顧紅霞

知識(shí)梳理

1.功

（1）在物理學(xué)中，作用在物體上的力使物體在力的方向上通過一段距離，這個(gè)力就對(duì)物體做了功.

（2）做功的兩個(gè)必要因素是：一是作用在物體上的力F；二是物體在力的方向上通過的距離s.

（3）力學(xué)中規(guī)定：功等于力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積，公式：W=Fs.

應(yīng)用公式時(shí)應(yīng)注意：

①在公式W=Fs中，F(xiàn)是作用在物體上的力，單位用牛頓（N）；s是物體在力的方向上移動(dòng)的距離，單位用米（m）；W是力對(duì)物體做的功，單位用焦（J）.

②分清哪個(gè)力對(duì)物體做了功或者物體克服哪個(gè)力做了功，計(jì)算時(shí)F就是這個(gè)力.

③公式W=Fs只適用于恒力做功，恒力即力的大小和方向都不能變.

（4）做功的多少只由W=Fs決定，與物體的質(zhì)量、速度、運(yùn)動(dòng)方向、是否有摩擦等無關(guān).

2.功率

（1）物理學(xué)中，引入功率表示做功的快慢.功率大，表示做功快；功率小，表示做功慢.

（2）功率的定義：單位時(shí)間所做的功.

（3）功率的定義式：.其中W表示功，單位用焦（J）；t表示做功時(shí)間，單位用秒（s）；P表示功率，單位用瓦（W）.

（4）物體在拉力F的作用下，以速度v沿拉力的方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則拉力做功的功率等于力與物體速度的乘積，其中F表示力，單位用牛頓（N）；v表示物體的速度，單位用米/秒（m/s）.

3.機(jī)械效率

（1）有用功W有：為實(shí)現(xiàn)某種目的（如將重為G的物體搬到高為h的位置）而對(duì)物體所做的功（Gh）.有用功包括：機(jī)械克服有用阻力所做的功、機(jī)械輸出功、人們不用機(jī)械直接用手做的功.

（2）額外功W額：在通過機(jī)械對(duì)物體做功的過程中，常常需要克服機(jī)械的摩擦、機(jī)械的自重等因素做功（如克服斜面摩擦所做的功fs；又如克服動(dòng)滑輪的自重所做的功G動(dòng)h），這部分功有時(shí)是我們不需要，但又不得不做的功.

（3）總功W總：有用功與額外功的總和.一般指動(dòng)力對(duì)機(jī)械所做的功.

（5）根據(jù)功的原理，使用機(jī)械時(shí)，人們所做的功都不會(huì)少于直接用手所做的功，即：使用任何機(jī)械都不省功.在實(shí)際使用機(jī)械的過程中，由于克服機(jī)械自重、機(jī)件間的摩擦等做額外功不可避免，所以機(jī)械效率總小于100%.

（6）機(jī)械效率是表示機(jī)械對(duì)物體做功有效程度的物理量.機(jī)械效率高，表示所做總功中，有用功的比例就越大.

（7）機(jī)械效率的高低反映了機(jī)械的性能，但機(jī)械效率的高低與功率沒有必然的聯(lián)系.效率高的機(jī)械，不一定功率大.

（8）影響機(jī)械效率的因素：機(jī)械自重、機(jī)件間的摩擦、提升重物的重力.

（9）提高機(jī)械效率的方法：減小機(jī)械自重，減小機(jī)件間的摩擦來減小額外功；在無法減小額外功的情況下，采用增大物重以增大有用功的方法來提高機(jī)械效率.

4.機(jī)械能

（1）能：一個(gè)物體能夠?qū)ν庾龉?，我們就說這個(gè)物體具有能.一切能量的單位都是焦耳（J）.

理解：①能量是表示物體做功本領(lǐng)大小的物理量；物體能夠做多少功，它就具有多少能；②一個(gè)物體“能夠做功”并不是一定“要做功”，也不是“正在做功”或者“已經(jīng)做功”.如山上靜止的石塊它具有能量，但它沒有做功，也不一定要做功.

（2）機(jī)械能

機(jī)械能動(dòng)能定義：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量影響因素：物體質(zhì)量與物體速度勢(shì)能重力勢(shì)能定義：物體由于被舉高而具有的能量影響因素：物體質(zhì)量與被舉高度彈性勢(shì)能定義：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量影響因素：物體彈性形變的程度

（3）動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化

①動(dòng)能與勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化.如果忽略一切阻力，機(jī)械能總量保持不變，即機(jī)械能守恒.

②動(dòng)能與勢(shì)能轉(zhuǎn)化問題的分析：

A.首先分析影響動(dòng)能或勢(shì)能大小的因素——看動(dòng)能或勢(shì)能如何變化.

B.還要注意動(dòng)能與勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化過程中是否有能量損失或能量補(bǔ)充——如果除重力和彈力外沒有其他外力做功（即沒有其他形式的能量補(bǔ)充或能量損失），則動(dòng)能與勢(shì)能轉(zhuǎn)化過程中機(jī)械能總量不變.

考點(diǎn)掃描

考點(diǎn)1 判斷物體是否做功

例1 下列如圖3所示的過程中，人對(duì)物體做功的是（ ）.

解析 A.踢出去的足球在地面滾動(dòng)時(shí)，人不再對(duì)球施加力的作用，人對(duì)球沒有做功.

B.運(yùn)動(dòng)員舉起杠鈴時(shí)，給杠鈴一個(gè)向上的力，杠鈴向上移動(dòng)了一段距離，運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴做功.

C.小孩用力推車，小孩給車一個(gè)向前的力，但車沒有移動(dòng)距離，小孩對(duì)車沒有做功.

D.學(xué)生背著書包在水平路面上勻速前進(jìn)時(shí)，人對(duì)書包一個(gè)向上的力，書包向上沒有移動(dòng)距離，人對(duì)書包沒有做功.

答案 B.

考點(diǎn)2 理解功率的概念

例2 下列說法中正確的是（ ）.

A.物體做的功越多，則功率就越大

B.物體做功的時(shí)間越短，則功率越大

C.在相同的時(shí)間內(nèi)做的功越多，功率越大

D.功率越大，則做功越多

解析 功率是表示物體做功快慢的物理量.功率和功是兩個(gè)不同的概念，做功多，不一定做功快；反之，做功快不一定做功多.功率大，表示單位時(shí)間內(nèi)做功多，做功快.功率是由物體所做的功和完成這個(gè)功所用的時(shí)間兩個(gè)因素決定的.從公式P

=可知，相同時(shí)間內(nèi)做功多的，功率大；做相同的功，所用時(shí)間少的，功率大.

答案 C.

考點(diǎn)3 功、功率的簡單計(jì)算

例3 在水平地面上，工人用100N的水平推力推動(dòng)重150N的箱子，4s內(nèi)前進(jìn)了6m，推力撤銷后，箱子由于慣性又前進(jìn)了2m，在這個(gè)過程中，箱子所受重力對(duì)箱子做功為 J；重力做功的功率為 W；工人對(duì)箱子做功為 J；工人做功的功率為 W.

考點(diǎn)4 機(jī)械效率相關(guān)計(jì)算

考點(diǎn)5 判斷機(jī)械能（動(dòng)能和勢(shì)能）如何變化

例5 小紅在學(xué)習(xí)中收集了一些與機(jī)械能有關(guān)的實(shí)例，如圖5所示，其中機(jī)械能增大的是（ ）.

解析 要判斷機(jī)械能如何變化，一般先判斷動(dòng)能和勢(shì)能分別如何變化，然后根據(jù)動(dòng)能和勢(shì)能的總和是機(jī)械能，判斷機(jī)械能的變化情況.而要判斷動(dòng)能和勢(shì)能分別如何變化時(shí)，先明確它們分別與什么因素有關(guān)，這些因素如何變化.

A.汽車勻速行駛，速度、質(zhì)量不變，所以汽車動(dòng)能不變；汽車水平行駛，高度、質(zhì)量不變，所以勢(shì)能不變；機(jī)械能不變.

B.小孩從滑梯上滑下，速度增大，高度減小，小孩質(zhì)量不變，所以動(dòng)能增大，勢(shì)能減小.機(jī)械能=動(dòng)能+勢(shì)能，大小如何變化不好判斷.從另一角度思考：由于小孩受到摩擦阻力，可以判斷機(jī)械能減小.

C.火箭升空時(shí)，速度增大，高度增大，質(zhì)量不變（質(zhì)量變化可以忽略），火箭動(dòng)能增大，勢(shì)能增大，所以機(jī)械能增大.

D.滾擺上下滾動(dòng)時(shí)，由于存在空氣阻力，滾擺機(jī)械能減小.

答案 C.

考點(diǎn)6 動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化

例6 如圖6所示的4幅圖中屬于動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能的是（ ）.

解析 A.形變的橡皮條將“子彈”射出，橡皮筋的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為“子彈”的動(dòng)能.

B.小剛腳踩滑板從高處滑下，動(dòng)能增大，重力勢(shì)能減小，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能.

C.輕軌車無動(dòng)力滑上站臺(tái)，動(dòng)能減小，重力勢(shì)能增大，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能.

D.乘客乘坐觀光電梯勻速上升，動(dòng)能不變，勢(shì)能增大，但增大的勢(shì)能不是由動(dòng)能轉(zhuǎn)化來的，因?yàn)閯?dòng)能是不變的.

特別提醒 分析動(dòng)能、勢(shì)能到底如何轉(zhuǎn)化，首先要明確研究的是哪個(gè)過程（如：滾擺上升和下降的過程，能量轉(zhuǎn)化的情況完全不同），然后可以根據(jù)動(dòng)能、勢(shì)能的變化情況，判斷到底動(dòng)能和勢(shì)能是如何轉(zhuǎn)化的.

答案 C.

實(shí)驗(yàn)探究

例1 在“探究影響滑輪組機(jī)械效率的因素”實(shí)驗(yàn)中，小明和小華用如圖7甲所示的同一滑輪組分別做了三次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下：

（1）在表中①②③處填上適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)（機(jī)械效率用百分?jǐn)?shù)表示，保留一位小數(shù)）；

（2）在實(shí)驗(yàn)操作中應(yīng)豎直向上

拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)；

（3）從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出：使用同一滑輪組， 可以提高滑輪組的機(jī)械效率；

（4）得出結(jié)論后小明進(jìn)一步猜想：滑輪組的機(jī)械效率可能還與其他因素有關(guān)，于是用另一滑輪組做了第四次實(shí)驗(yàn)（如圖7乙）并將數(shù)據(jù)記錄如下：

比較實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)4，小明發(fā)現(xiàn)雖然所掛鉤碼相同，但彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)不同，這是因?yàn)閮纱螌?shí)驗(yàn)所用滑輪的重力不同，于是小明得出另一結(jié)論：滑輪組的機(jī)械效率還與動(dòng)滑輪的重力有關(guān).但小華認(rèn)為小明得出這一結(jié)論的過程還不夠合理，請(qǐng)簡要說明小華的理由： .

（2）為了能快速準(zhǔn)確地測(cè)出拉力的大小，必須勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，才能使拉力大小不變.

（3）在實(shí)驗(yàn)1、2、3中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)看出：隨著滑輪組所掛鉤碼的重量增加，機(jī)械效率也升高，所以增加物重可以提高滑輪組的機(jī)械效率.

（4）通過實(shí)驗(yàn)的對(duì)比，雖然可以得出機(jī)械效率高低與動(dòng)滑輪重力有關(guān)，但僅憑一次對(duì)比實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論可能具有偶然性，所以不可靠.

答案 （1）①2.2 ②30 ③88.9% （2）勻速 （3）增加物重 （4）僅根據(jù)一次對(duì)比實(shí)驗(yàn)所得結(jié)論是不可靠的.

例2 圖8是探究“物體動(dòng)能的大小與什么因素有關(guān)？”的實(shí)驗(yàn)示意圖.

（1）該實(shí)驗(yàn)要探究的是物體動(dòng)能的大小與物體 和 的關(guān)系.

（2）該實(shí)驗(yàn)物體的動(dòng)能是指物體

（選填“A”或“B”）的動(dòng)能.

（3）該實(shí)驗(yàn)物體動(dòng)能的大小是通過

來反映的.

（4）該實(shí)驗(yàn)物體的速度是指物體A從斜面上靜止?jié)L下與物體B碰撞時(shí)

（選填“碰前A”“碰后A”“碰前B”或“碰后B”）的速度，它是通過 （選填“高度”或“質(zhì)量”）來改變的.

（5）實(shí)驗(yàn)中多次讓物體從斜面同一高度上靜止?jié)L下時(shí)，應(yīng)改變 （選填“物體A”或“物體B”）的質(zhì)量，這是為了研究物體動(dòng)能與物體質(zhì)量的關(guān)系.

解析 本題通過對(duì)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)的考查來檢測(cè)同學(xué)們對(duì)該實(shí)驗(yàn)的理解.

（1）動(dòng)能的大小與物體的質(zhì)量和速度都有關(guān)系，因此探究“物體動(dòng)能的大小與什么因素有關(guān)？”的實(shí)驗(yàn)中，要探究的是物體動(dòng)能的大小與物體質(zhì)量和速度的關(guān)系.

（2）該實(shí)驗(yàn)研究的主體是小球A，研究的是小球A動(dòng)能的大小與速度和質(zhì)量的關(guān)系.

（3）該實(shí)驗(yàn)中小球動(dòng)能的大小是通過木塊B被撞距離的遠(yuǎn)近體現(xiàn)的，木塊B被撞得越遠(yuǎn)，說明小球A的動(dòng)能越大，被撞得越近，說明小球A的動(dòng)能越小，這里采用的是轉(zhuǎn)換法.

（4）該實(shí)驗(yàn)物體的速度是指物體A從斜面上靜止?jié)L下與物體B碰撞時(shí)碰撞前A的速度，這個(gè)速度的大小是通過改變小球A從在斜面上滑下的高度來改變的.

（5）為了研究物體動(dòng)能與物體質(zhì)量的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中多次讓小球從斜面同一高度靜止?jié)L下（保證小球到達(dá)水平面時(shí)速度相同），而改變小球（物體A）的質(zhì)量.

答案 （1）質(zhì)量 速度 （2）A （3）木塊B被撞距離的遠(yuǎn)近 （4）碰前A 高度 （5）物體A

仿真測(cè)試

一、選擇題

1.下圖的幾種情景中，人做了功的是（ ）.

2.如圖所示，用大小相等的拉力F1、F2、F3使同一物體分別沿著水平面、斜面和豎直方向移動(dòng)相同的距離s，拉力F1、F2、F3所做的功分別是W1、W2、W3.下列判斷正確的是（ ）.

A.W1>W2>W3 B.W1

C.W1=W2

3.下列關(guān)于機(jī)械效率說法正確的是（ ）.

A.機(jī)械做功越快，機(jī)械效率就越高

B.省力越多的機(jī)械，機(jī)械功率越高

C.單位時(shí)間做功越多的機(jī)械，機(jī)械效率越高

D.額外功在總功中占的比例越小的機(jī)械，機(jī)械效率越高

4.某人騎著一輛普通自行車，在平直公路上以5m/s的速度勻速行駛.若人和車所受的阻力為20N，則騎車人消耗的功率最接近（ ）

A.1W B.10W C.100W D.1000W

5.如圖所示，粗略測(cè)量小明同學(xué)引體向上運(yùn)動(dòng)的功率時(shí)，下列物理量不需要測(cè)量的是（ ）.

A.小明的質(zhì)量

B.單杠的高度

C.每次身體上升的高度

D.做引體向上的時(shí)間

6.舉重是我國的優(yōu)勢(shì)體育項(xiàng)目.一位身高180cm的運(yùn)動(dòng)員和一位身高160cm的運(yùn)動(dòng)員，在挺舉項(xiàng)目中用相同時(shí)間把同樣重的杠鈴舉起，如果他們對(duì)杠鈴所做的功分別為W1和W2，功率分別為P1和P2，則下列關(guān)系式正確的是（ ）.

A.W1=W2，P1=P2

B.W1>W2，P1>P2

C.W1>W2，P1=P2

D.W1

7.李玲同學(xué)值日時(shí)用水桶提水從一樓上到三樓，她做的有用功是（ ）.

A.對(duì)桶所做的功

B.對(duì)水所做的功

C.對(duì)水和桶所做的功

D.對(duì)水、桶和人所做的功

8.滑雪運(yùn)動(dòng)員從山頂加速下滑的過程中，他的（ ）.

A.重力勢(shì)能增加，動(dòng)能增加

B.重力勢(shì)能減少，動(dòng)能減少

C.重力勢(shì)能增加，動(dòng)能減少

D.重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加

二、填空題

9.重20N的物體在5N的水平拉力作用下，10s內(nèi)沿水平地面前進(jìn)2m，則拉力做的功為 J，功率為 W；重力對(duì)物體做的功為 J.

10.某同學(xué)質(zhì)量是40kg，在2011年體育中考“1min跳繩”測(cè)試中，她每次起跳的高度約5cm，測(cè)試成績是150次，1min內(nèi)該同學(xué)克服自身重力做功約為 J，平均功率約為 W.（g=10N/kg）

11.如圖所示，貨物重400N，工人用滑輪組5s內(nèi)將貨物勻速提升2m，拉力F為250N，則此過程貨物上升的速度為

m/s，有用功為 J，滑輪組的機(jī)械效率為 ，拉力的功率為 W.

12.一個(gè)滑輪組經(jīng)改進(jìn)后提高了機(jī)械效率，用它把同一物體勻速提升同樣的高度，改進(jìn)后與改進(jìn)前相比較，所做的有用功 ，額外功 ，總功 .（選填“增大”“減小”或“不變”）

13.如圖所示，滑輪重小于物重（繩重、摩擦不計(jì)）.若使用圖中甲、乙兩個(gè)滑輪勻速提升相同的重物，則拉力F甲 F乙，機(jī)械效率η甲 η乙（選填“<”“=”或“>”）.

14.一跳傘運(yùn)動(dòng)員跳離飛機(jī)，當(dāng)降落傘張開后，他將勻速下降，此時(shí)他的重力勢(shì)能將 ，他的動(dòng)能將 ，機(jī)械能 .（選填“增大”“減小”或“不變”）

15.高空拋物現(xiàn)象被稱為“懸在城市上空的痛”.據(jù)報(bào)道：一個(gè)30g的雞蛋從18樓拋下來就可以砸破行人的頭骨，從25樓拋下可使人當(dāng)場(chǎng)死亡.由此可知，雞蛋的重力勢(shì)能與 有關(guān)，下落過程是將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為 .

三、解答題

16.小華為了探究物體動(dòng)能的大小與質(zhì)量、速度的關(guān)系，設(shè)計(jì)了如圖甲、乙所示的實(shí)驗(yàn).

實(shí)驗(yàn)甲：質(zhì)量相同的兩個(gè)小球，沿同一光滑弧形軌道分別從A處和B處開始向下運(yùn)動(dòng)，然后與放在水平面上的木塊相碰，木塊在水平面上移動(dòng)一段距離后靜止，如圖甲所示.

實(shí)驗(yàn)乙：質(zhì)量不同的兩個(gè)小球，沿同一光滑弧形軌道分別從A處開始向下運(yùn)動(dòng)，然后與放在水平面上的木塊相碰，木塊在水平面上移動(dòng)一段距離后靜止，如圖乙所示.

（1）要探究物體動(dòng)能的大小與速度的關(guān)系應(yīng)選用 圖.（選填“甲”或“乙”）

（2）甲、乙兩組實(shí)驗(yàn)分別可以得出的結(jié)論是① ；② .

（3）這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，利用 來比較物體的動(dòng)能大小.下列實(shí)例中與此實(shí)驗(yàn)方法相同的是 .（填編號(hào)）

A.認(rèn)識(shí)電流大小時(shí)，用水流進(jìn)行類比

B.用紅墨水在水中的擴(kuò)散現(xiàn)象來認(rèn)識(shí)分子是運(yùn)動(dòng)的

C.探究滑動(dòng)摩擦力與壓力的關(guān)系時(shí)，控制接觸面粗糙程度不變

D.在研究光的傳播路徑和方向時(shí)，引入光線

（4）實(shí)驗(yàn)乙中將質(zhì)量不同的兩個(gè)小球沿同一光滑弧形軌道分別從A處開始向下運(yùn)動(dòng)，目的是保證 相同.若水平面絕對(duì)光滑，木塊將 .

17.桑塔納汽車的質(zhì)量是1.6t，它以108km/h的速度在水平路面上勻速行駛20min，轎車受到的阻力是車重的0.1倍.求：（1）發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力；（2）發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功；（3）發(fā)動(dòng)機(jī)的功率.

18.如圖所示，拉力F=125N，在10s內(nèi)將重物勻速提升2m，滑輪組的機(jī)械效率是80%.

求：（1）繩子自由端移動(dòng)距離；（2）物體重力；（3）拉力F所做的功；（4）拉力F的功率.