1、九年级功和机械能学习材料初中九年级物理RJB学习材料（五）功和机械能复习提纲一、功1力学里所说的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。2不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。巩固：某同学踢足球，球离脚后飞出10m远，足球飞出10m的过程中人不做功。（原因是足球靠惯性飞出）。3力学里规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。公式：W=FS。4功的单位：焦耳，1J=1Nm。把一个鸡蛋举高1m，做的功大约是05J。5应用功的公式注意：分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；公式中S一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。功的单位“焦”（
2、牛米=焦），不要和力和力臂的乘积（牛米，不能写成“焦”）单位搞混。二、功的原理1内容：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功；即：使用任何机械都不省功。2说明：（请注意理想情况功的原理可以如何表述？）功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。功的原理告诉我们：使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为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，给人类工作带来很多方便。我们做题遇到的多是理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）理想机械：使用机械时，人们所做的功（FS）=直接用手对重物所做的功（
3、Gh）。3应用：斜面理想斜面：斜面光滑；理想斜面遵从功的原理；理想斜面公式：FL=Gh，其中：F：沿斜面方向的推力；L：斜面长；G：物重；h：斜面高度。如果斜面与物体间的摩擦为f，则：FL=fL+Gh；这样F做功就大于直接对物体做功Gh。三、机械效率1有用功：定义：对人们有用的功。公式：W有用Gh（提升重物）=W总W额=W总斜面：W有用=Gh2额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功。公式：W额=W总W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）斜面：W额=fL3总功：定义：有用功加额外功或动力所做的功公式：W总=W有用W额=FS= W有用斜面：W总= fL+Gh=FL4机械效率：定义：有用
4、功跟总功的比值。公式： 斜 面： 定滑轮：动滑轮：滑轮组：有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。通常用百分数表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。5机械效率的测量：原理：应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S。器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：A、动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。B、提升重物越重，做的有用功相对就多。C、摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就
5、多。绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。四、功率1定义：单位时间里完成的功。2物理意义：表示做功快慢的物理量。3公式：4单位：主单位W；常用单位kW mW 马力。换算：1kW=103W 1mW=106 W 1马力=735W。某小轿车功率66kW，它表示：小轿车1s内做功66000J。5机械效率和功率的区别：功率和机械效率是两个不同的概念。功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。五、机械能（一）动能和势能1能量：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能。理解：能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量。一
6、个物体“能够做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已经做功”。如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功。也不一定要做功。2知识结构：3探究决定动能大小的因素：猜想：动能大小与物体质量和速度有关。实验研究：研究对象：小钢球 方法：控制变量。如何判断动能大小：看小钢球能推动木块做功的多少。如何控制速度不变：使钢球从同一高度滚下，则到达斜面底端时速度大小相同。如何改变钢球速度：使钢球从不同高度滚下。分析归纳：保持钢球质量不变时结论：运动物体质量相同时；速度越大动能越大。保持钢球速度不变时结论：运动物体速度相同时；质量越大动能越大；得出结论：物体动能与质量和速度有关；速度越大动能越大，质量越
7、大动能也越大。物体质量m/kg速度v/（ms-1）动能E/J牛约600约05约75中学生约50约6约900练习：上表中给出了一头牛漫步行走和一名中学生百米赛跑时的一些数据：分析数据，可以看出对物体动能大小影响较大的是速度。你判断的依据：人的质量约为牛的1/12，而速度约为牛的12倍，此时动能为牛的12倍，说明速度对动能影响大。4机械能：动能和势能统称为机械能。理解：有动能的物体具有机械能；有势能的物体具有机械能；同时具有动能和势能的物体具有机械能。（二）动能和势能的转化1知识结构：2动能和重力势能间的转化规律：质量一定的物体，如果加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能。质量一定
8、的物体，如果减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。3动能与弹性势能间的转化规律：如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能。如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。4动能与势能转化问题的分析：首先分析决定动能大小的因素，决定重力势能（或弹性势能）大小的因素看动能和重力势能（或弹性势能）如何变化。还要注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大如果除重力和弹力外没有其他外力做功（即：没有其他形式能量补充或没有能量损失），则动能势能转化过程中机械能不变。题中如果有“在光滑斜面上滑动”则“光滑”表示没有能量损失机械能守
9、恒；“斜面上匀速下滑”表示有能量损失机械能不守恒。（三）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。练习：水电站修筑拦河大坝的目的是什么？大坝为什么要设计成上窄下宽？答：提高水位，增大水的重力势能，水下落时能转化为更多的动能，通过发电机就能转化为更多的电能。2010中考题库 设计人：刘庆贺1（2010，广州，4分）甲站在05m/s匀速上行的自动扶梯上，乙站在07m/s匀速下行的自动扶梯上。甲、乙两人质量相等，甲上行中动能（选填“增加”“不变”、“减少”）。某时刻他们的位置如图所示，该
10、时刻甲的重力势能乙的重力势能，甲的机械能乙的机械能。（选填“大于”、“等于”、“小于”）。若此时上行的扶梯突然停止运动，甲会向前倾，原因是。答案：不变 等于 小于 甲脚受到摩擦力立即停止，而上身由于惯性继续向前运动2（2010，广州，分）如图所示（滑轮组的绕绳未画出），人以600N的力向下拉动绕在 滑轮组的绳子一端10秒，使绳端向下移动了15m、重物匀速上升了05m，已知滑轮组的机械效率为70%（g10N/kg）。（1）人的拉力的功率多大？（2）被吊起的重物质量多大？（3）按题意画出滑轮组的绕绳。答案：解：根据S=nh得n=3（1）根据 W=FS=600N15m=900J根据P=W/t=900
11、J/10s=90W（或者根据P=Fv来求，同学们自己试一试）（2）根据=W有用/ W总得，70%=G/nF 带入数据 G=1260N（试想为什么不能用= G物/（G物+ G动）（3）略3（2010，安徽，8分）某型号汽车发动机的额定功率为6104W，在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是1800N。在额定功率下，当汽车匀速行驶时，求：（1）发动机所提供的牵引力大小；（2）行驶速度的大小；（3）行驶5min牵引力所做的功。答案：（1）由于汽车匀速行驶时，受平衡力的作用，所以牵引力F =f=1800N （2分）（2）由P=F得：汽车匀速行驶速度P/F= 6104W/1800N= 333 m/ s （3
12、分）（3）w=Pt=6104W560s=18107J 4（2010，安徽，2分）现在地震时有发生，于是人们开始重视加固维修房屋，常常可以看到图示的场景。假如该工人通过滑轮把50的水泥缓缓提升4m 到房顶，所用拉力约300N。该机械的效率约为_。答案：833 %5（2010,济宁，2分）某实验小组探究影响滑轮组机械效率的因素的实验装置如图所示，实验数据如下表。若不计摩擦，比较1和2两次的实验数据，可以看出滑轮组的机械效率与 有关；比较1和3两次的实验数据，可以看出滑轮组的机械效率与 有关。答案：动滑轮的个数（或动滑轮的总重） 提升的物重6（2010，成都，2分）如图所示，是上海世博会中国馆一“东
13、方之冠”。在一次参观中，李先生乘电梯上楼，在电梯匀速上升的过程中，李先生的（）A动能不断增大B重力势能不断增大C动能转化为重力势能D重力势能转化为动能答案：B7（2010，成都，4分）在物理学中，对不同的事物进行比较，需要引入不同的物理量。例如，要比较物体运动的快慢，需要引入速度；要比较做功的快慢，需要引入 ；要比较压力的作用效果，需要引入 。答案：功率；压强8（2010，苏州，8分）如图所示，斜面长S=10m，高h=4m。用沿斜面方向的推力F，将一个重为100N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B运动过程中物体克服摩擦力做了100J的功。求：（1）运动过程中克服物体的重力做的功；（2）斜面的机械
14、效率；（3）推力F的大小。答案：（1）400J （2）80 （3）50N9（2010，苏州，3分）一建筑工人用50N的水平推力推小车，使小车在水平地面上匀速前进了15m，小车受到的阻力为 N。撤去推力，小车仍然能继续向前运动05m，这是由于小车具有 。在上述小车前进155m的过程中，建筑工人对小车做的功为 J。答案：50 惯性 75010（2010，泰州，6分）用图6所示的滑轮组提升重物，已知物体重为200N，人用125N的拉力向下拉动绳子，5s内可使物体匀速上升2m，求：（1）拉力所做的功和拉力的功率；（2）滑轮组的机械效率。答案：（1）W=500J P=100W （2）80%11（2010
15、，烟台，2分）过山车是一项非常惊险刺激的娱乐休闲活动。过山车时而从轨道的最低端上升到最高端，时而从最高端飞驰而下（如图）。不计能量损失，下列说法正确的是Aa点机械能小于b点机械能Bd点动能最大，b点势能最大，c点机械能最大C由a到b的过程中，动能减少，势能增大，机械能不变D由b到c的过程中，动能增大，势能减少，机械能变大答案：C12（2010，烟台，10分）随着社会的发展，人们生活水平的提高，人们的住房条件也得到了很大的改善。小明家最近购置了一套新房，为了帮助爸爸将重600N的装修材料运送到6m高的楼上，小明利用物理课上学过的滑轮组，设计了如图20甲所示的材料搬运方案（其中每个滑轮重30N，绳
16、子足够长，所能承受的最大拉力为250N，不计绳重及摩擦）。（1）计算说明绳子的拉力是否超过绳子的最大承受力？（2）小明爸爸观察了该装置后，他想如果将该装置的滑轮位置颠倒（图20乙）是否会更省力一些，请你按照小明爸爸的想法，用笔画线在乙图绕上绳子并说明小明爸爸的想法是否正确。（3）求两种方案的机械效率之比？（4）综合分析评估两个方案，你认为哪个方案更好一些？说明理由。13（2010,重庆，9分）加勒比岛国海地当地时间2010年1月12日下午发生里氏73级强烈地震，首都太子港及全国大部分地区受灾情况严重。地震发生后，国际社会纷纷伸出援手，表示将向海地提供人道主义援助。中国救援队在搜救过程中发现一名
17、生还者被一块约18吨的建筑材料堵在一个狭小的空间里，材料与地面接触面积约为15m2。（1）建筑材料对地面的压强为多大？（g取10N/kg）（2）由于条件限制，救援队只能用如图17所示的滑轮将建筑材料吊离，若在起吊过程中滑轮组的机械效率为80，求此过程中绳子自由端所施加的拉力。（3）若拉动材料的时，材料向上的速度为001ms，则拉力做功的功率是多少？答案：（1）物体所受的重力： （1分）材料对地面的压强： （2分）（2）在竖直提升的过程中，s=5h， 由 得 （3分）拉力的功率为： （3分） 14（2010，安徽芜湖，3分）如图所示是工厂里用来吊运货物的行车滑轮组。某次作业时，行车在钢丝绳的自由
18、端用2000N的力，将重6000N的货物匀速竖直提升3m，接着又在水平方向移动6m。则行车在水平移动货物的过程中，货物重力所做的功是 J；在竖直提升货物的过程中，货物重力所做的功是 J，行车滑轮组提升货物的机械效率为 。答案：0，18104，75。16（2010，兰州，6分）如图所示，物重G为2000N，斜面长5m，高3m，斜面和滑轮组装置的总机械效率为80%，若将重物沿斜面以02m/s的速度拉上来，求：（1）所需拉力F是多少？（2）机械的总功率是多少？答案：17（2010，潍坊，2分）如图所示，小球沿轨道由静止从A处运动到D处的过程中，忽略空气阻力和摩擦力，仅有动能和势能互相转化，则（）A小
19、球在A处的动能等于在D处的动能B小球在A处的动能大于在D处的动能C小球在B处的机械能小于在C处的机械能D小球在B处的机械能等于在C处的机械能答案：D18（2010，潍坊，4分）2010年潍坊市学业水平体育测试立定跳远项目中，体重为500N的某同学从最高点到落地点的过程中，重心下降的最大距离为03m，用时05s，轨迹如图。则此过程重力做的功为_J，重力的功率为_W。答案：150 30019（2010，潍坊，8分）如图所示，下面是某同学做探究“斜面的机械效率与斜面的粗糙程度、斜面的倾斜程度的关系”实验时，得到如下实验数据。（1）此探究实验是采用了_的物理研究方法。（2）请将上表中空格补充完整（3）
20、请你根据表中的实验数据，得出要探究的实验结论：结论一：结论二：答案：（1）控制变量（2）0756 09 84（3）斜面的光滑程度相同时，斜面的倾斜角度越大（小），机械效率越高（低）；斜面的倾斜程度相同时，斜面的表面越粗糙（光滑），机械效率越低（高）20（2010，盐城） 工人用定滑轮将重240N的物体匀速向上提升，所用拉力为250N，5s内重物上升4m此过程中，有用功为 J，拉力做功的功率为 W，写出一条拉力不等于物重的原因： 。答案：960200绳子有重力（或系统有摩擦）21（2010，扬州，3分）修拦河大坝是为了提高上游水位，增加水的 能，使水下落时可以获得更多的 能，从而带动发电机发电。
21、水坝下部总要比上部建造得宽一些，这是因为。答案：重力势 动 水坝下部受到水的压强比上部大22（2010，扬州，3分）如图，滑轮重小于物重（绳重、摩擦不计）。使用甲图滑轮最大的好处是；若匀速提升相同的重物，则F甲F乙、机械效率?甲_?乙（“”/“”/“”）。答案：可以改变动力的方向 23（2010，四川泸州，5分）在探究“斜面的机械效率高低与斜面的倾斜程度有什么关系”的实验中，用沿斜面向上的力F拉动小车，使小车从斜面底端匀速运动到斜面顶端，如图所示。多次改变斜面倾斜程度，部分实验数据记录在下面的表格中，根据表格中数据回答下列问题：斜面倾斜度小车重量G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N斜面长S/m
22、有用功W有/J总功W总/J斜面的机械效率较缓10013113333%较陡1002412450%最陡100416（1）当斜面“最陡”时，沿斜面拉力为 N；做的有用功为 J；斜面的机械效率为 %。（2）通过对上述实验数据的分析，你认为斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越陡，需要的拉力越 。（3）根据上面实验数据，你可以获得该实验探究的初步结论是： 。24（2010，四川泸州，2分）“世界面临的每一个危险都能追究到科学，拯救世界的每一种手段都将来自科学。”也许在不远的将来我们能变害为宝，比如可以建立发电站利用海啸具有的 转化为 为人类服务。（以上两空选填“核能”、“机械能”或“电能”）25（2
23、010，广东，3分）某建筑工地要将同一个箱子从地面搬上二楼，如果分别采用如图所示的两种方式搬运，F1和F2做功的情况，以下判断正确的是（）A两种方式机械效率一定相等 B两种方式功率一定相等C两种方式所做的总功一定相等D两种方式所做的有用功一定相等答案：D26（2010，湖北咸宁，3分）如图所示健身运动的过程中，物体A的质量为4kg，滑轮摩擦不计。当向下摆动脚腕使细绳拉着物体A缓慢（匀速）提升时，脚腕对细绳拉力的方向在改变、大小 （选填“也改变”或“不变”）。若24s内脚腕将A物体匀速提起03m，则对物体A所做的功为 J，功率为 W。答案：不变 12 527（2010，湖北咸宁，3分）撑杆跳高是一项技术性很强的体育运动，完整的过程可以简化成如图所示的三个阶段：持杆助跑、撑杆起跳上升、越杆下落。到达最高点的过程中是动能和 转化为 ；下落过程中 能逐渐增加。 答案：弹性势能 重力势能 动28（2010，江西南昌，2分）2010年3月5日12时55分，在酒泉卫星发射中心，“长征四号丙”运载火箭成功地将“遥感卫星九号”送入太空预定轨道。如图是火箭发射升空时的情景，以下说法正确的是（ ）A火箭上升过程中动能不变，重力势能增大，机械能增大 B火箭升空利用了力的作用是相互的C火箭升空时受到平衡力的作用D火箭升空时受到惯性力的作用答案：B
