初中物理第十一章功和机械能知识点复习.docx
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初中物理第十一章功和机械能知识点复习
第十一章功和机械能
一、功
1、做功的两个必要因素:
(1)作用在物体上的力;
(2)物体在力的方向上通过的距离。
2、不做功的三种情况:
(1)有力无距离:
“劳而无功”之一,如搬石头未搬动;
(2)有力,也有距离,但力的方向和距离垂直:
“劳而无功”之二,如手提水桶在水平面上走动。
(3)有距离无力:
(“不劳无功”),如物体在光滑平面上自由滑动,足球踢一脚后运动;
3、功的计算:
物体上的力与力的方向上通过距离的乘积。
公式W=FS=Pt
各量单位—W:
J(焦耳)F:
N(牛顿)S:
m(米)P:
W(瓦特)t:
s(秒)
4、国际单位:
将N·m称为焦耳简称焦,符号(J)1J=1N·m
把一个鸡蛋举高1m,做的功大约是J。
5、公式应用注意:
①分清哪个力对物体做功,计算时F就是这个力;
②公式中的S一定是在力的方向上通过的距离,且与力对应。
③功的单位“焦”(1牛·米=1焦)。
6、常见的功:
克服重力做功:
W=Gh克服阻力(摩擦力)做功:
W=fs
二、功的原理:
使用任何机械都不省功
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。
2、说明:
①功的原理对于任何机械都适用。
②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。
③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。
④对于理想机械(忽略摩擦和机械本身的重力):
人做的功(FS)=直接用手对重物所做的功(Gh)
3、应用:
斜面
①理想斜面:
斜面光滑(不计摩擦)②理想斜面遵从功的原理
③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
④实际斜面:
斜面粗糙(考虑摩擦)
若斜面与物体间的摩擦为f,则:
FL=fL+Gh;这样F做功FL就大于直接对物体做功Gh。
三、功率:
单位时间内做的功—P(单位:
W)
1、公式:
2、单位:
瓦特,简称瓦,符号W,常用单位kW,MW,马力
换算:
1kW=103W1MW=106W1马力=735W
3、物理意义:
表示做功快慢的物理量(与机械效率无关)。
某小轿车功率66kW,它表示:
小轿车1s内做功66000J
4、机械中的功率
5、功率和机械效率是两个不同的概念。
他们之间没有可比性。
(1)功率表示做功的快慢,即单位时间内完成的功;
(2)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。
四、机械能
能量:
一个物体能够做功,我们就说这个物体具有能
①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。
②一个物体“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。
机
械
能
势能
重力
势能
定义:
物体由于被举高而具有的能量
决定其大小的因素:
物体质量越大、举得越高(高度),重力势能就越大
弹性
势能
定义:
发生弹性形变的物体具有的能量
决定其大小的因素:
物体弹性形变越大、弹性势能就越大
动能
定义:
物体由于运动而具有的能量
决定其大小的因素:
物体速度越大、质量越大,动能就越大
1、机械能:
动能和势能统称为机械能。
(1)理解
①有动能的物体具有机械能;
②有势能的物体具有机械能;
③同时具有动能和势能的物体具有机械能。
(2)探究决定动能大小的因素
a、猜想:
动能大小与物体质量和速度有关;
b、实验研究—研究对象:
小钢球方法:
控制变量法
c、如何判断动能大小看小钢球能推动木快做功的多少;
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同高度滚下;
d、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,质量越大动能也越大。
动能
转化
转化
势能
弹性势能
重力势能
2、动能和势能的转化
(1)动能和重力势能间的转化规律:
①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;
②质量一定的物体,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;
(2)动能与弹性势能间的转化规律:
①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;
②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。
3、动能与势能转化问题的分析
①首先分析决定动能大小、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——质量,速度,高度,弹性形变
②机械能守恒:
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。
③人造地球卫星的运动,近地点动能(速度)最大,势能最小;远地点势能最大,动能(速度)最小,近地点向远地点运动时,动能转化为势能,远地点向近地点运动,势能转化为动能,整个过程机械能守恒。
④滚摆上升下落过程中,如果不计空气阻力,机械能守恒。
上升动能转化为重力势能,下降重力势能转化为动能,最低点速度最大,动能最大,最高点重力势能最大,动能最小,下降过程反之。
考虑空气阻力,滚摆每次上升高度减小,机械能转化为内能。
⑤题目中如果有“在光滑斜面上滑动”,“光滑”表示不计摩擦,没有能量损失,此时机械能守恒。
4、水能和风能的利用
机械能的天然资源
风能
水能
拦河筑坝
海水潮汐
直接做功
发电
5、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。
6、水电站修筑拦河大坝的目的是什么
水电站修筑拦河大坝是为了提高水位,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。
例题:
如图1所示的生活用具,在使用中属于费力杠杆的是()
D.食品夹
A.钢丝钳
B.扳手
C.核桃钳
图1
如图所示,用下列装置提升同一重物,若每个滑轮重相同,不计摩擦,则机械效率最高的装置是()
F4
D
F3
C
F2
B
F1
A
图6
如图6所示,向漏斗吹气乒乓球被吸起。
这个现象说明
A.空气的的流速减小,压强增大
B.空气的的流速减小,压强减小
C.空气的的流速增大,压强增大
图6
D.空气的的流速增大,压强减小
图7
a
b
c
如图7所示,装有水的容器静止在斜面上,其底部a、b、c三处受到水的压强分别为pa、pb、pc,则以下判断正确的是()
A.pa=pb=pcB.pa<pb<pc
c
a
b
C.pa>pb>pcD.pa>pb=pc
如图8所示,容器装有水,其底部a、b、c三处受到水的压强分别为pa、pb、pc,则以
下判断正确的是(c)
>pb>pc<pb<pc=pb=pc>pb=pc
图5
图5所示的试管内装一定量的水,当试管竖直放置时,水对管底的压
强为P1;当管倾斜放置时,水对管底的压强为P2,比较P1、P2的大小,
则:
A.P1
如图6所示的情景中,关于力对杯子做功的描述正确的是
下列关于大气压的说法中正确的是()
A.大气压的数值总是不变的
B.在其他条件相同时,海拔高度越高,大气压的值越小
C.做托里拆利实验时,换用粗细不同的玻璃管做实验,测量结果不同
D.大气压的数值与天气无关
下列关于能量转化的叙述中,正确的是()
A.电动机将机械能转化为电能B.发电机将电能转化为机械能
C.汽油机将机械能转化为内能D.干电池将化学能转化为电能
第7题图
如图所示,保持杠杆在水平位置平衡,在其他条件不变的情况下,下列操作能使弹簧测力计示数变大的是()
A.减少钩码的个数
B.将钩码悬挂点的位置向右移
C.保持拉力方向不变,将弹簧测力计向右移
D.保持弹簧测力计悬挂点的位置不变,使其向右倾斜
在水平地面上有一长方体木箱。
小林用水平推力F把木箱向前推动,如图12甲所示。
此过程中,推力F随时间t的变化情况如图12乙所示,木块前进的速度v的大小随时间t的变化情况如图12丙所示,则从3s至5s内,推力对木块所做的功J,第2秒木块受到的合力为N。
小宇用如图所示的装置探究“动能的大小与什么因素有关”的实验步骤如下:
(1)将质量为m的小球从光滑斜面上的A处静止释放,滚下后与放在水平面上的木块相碰,木块在水平面上移动一段
距离后静止,如图甲所示。
(2)将质量为m的小球从光滑斜面上的B处静止释放,滚下后与放在水平面上的木块相碰,木块在水平面上移动一段距离后静止,如
图乙所示。
(3)将质量为2m的小球
从光滑斜面上的B处静止释放,滚下后与放在水平面上的木块相碰,木块在水平面上移动一段距离后静止,如图丙所示。
根据上述三次实验,回答下列问题:
①实验中小球动能的大小是通过观察比较 反映出来的,这里用到了物理学研究问题的一种 方法(选填“直接测量”、“放大”或“转化”);
②为了探究动能的大小与物体运动速度的关系,应选用两个图来分析,并由此得出的实验结论是;
③分析乙、丙两图,得到的实验结论是 ;其中小球在光滑斜面上从B处滚到底端的过程中,小球的能转化为能。
32.如图25所示的泉州湾大桥于2015年5月12日正式通车,其跨海大桥长,最高限速100km/h,若某小汽车以最高限速在此桥上匀速行驶时,受到的阻力为2000N,乘员的平均质量为60kg,小汽车的部分参数如右表,求:
(1)小汽车以最高限速匀速通过此桥的时间。
(2)小汽车满载时对水平地面的压强。
(3)小汽车匀速通过此桥的过程中,牵引力所做的功。
图26
.如图26所示为我国首辆“玉兔号”月球车。
登月前,在水平地面上进行了测试,月球车匀速直线行驶180m用时60min,若车的质量为140kg,受到地面的摩擦阻力为500N,网状轮子与地面接触的总面积为0.02m2。
求:
(1)月球车受到的重力;
(2)月球车对水平地面的压强;
(3)月球车在测试过程中的功率。
(1)G=mg=140kg×10N/kg=1400N(2分)
(2)p=
=
=
=7×104Pa(2分)
(3)W=Fs=fs=500N×180m=9×104J(1分)
P=
=
=25W(1分)
答:
月球车受到的重力是1400N;月球车对水平地面的压强为7×104Pa;月球车在测试过程中的功率为25W。
质量为50kg的何勇同学,在一次爬杆比赛中,用12s爬到了5m高的杆顶:
(1)何勇受到的重力是多少
(2)何勇爬杆过程中做了多少功功率多大
(1)
(2)
小宇帮助邻居李奶奶将一袋重100N的米背上12m高的五楼,共用时间120s.求:
(1)小宇对这袋米做的功;
(2)小宇对这袋米做功的功率.
美国研制出“会飞的汽车”,其车身和一般汽车相似,但车门多了两个可折叠的翅膀,在陆地行驶时,翅膀折叠,在空中飞行时,翅膀张开。
汽车的质量为600kg,地面最大行驶速度可达150km/h,轮胎与地面接触的总面积约为m2,空中最大飞行速度可达200km/h,发动机功率为75kW。
问:
(1)该汽车在地面以最大行驶速度匀速行驶h,通过的距离是多少
(2)该汽车静止在水平地面上时,对地面的压强是多少
(3)若汽车在空中以最大飞行速度匀速飞行200km,汽车受到的牵引力是多少
(1)∵v=
∴汽车通过的距离s=vt=150km/h×=30km(3分)
(2)∵汽车静止在水平地面
∴F压=G=mg=600kg×10N/kg=6×103N
汽车对地面的压强是p=
=
=5×104Pa(4分)
(3)解法1:
t′=
=
=1h=3600s
∵P=
∴W=Pt′=×104W×3600s=×108J
∵W=F牵s′∴F牵=
=
=×102N(3分)
解法2:
∵P=
=
=F牵v′
∴F牵=
=
=×103N(3分)
答:
略
(7分)如图所示是中国渔政310海监船赴钓鱼岛进行维权.海监船满载排水量2580t,长108m,宽14m,船底深6m,续航力6000海里,最大航速可达每小时22海里(约40km/h).(海水密度取×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)满载时,海监船受到的浮力有多大
(2)海监船以18km/h的速度匀速航行10小时,巡航的路程为多少km若巡航时海水阻力为×106N,则这一过程中船的推进力所做的功为多少
解:
(1)∵m排=2580t=×106kg,
∴排开水的重力为:
G排=m排g=×106kg×10N/kg=×107N,
则船受到的浮力F浮=G排=×107N.
(2)∵v=
,
∴海监船巡航的路程为:
s=vt=18km/h×10h=180km,
∵船匀速行驶,
∴F=f=×106N,
船的推进力所做的功:
W=FS=×106N××105m=×1011J.
答:
(1)满载时,海监船受到的浮力为×107N.
(2)海监船以18km/h的速度匀速航行10小时,巡航的路程为180km;
若巡航时海水阻力为×106N,则这一过程中船的推进力所做的功为×1011J.
质量为的某型号轿车发动机的额定功率为6×104W,汽车在额定功率下沿水平路面匀速行驶时,受到的阻力是车重的倍。
(g取10N/kg)求:
⑴发动机所提供的牵引力大小;
⑵轿车匀速行驶时速度的大小;
⑶轿车匀速行驶5min牵引力做的功。
在一个闯关游戏中,需要把相同的正方体叠放起来,正方体边长为a,由密度为ρ的材料制成,质量分布均匀,如图15所示。
(g为已知,推导过程及结果无需带单位。
)
(1)某选手用水平力推正方体,但未推动,这时的推力_______(填“大于”、“小于”或“等于”)地面对正方体的摩擦力,理由是___________________________________。
(2)请推导出该正方体水平放置时对地面的压强。
(3)某选手在时间t内把地面上另外两个相同的正方体叠放在第一个正方体上面,如图16所示。
请推导出该选手在叠放这两个正方体过程中,克服正方体重力做功的功率。
质量为3t的小型载重汽车,额定功率为100kW,车上装有6t的砂石。
汽车先以10m/s的速度在乎直公路上以20kW的功率匀速行驶了l0min,消耗汽油
,然后又以额定功率用了2min的时间,将砂石从山坡底运送到50m高的坡顶施工现场。
g取10N/kg。
试问:
(1)的汽油完全燃烧放出的热量为多少(已知汽油的热值为×l07J/kg)
(2
)汽车在平直公路上匀速行驶时,受到的阻力为多少
(3)汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率是多少
(1)(2分)汽油放出的热量Q=mq=××l07J/kg=×l07J
(2)(3分)汽车匀速行驶时牵引力做的功W=Pt=20×l03W×600s=×107J
由功的计算公式,可得牵引力F=
=2000N
由于汽车做匀速运动,则受到的阻力f=F=2000N
(3)(3分)有用功W有=mgh=6×103kg×10N/kg×50m=3×106J
总功W总=P额t=l×l05W×2×60s=×l07J
则机械效率
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