②便于施工：施工人员更易于从图5所示的坑里向外取土。
③省力省功：用图5所示的深坑埋水泥电线杆，与用图6甲所示的深坑埋水泥电线杆相比，不必将电线杆沿竖直方向直立在地面上，重心上升高度小，施工时即省力又省功。
④施工安全：用图5所示的深坑埋水泥电线杆，施工人员只需从有斜坡的方向扶住水泥电线杆就行了，水泥电线杆不会向其它方向倾倒，施工比较安全。
说明：每答对一种理由给1分，本小问最多得2分。
答案合理即给分。
(2)①若将这种电线杆埋入图5所示的坑中，电线杆就位后的情况如图答1所示。
设竖起电线杆的过程中，在细端所用拉力为F1。
在图答1中，电线杆粗端伸入坑口的距离为2.3 m －0.3 m =2.0m进而：O1A1=10.0 m －2.0 m =8.0m O1B1=4.0 m －2.0 m =2.0m电线杆重：G=mg=600×10 N =6000N根据杠杆平衡条件，有：F1×O1A1=G×O1B1解得：F1==N=1500N②若将这种电线杆埋入图6甲所示的坑中。
电线杆就位后的情况如图答2所示。
设竖起电线杆的过程中，在细端所用拉力为F2。
在图答2中：O2A2=10.0m O2B2=4.0m根据杠杆平衡条件，有：F2×O2A2=G×O2B2解得：N 。
(3)．在图答1中，电线杆重心升高：h1=4.0 m －2.0 m =2.0m人们对电线杆做功：W1=Gh1=6000×2.0 J =12000J在图答2中，电线杆重心升高：h2=4.0m人们对电线杆做功：W2=Gh2=6000×4.0 J =24000J 。
11．晓欣同学看到一些小汽车的尾部都标有“0.8”、“1.6”、“1.8”或“2.0”等字样，他上网查询得知这是汽车发动机“排气量”的数值。
所谓排气量就是发动机气缸的工作容积，是指所有气缸内活塞从下止点到达上止点所扫过的容积之和。
一般情况下发动机的“排气量”越大，功率越大。
汽车发动机每一个工作循环要经历四个冲程，带动曲轴转动2周。
现有一辆小轿车发动机排气量为1.8L，最大功率为74kW，当该发动机以最大功率工作时，曲轴的转速为5200r/min。
汽油机工作时的最佳空燃比(即空气和燃油的质量比)为14:1，压缩比是10(即气缸总容积与燃烧室容积的比值)，若发动机在最大功率时汽油和空气的混合密度为1.35kg/m3,汽油的热值为4.6×107J/kg、密度为0.71×103kg/m3。
请计算：(1).这台发动机在最大功率时的热机效率。
(2).发动机在最大功率时，汽车的最高时速为175km/h，计算在此情况下汽车每百公里油耗为多少升。
答案: 【解析】(1)．这台发动机在最大功率时1min内发动机做的有用功W有=74×103W×60s=4.44×106J.。
在1min内转动5200r，吸入汽油和空气的混合气2600次。
1min内发动机消耗汽油的质量为：m= ρV =1.35kg/m3×1.8×10－3 m3×2600 =0.47 kg。
1min内汽油完全燃烧放出的热量W总=0.47kg×4.6×107J/ kg=2.16×107J。
这台发动机在最大功率时的热机效率η=W有/W总×100%=21%(2)．汽车以最高时速175km/h前进100km所用时间：t=s/v=100km/175km/h =34.3min。
汽车每行使100km的耗油质量为：m’= 0.47 kg/min×34.3min=16.1kg 。
汽车每行使100km的耗油体积为V’= m’/ρ=16.1kg/0.71kg/L=22.7L 。