物理中考——功和機械能專題

2020-12-03 物理中考培優補差輔導

考點分析:

1、功的概念:

功也叫機械功,是物理學中表示力對距離的累積的物理量。

如果一個力作用在物體,物體在這個力的方向移動了一段距離,力學裡就說這個力做了功。

國際單位制中功的單位為焦耳(J)。

焦耳被定義為用1牛頓的力對一物體使其發生1米的位移所做的機械功的大小。

2、力做功的必要因素:

力學裡所說的功包括兩個必要因素:一是作用在物體上的力;

二是物體在力的方向上通過的距離.

力學裡規定:功等於力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積.

我們要注意不做功的三種情況:  

(1)物體受力,但物體沒有在力的方向上通過距離,此情況叫「勞而無功」.  

(2)物體移動了一段距離,但在此運動方向上沒有受到力的作用(如物體因慣性而運動),此情況叫「不勞無功」.  

(3)物體既受到力,又通過一段距離,但兩者方向互相垂直(如起重機吊起貨物在空中沿水平方向移動),此情況叫「垂直無功」

3、功的計算:物體在力與力的方向上通過距離的乘積.

W=FS各量單位功W:J(焦耳),力F:N(牛頓);移動距離S:m(米),由功的原理可知使用任何機械都不省功.

注意:①分清哪個力對物體做功,計算時F就是這個力;

②公式中的S 一定是在力的方向上通過的距離,且與力對應.

③功的單位「焦」(1牛米=1焦).

4、有用功和額外功:

(1)有用功:利用機械做功的時候,對人們有用的功就叫做有用功.

(2)額外功:並非我們需要但又不得不做的功叫做額外功.

(3)總功:有用功與額外功的和叫總功.

(4)總功的計算:W總=Fs;W總=W有用+W額外

(5)有用功的計算方法:W有用=Gh;W有用=W總-W額外

(6)額外功的計算方法:W額外=G′h,W額外=f摩s;W額外=W總-W有用

5、功率的概念

(1)定義:物體在單位時間內所做的功叫功率,在物理學中用字母P表示.

(2)意義:物理學中,用功率來表示物體做功的快慢.

(3)公式:功率=功/時間,即P=W/t.

(4)單位:國際單位:瓦(W),1W=1J/s;常用單位:千瓦(kW),1kW=10W.

(5)功率的種類:①平均功率:物體做變速運動時,力在不同的時間段內做功快慢不同,平均功率可表示力在某段時間內做功的平均快慢程度.

②瞬時功率:物體做變速運動時,力在某時刻做功的快慢.

6、動能和勢能

動能:①概念:物體由於運動而具有的能,叫做動能。一切物體都具有動能。

②影響動能大小的因素:物體的質量和速度。物體的質量越大,速度越大,物體具有的動能就越大。

③單位:焦耳(J)

勢能:彈性勢能和重力勢能統稱為勢能

(1)重力勢能①概念:物體由於被舉高而具有的能量,叫做重力勢能。

②影響重力勢能大小的因素:物體的質量和物體所處的高度。物體的質量越大,所處的高度越高,物體的重力勢能就越大。

③單位:焦耳(J),重為1N的物體(質量約為0.1kg),被舉高1m時所獲得的能量,就是1J。

(2)彈性勢能

①概念:物體由於發生彈性形變而具有的能,叫做彈性勢能。

②影響彈性勢能大小的因素:彈性形變程度。同一物體在彈性形變範圍內的彈性形變程度越大,彈性勢能就越大。

7、機械能守恆:如果只有動能和勢能的相互轉化,機械能的總和不變,或者說,機械能是守恆的.

做功角度:只有重力或彈力做功,無其它力做功;

其它力不做功或其它力做功的代數和為零;

系統內如摩擦阻力對系統不做功.

能量角度:首先只有動能和勢能之間能量轉化,無其它形式能量轉化;只有系統內能量的交換,沒有與外界的能量交換.

例1:將一本科學課本從地上撿起放到課桌上,所做的功大約是(  )

A、0.3J B、3J C、30J D、300J

分析:估計課本的重、上升的高度(即課桌的高度),根據W=Gh計算即可。

解答:課桌的高度約為1m,一本科學課本的重力約為3N,將一本科學課本從地上撿起放到課桌上,所做的功約為:W=Gh=3N×1m=3J。故選:B。

例2:一顆質量是20克的子彈從槍膛中水平射出,子彈在槍膛中受火藥爆炸後產生氣體的平均作用力是700N,槍膛長50cm,子彈從槍膛射出後飛行1000米,氣體對子彈做的功為(  )

A、140J B、350J

C、7×105J D、7.35×105J

分析:已知子彈在槍膛中受平均作用力和槍膛長,利用公式W=Fs計算出氣體對子彈做的功。

解答:子彈在槍膛中受火藥爆炸氣體的作用力而運動的距離為槍膛長度,即s=50cm=0.5m,子彈離開槍膛後就不再受火藥爆炸產生的氣體推力,子彈飛行1000米過程中,氣體推力不再做功;

所以,氣體對子彈做功:W=Fs=700N×0.5m=350J。故選:B。

例3:足球是熱血少年們熱愛的一項運動,小強對足球比賽中如圖所示現象的解釋,不正確的是(  )

A、足球在空中飛行的過程中,人對足球沒有做功

B、足球飛在最高點時,若所受力全部消失,它將靜止

C、球最終落回地面,說明力可以改變物體的運動狀態

D、足球在地面滾動時速度越來越小,是因為受到摩擦力

分析:(1)根據做功的條件分析:一是作用在物體上的力,二力物體在力的方向上通過的距離;(2)根據足球飛在最高點時的速度和牛頓第一定律分析;(3)力的作用效果有二:改變物體的運動狀態,改變物體的形狀;(4)力是改變物體的運動狀態的原因。

解答:A、足球在空中飛行的過程中,人對球沒有力的作用,所以人沒有對足球做功,故A正確;

B、足球飛在最高點時,仍然有向前的速度,若所受力全部消失,由牛頓第一定律可知,它將做勻速直線運動,故B錯誤;

C、球最終落回地面,是因為球受到了重力的作用,重力改變了足球的運動狀態,故C正確;

D、足球在地面滾動時速度越來越小,是因為足球受到了摩擦力,使其運動狀態發生改變,故D正確。故選:B。

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