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 功和机械能 定义公式功单位功的原理定义功率公式单位定义机械效率公式提高效率的方法 动能 定义 决定动能大小的因素 单位 机械能 势能 重力势能 定义决定重力势能大小的因素 弹性势能 定义决定弹性势能大小的因素 动能和势能转化 机械能守恒 重点精讲 重点 1: 功 1
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 :=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 例 1 在图 1 所示的四种情形中, 人对物体做功的是 ( ) 图 1 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 2
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 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 额外表示 3. 总功 : 有用功与额外功的总和叫总功, 用 总表示 总 = 有用 + 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 = 有用 总 Gh Fs 臂与阻力臂之比 ) fl Fs F' nf (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 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 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 : 3
图 2 序号速度 s(m/s) 钩码总重 G (N) 钩码上升测力计拉力 高度 h(m) 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 有用 =Gh=3N 0.1m=0.3J; 马刚同学做的总功 总 =Fs=1.1N 0.3m=0.33J; 故此时的机械效率 η= 有用 = 0.3J 总 0.33J =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 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 4
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 P= Fv t 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 表示, 常用单位有 :k m 马力 换算 :1k=10 3 1m=10 6 1 马力 =735 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 90k 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 s Fs 答案 :(1) 由 P =, v = 可得 : P= Fv t t t t p 90000w (2) 根据 P= Fv 得 F= 3000N t v 30m / s 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 5
重点 4: 机械能 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 6
3. 动能和势能转化 转化 弹性势能 动能 转化 势能 重力势能 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 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 ( ) 图 3 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 7