中考物理第一轮复习 专题 功和机械能

专题13 功和机械能基础知识检测1．作用在物体上的力，使物体在力的方向上通过了__________________，就说这个力对物体做了机械功，简称________。

做功的两个必要因素是：作用在物体上的______和物体在_______的方向上通过的_________。

如果有一个条件不满足，则力对物体________做功。

2．力对物体做的功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的________。

功的计算公式是W=_______；功的国际单位是________；1J=_____N·m。

机械功原理是使用任何机械都不能省_____。

3．比较物体做功快慢的方式有：（1）在相同的时间内，物体做的功越多，做功越_____；（2）物体做相同的功，用的时间越_____，做功就越快。

4．单位时间内所做的功叫________。

其计算公式P=________。

在国际单位制中，其单位是______，符号为_______；在工程技术上常用单位是______，符号为_______。

它们之间换算关系是___________。

5．对人们有利用价值的功叫______。

动力对机械做的功叫做______。

克服机械本身的重力和摩擦等阻力而做的功叫______。

总功为有用功和额外功之____。

有用功与总功的比值叫做______，即η=______⨯100％。

由于W有用＜W总，所以η____1。

6．使用同一滑轮组所提的物体越重，其机械效率越________。

使用不同的滑轮组提起相同重的物体，所使用动滑轮的质量越小，其机械效率越________。

提高滑轮组的机械效率的方法：（1）一次尽可能提较____的物体；（2）______动滑轮重、绳重和摩擦。

7．物体能够对外做功，我们就说这个物体______能量或能。

能的单位是______。

物体由于运动而具有的能叫做______。

运动物体的质量越大，速度越大，它具有的______就越________。

8．物体由于被举高而具有的能叫做______。

物体由于发生弹性形变而具有的能叫做______。

重力势能和弹性势能是常见的两种势能。

物体的质量越____，被举得越高，它具有的______就越大。

弹性物体的弹性越强，______越大，它具有的弹性势能就越____。

9．物体的动能和势能可以互相______；有摩擦阻力时，在势能和动能的相互转化中，机械能会不断______。

在不考虑摩擦阻力的情况下，只有势能和动能的相互转化时，机械能是______的。

机械能跟其他形式的能之间也可以相互转化。

例如电动机工作时将_______能转化为_______能。

一、力是否做功的判断力做功必须同时满足两个条件：一是力始终作用在物体上，二是物体在力的方向上移动了距离。

如果有一个条件不满足，则力没有对物体做功。

力不做功的三种情况如下：a．物体受力，但物体没有在力的方向上通过距离（如人推重物没有推动），此情况叫“劳而无功”；b．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（如物体因惯性而运动），此情况叫“不劳无功”；c．物体既受到力，又通过一段距离，但两者方向互相垂直（如起重机吊起货物在空中沿水平方向移动），此情况叫“垂直无功”。

例1教学大楼每层楼高为3m，小明提着一重为50N的箱子，沿楼梯从一楼登上三楼，再沿三楼水平走廊走了4m进入教室，从一楼到教室过程中小明对箱子做的总功为（）A．0 J B．300 J C．450 J D．500 J解析：小明在登上3楼的过程中，提力做功：F=G＝50N，s=2h=6m，W=Fs=300J。

在水平走廊行走时，因为提力与运动的方向垂直，所以提力不做功。

因此从一楼到教室，小明做的总功为300J。

答案：B。

二、功、功率、机械效率三个物理量的区别功是表示做功的多少，而功率表示做功的快慢。

一个力做功的多少由功率和时间两个因素共同决定。

做功多的功率不一定大，功率大的机械做功也不一定高；只有做功的时间相同时，功率大的做功才多。

功率与机械效率是两个不同的概念，对于某个机械来说，功率表示做功的快慢，即机械在单位时间内做的功；而机械效率表示机械做功的效率，即机械所做的功中，有多大比例的功是有用功。

机械效率越高的机械，有用功在总功中所占的比例越大。

功率与机械效率这两个概念毫不相干。

在利用定义式P=tw 进行计算时，要注意三个量的对应关系，“w ” 是在“t ”内完成的，不能张冠李戴。

P=t w 反映的是某一段时间内物体的平均功率，用处较大。

由W=FS ，可推得：P=t w =t FS =Fv ，由于物体运动时“v ”可能时刻在变化，因此P=Fv 反应的是物体的一个瞬时功率。

在功率Ｐ一定时，力Ｆ与速度Ｖ成反比。

当汽车上坡时，司机采取换挡的办法，减小速度，以获得较大的牵引力。

同一机械在不同情况下使用，其机械效率不一定相同。

提高机械效率的途径：①减小额外功在总功中占的比例，可采取改进机械结构、减小摩擦阻力等方法，如在滑轮的转轴中加润滑油，以减小摩擦阻力，或减小滑轮组中动滑轮的自重等；②增加有用功在总功中所占的比例，在额外功不变的情况下，增加有用功的大小，如可使滑轮组在满载情况下工作，以增大有用功在总功中的比例。

例2 下列说法中正确的是（ ）A ．机械效率越高，机械做功一定越快B ．做功越多的机械，机械效率一定越高C ．功率越大的机械做功一定越多D ．做功越快的机械，功率一定越大解析：功率是反映做功快慢的物理量，大小等于做功的多少与时间的比值。

机械效率则是反映在使用机械时，有用功在总功中占的百分比。

A 选项中，机械效率高，只能说明有用功在总功中所占的比例大，不能说明机械做功快。

B 选项中，机械做功多，只能说明能量转化或转移数量较大，不能说明机械效率高。

C 选项中，功率越大，只能说明机械做功快，而不能说明机械做功多。

答案：D 。

三、有用功、额外功和总功的判断使用机械时，人或动力对机械做的功是总功W 总=Fs ，机械对物体或工作对象所做的功是有用功，克服机械摩擦和机械本身重力所消耗的功是额外功。

在用滑轮组（或斜面等）提升重物时，有用功是克服物体重力所做的功：W 有用=Gh ；用滑轮组在水平面上拉动物体时，有用功是克服物体所受摩擦阻力所做的功：W 有用=f 物s 物。

虽然都是有用功，可由于目的不一样，有用功也不同。

在计算使用滑轮组时的总功时，W 总=Fs ，一定要注意，这里的s 一定要是力F 所对应的s 。

所以要注意滑轮组拉物体的绳子段数n ，并注意拉力移动的距离跟物体移动的距离的关系。

四、判断机械能的变化判断一个物体是否具有动能，关键看此物体是否运动，判断物体动能是否变化，既要考虑速度的变化，也要考虑质量的变化。

而重力势能和物体质量及物体所在的高度有关，且成正比，离地面有一定高度的物体都有重力势能。

判断一个物体是否具有弹性势能，关键看此物体是否发生了弹性形变。

判断机械能变化的方法：①由“机械能＝动能+势能”判断，在考虑时要注意：质量、速度、高度、弹性形变程度等是否变化；②通过是否有阻力来判断，在动能和势能相互转化的过程中，如不计阻力，机械能不变，如计阻力，机械能要变小。

五、各类机械的效率（1）探究杠杆的机械效率例1 （2009年江苏）用如图1所示的实验装置测量杠杆的机械效率．实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。

（1）实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F 为N ，钩码总重G 为1.0N ，钩码上升高度h 为0.1m ，测力计移动距离s 为0.3m ，则杠杆的机械效率为 %．请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：．（2）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B次数钩码悬挂点钩码总重G/N钩码移动距离h/m拉力F/N测力计移动距离s/m机械效率η/%1 A点 1.5 0.10 0.7 0.30 71.42 B点 2.0 0.15 1.2 0.30 83.3的结论？答：；请简要说明两条理由：①；②。

解析（1）从测力计示数的放大图可以读出F为0.5N，根据有用功、总功及机械效率的定义可计算出其大小为1N×0.1m=0.1J，总功为0.5N×0.3m=0.15J，机械效率为0.1J/0.15J×100%=66.7%，由于使用杠杆时需要克服杠杆自重或克服摩擦力等做功，这些都是产生额外功的原因。

（2）不能只凭表中数据得出结论，因为第1和2次两次实验时钩码没有挂在同一位置，另外仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的。

（2）探究斜面的机械效率例2（2009年太原市）如图2是小月同学探究影响斜面机械效率因素的装置图。

他在实验时用弹簧测力计拉着同一个木块沿着粗糙程度相同的斜面向上做匀速直线运动.实验测量的部分数据如下次数物重G/N物体上升高度h/m拉力F/N测力计移动距离s/m1 3.0 0.10 0.52 3.0 0.25 2.4 0.53 3.0 0.35 2.8 0.5（1）图2中显示的第一次实验时的拉力F= N，根据表中数据，可以求得斜面机械效率η= ；（2）根据实验数据可知，他研究的的是斜面机械效率与的关系。

（3）如果斜面是光滑的，有用功总功（选填“大于”、“等于”或“小于”）。

解析第一问比较简单，根据题图和题目提供的数据容易求得结果F=1.6 和斜面机械效率为37.5%；第二问中三次实验中小月同学保持了物重一定和测力计移动距离，改变的是物体上升高度，本质上讲是改变了斜面的倾斜程度（或者斜面的倾角）；第三问中物体在粗糙斜面上运动，要克服斜面的摩擦做额外功，如果斜面是是光滑的，就不需要消耗额外功了，有用功应该等于总功.（3）探究滑轮组的机械效率例3 （2009年重庆）在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某同学用如图所示的同一滑轮组分别做了三次实验，实验数据记录如下：（1）在表中的空格处填上适当的数据；（机械效率用百分数表示，保留一位小数）（2）在实验操作中应竖直向上 拉动弹簧测力计； （3）从实验数据分析得出：使用同一滑轮组， 可以提高滑轮组的机械效率；（4）滑轮组的机械效率可能还与其他因素有关，请你作出恰当的猜想：滑轮组的机械效率与 有关（写出一种影响因素即可）。

解析 这是一道典型的数据处理、分析型的实验题。

数据并不等于探究的结论，它是对实验事实的客观记录，探究的结论是在数据基础上通过分析论证得出具有普遍意义的规律。

探究结论的得出需要对收集的数据进行比较，进行简单的因果推理，寻找到数据间内在的关系特征。

（1）利用功的计算公式，计算表格中第二次实验所做的有用功为4N ×0.05m=0.2J ，总功为1.5N ×0.15m=0.225J ，机械效率为 0.2J/0.225J ×100%=88.9%。