1、第十一章第十一章 功和机械能习题课功和机械能习题课太和县倪邱中心学校太和县倪邱中心学校 刁子修刁子修 2014.3.15 课程标准要求： 1.知道功的概念、能用生活、生产中的实例解释功的含义； 2.理解功率的概念、了解功率在实际中的应用； 3.能用实例说明物体的动能和势能以及它们的转化，能用实例说明机械能和其他形式能的转化； 4.了解机械使用的历史发展过程，认识机械的使用对社会发展的作用。 考纲要求： 1知道物体的动能、势能与那些因素有关，知道机械能的概念； 2知道功的概念、定义式 w=fs和单位；能应用公式进行计算； 3知道功率的物理意义、定义式 p=w/t和单位；能用定义式进行简单的计算；
2、 5能通过具体事例，说明物体的动能和势能是可以相互转化的。一、一、 功功1、（1）定义：）定义：在物理学中，把力和在力的方向上移动在物理学中，把力和在力的方向上移动的距离的乘积叫功。的距离的乘积叫功。 （2）做功的两个必要因素做功的两个必要因素： 作用在物体上的力作用在物体上的力；物体在力的方向上移动的距离物体在力的方向上移动的距离 （3）公式：）公式：功功=力力X距离距离 W=FS W-功功-焦（焦（J） F-力力-牛（牛（N） S-距离距离-米（米（m） 单位：焦耳（单位：焦耳（J） 1J=1Nm 二、功率：二、功率： 1、功率、功率 （1）定义：单位时间内所做的功。用）定义：单位时间内所
3、做的功。用P表示。表示。 （2）物理意义：反映物体做功快慢的物理量。）物理意义：反映物体做功快慢的物理量。 （3）公式：功率）公式：功率=功时间，即功时间，即P=W/t P功率功率瓦特（瓦特（W） W功功焦耳（焦耳（J） t时间时间秒（秒（s） （4）单位：瓦（）单位：瓦（W） 另外还有：千（另外还有：千（KW） 1W=1J/s 注意：做的功多不一定功率大，所用的时间短也不一定功率注意：做的功多不一定功率大，所用的时间短也不一定功率大；只有相等的时间内做的功越多，功率才大。大；只有相等的时间内做的功越多，功率才大。 在力在力F作用下做匀速直线运动时，有：作用下做匀速直线运动时，有：P=W/t=
4、Fs/t=Fv 三、动能和势能三、动能和势能 1、动能、动能 （1）动能：物体由于运动而具有的能。）动能：物体由于运动而具有的能。 一切运动的物体都具有动能。一切运动的物体都具有动能。 静止的物体（速度为静止的物体（速度为0） 动能为动能为0。 （2）动能大小的决定因素：）动能大小的决定因素： 由速度和质量共同决定。物体的运动速度越由速度和质量共同决定。物体的运动速度越大，质量越大，动能越大。大，质量越大，动能越大。 （3）比较动能的大小：质量相同，速度大的）比较动能的大小：质量相同，速度大的动能大；速度相同时，质量大的动能大。做动能大；速度相同时，质量大的动能大。做匀速运动的物体，动能不变。
5、匀速运动的物体，动能不变。 2、势能、势能 （1）定义：物体）定义：物体 由于被举高或者发生弹性由于被举高或者发生弹性形变而具有的能。形变而具有的能。 （2）分类：）分类： 重力势能重力势能： 物体由于被举高而具有的能。物体质量越物体由于被举高而具有的能。物体质量越大，举高的高度越高，重力势能越大。大，举高的高度越高，重力势能越大。 通通常认为在地面上的物体的重力势能为零。常认为在地面上的物体的重力势能为零。 弹性势能：弹性势能：物体由于发生弹性形变而具物体由于发生弹性形变而具有的能。有的能。 同一物体，弹性形变越大，具有同一物体，弹性形变越大，具有的势能越大。的势能越大。 四、机械能及其转化
6、四、机械能及其转化 1、机械能：、机械能：动能和势能之和。动能和势能之和。 一个物体可以既有动能又有势能。一个物体可以既有动能又有势能。 2、动能和势能的相互转化：、动能和势能的相互转化： 如图：如图：A点：重力势能最大，动能为点：重力势能最大，动能为零。零。 B点：动能最大，重力势能最小（不一定为点：动能最大，重力势能最小（不一定为零）零） AB：动能转化为重力势能。：动能转化为重力势能。 3、机械能守恒、机械能守恒 如果如果只有只有动能动能和和势能势能的的转化，机械能的总和保转化，机械能的总和保持不变。持不变。 近几年安徽中考物理试卷中与本章相关的试题分析与解答 8（2013安徽）我国设计
7、的“中华月球车”今年将登陆月球，图为该车的模型。物体在月球表面附近受到的重力仅为在地球表面附近所受重力的1/6，月球车的质量为120kg，它在月球表面受到的重力为 N。若它在月球表面上方竖直下落4m，则重力对它做的功为 J。 . 分析与解： 月球车在月球上的重力： G=mg=120kgx10N/kgx1/6=200N 月球车的重力做的功： W=FS=Gh=200Nx4m=800J 答案: 200N 800J. 19（2012安徽）图示为探究“物体动能的大小跟哪些因素有关”的实验实验步骤如下： 让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，观察木块被撞击后移动的距离 让不同质量的钢球从斜面上相同的高度
8、由静止滚下，观察木块被撞击后移动的距离 回答下列问题： （1）步骤是为了研究动能大小与的关系 （2）步骤是为了研究动能大小与的关系 （3）该实验中斜面的作用是为了控制钢球的大小，木块的作用是为了比较钢球的大小 考点：探究影响物体动能大小的因素。 专题：实验探究题；控制变量法；转换法。 分析：（1）让同一小球从不同的高度由静止滚下，高度不同，小球到达水平面速度不同，所以同一小球从不同高度滚下，是为了在质量相同时，改变速度，来探究动能和速度的关系 （2）不同质量的小球从同一高度静止滚下，为了获得相同的速度，所以不同质量的小球在同一高度由静止滚下，是为了在速度相同时，改变质量，来探究动能跟质量的关系
9、 （3）斜面的作用是为了使小球从相同的高度由静止滚下获得相同的速度，或从不同的高度由静止滚下获得不同的速度，斜面是为了控制钢球的速度大小小球推动木块运动越远，小球的动能越大，用木块运动的距离来反映小球的动能大小 解答：解：（1）让同一钢球从斜面不同的高度由静止滚下，控制了钢球的质量，改变的是钢球到达水平面的速度，因此探究的是动能大小与速度的关系（2）让不同质量的钢球，从斜面相同的高度由静止滚下，控制了钢球到达水平面的速度，改变的是钢球的质量，因此探究的是动能与质量的关系（3）该实验中斜面的作用是控制钢球滚到水平面的速度钢球推动木块运动的距离，来比较钢球动能大小，这里采用了转换法的思想 故答案为
10、：（1）速度；（2）质量；（3）速度；动能 点评：明确本实验中研究动能大小的决定因素时，运用了控制变量法，反映动能多少时运用了转换法 21（2012安徽）一辆小汽车在平直公路上匀速行驶，发动机的牵引力为2000N，速度为108km/h （1）求小汽车匀速行驶时受到的阻力大小 （2）求牵引力在10min内所做的功 （3）若发动机的牵引力用F表示，小汽车的速度用v表示，请推导出牵引力的功率P=Fv 考点：功的计算；二力平衡条件的应用；功率的计算。 专题：计算题；应用题。 分析：（1）因为轿车匀速行驶，所以汽车所受的阻力与牵引力是一对平衡力，由二力平衡条件可得出阻力的大小； （2）根据s=vt求出汽
11、车行驶的距离，根据W=Fs求出引力在10min内所做的功； （3）根据做功公式、功率公式和速度公式即可推导出功率的表达式 解答：解：（1）因为轿车匀速行驶时，受到的阻力和牵引力是一对平衡力，所以受到的阻力f=F=2000N； 答：小汽车匀速行驶时受到的阻力2000N （2）汽车行驶的距离：s=vt=m/s600s=18000m， 牵引力在10min内所做的功：W=Fs=2000N18000m=3.6107J； 答：牵引力在10min内所做的功3.6107J （3）根据功率公式P=W/t，做功公式W=Fs，速度公式v=S/t得，进行推导就会得出P=Fv 点评：本题综合考查了二力平衡条件的应用，功
12、和功率的计算，这三个内容相互之间联系比较紧密；功率的变形公式P=Fv在机车行驶问题中常遇到，要灵活的应用 21（安徽 2011）斜面是一种常见的简单机械，在生产和生活中利用斜面提升物体可以省力。图示为倾角=30。的固定斜面，用平行于斜面的拉力F=4N，将一物体从斜面底端匀速拉上斜面，已知物体上升的高度h=1m (1)求拉力F做的功； (2)若斜面的高度H一定，倾角可以改变，试推导：在不考虑摩擦时，用平行于斜面的拉力F将重为G的物体匀速拉上斜面顶端 越小,F越小。 21、解：（1）物体上升时沿斜面运动的距离 s=2h=2m 故拉力做的功W=Fs=42J=8J （2）斜面的长， 不考虑摩擦时， 即
13、 得F=Gsin 故G一定时，越小，F越小sinHGHFWW总有用s i nHs 22.（2010安徽）随着人们生活水平的日益提高，小汽车越来越多地走进了百姓人家。一辆使用汽油为燃料的小汽车，以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶时，发动机的实际功率为20 KW。若小汽车行驶的距离为100km，汽油的热值q=4.6107J/kg，小汽车发动机的效率为25.求小汽车在这段路程中： (1)运动的时间；(2)发动机所做的功；(3)消耗汽油的质量。 22、（1）小汽车的速度v=72km/h=20m/s 运动的时间 （2）发动机做的功W=Pt=201035103J=1108J ， （3）汽油完全燃烧放
14、出的热量Q=mq， 又因为 故33100 105 1020stssv WQ871 108.74.6 10 25%Q Wmkgkgq q 21（2009安徽）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： (l）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。 考点：二力平衡条件，速度的计算，功的计算。 专题：计算题 应用题。 21解答： (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）由P=F得： 汽牛匀速行驶速度 P/F= 6104W/1800N
15、= 33.3 m/ s (3 ) 行驶五分钟牵引力做的功 w = Pt =6104W560s =1.8107J 14（2009安徽）一物体沿固定的粗糙斜面 匀速下滑，物体在下滑的过程中 【 】 A动能不变，势能减小，机械能不变 B动能不变，势能减小，机械能减小 C动能增大，势能减小，机械能不变 D动能增大，势能减小，机械能减小 分析：本题考查影响动能、势能、机械能大小的因素。 22.（2009安徽）一辆汽车以72kmh的速度匀速行驶10 min，消耗的汽油为1.2Kg。汽车匀速行驶时受到的牵引力F=1.2x103N，汽油的热值q=4.6 x107JKg。问： (1)汽车在这段时间内消耗的功率(
16、即1秒时间内汽油完全燃烧放出的热量)是多少? (2)这段时间内汽车牵引力做功的功率是多少? (3)比较(1)和(2)的结果，你有什么发现?简要分析原因(写出两条即可)。图b图a 21（2008安徽）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、P和v之间的关系式：P=Fv。 （2）若汽车的发动机在90kW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。 21.解答：解答：（1）因为：P=W/t,W=Fs， v= s/t 所以：P=W/t = Fs/t= Fv 评分说明：评分说明： P
17、=W/t，W=F，v=s/t每个公式正确给1分。写成：P=W/t=Fs/t=Fv也可给分， （2）解：根据：P= Fv 即： F= P/v =90000W/30m/s =3000N 由于汽车在匀速行驶时受到的阻力f与牵引力F是一对平衡力 即：f= F=3000N 27（2013苏州）（6分）一辆在水平路面上沿直线匀速行驶的货车，行驶时所受的阻力为车总重的0.1倍，货车（含驾驶员）空载时重为2.5104 N (1)求货车空载行驶时所受的阻力大小； (2)求货车以36kmh的速度空载匀速行驶时，10s内货车牵引力做的功； (3)当货车以90kW的额定功率、90km/h的速度匀速行驶时，求货车最多可
18、装载多重的货物 答案：27(1)2.5103N (2)2.5103N (3)1.1104N 解答：(1)货车空载时受到的阻力 f=0.1G=0.1x2.5x104N=2.5x103N (2) 10秒内牵引力做的功 ， 匀速行驶F=f w=Fs=fvt=2.5x103Nx10m/sx10s =2.5x105J (3)货车满载时受到的牵引力 由 P=FV 得：F=P/v=90 x103w/25m/s=3.6x103N 货车重和最多可载货物总重 因为F=0.1G 所以 G总=F/0.1=3.6x103N/0.1=3.6x104N 货物重为：G=3.6x104N-2.5x104N=1.1x104N 2014年中考试题预测： 1、本章内容仍是试卷重点和热点； 2、分值约10分左右； 3、还会以大题（推导与计算）出现； 4、结合运动和力、二力平衡等知识进行功的计算、功率的计算、 5、对于公式p=Fv要引起重视，近几年中考试题中或推导或计算使用的频率很高。
