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1、1 第十一章功和机械能知识总结 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 各物理量单位W ：J（焦耳） F：N（牛顿） S ：m （米）P： W （瓦特） t：s（秒） 4、国际单位：将Nm称为焦耳简称
2、焦，符号(J) 1J=1 Nm 把一个鸡蛋举高1m ，做的功大约是0.5 J 。 5、公式应用注意：分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力； 公式中的S 一定是在力的方向上通过的距离，且与力对应。 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：功的原理对于任何机械都适用。 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
3、、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。 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 理想斜面：斜面光滑（不计摩擦）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 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：功与做功所用时间之比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
4、： 1kW=10 3W 1MW=106 W 1 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s 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。 2 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 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。 一个物体“能够做功”，并不是一定“要做功”，也不是“正在做功”
5、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。 1、机械能 ：动能和势能统称为机械能。 （1）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。 （ 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
6、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。 2、动能和势能的转化 （1）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： 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。 3、动能与势能转化问题的分析 首先分析决定动能大小、重力势
7、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 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。 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 。 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，
8、滚摆每次上升高度减小，机械能转化为内能。 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。 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 动能 转化 转化 势能 弹性势能 重力势能 3 4、水能和风能的利用 5、水电站的工作原理： 利用高处的水落下时
9、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。 7、大坝为什么要设计成上窄下宽？ 由水压 pgh 在其他条件不变的情况下，液体的压强随深度的增加而增加，因此相比于大坝 上部而言，下部 就会受到更大的压力，因此下部比上部要宽。 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 4 第 1 节 功 【基础达标训练】 1、图 11.1-1 所示的几种情况中，人对物体做了功的是
10、（） A、静止的小车在拉力的作用下向前运动B、搬而未起 C、提着小桶在水平路上前进D、运动员将杠铃举起后停留的3 秒 2、下列过程，哪个情况小明对桶做了功（） A、小明提着桶站立不动B、小明提着桶水平移动 C、小明提着桶站在匀速水平运动的车厢内D、小明提着桶站在匀速向上运动的电梯内 3、小强同学沿教学楼的楼梯从一楼匀速上到三楼，该同学上楼做的功最接近（） A30000J B3000J C300J D30J 4、一个足球运动员用100N 的力踢一个重为5N 的足球，球离脚后在水平草地上向前滚动了30m。在球滚动的 过程中，运动员对足球做的功为（） A、3000J B、500J C、150J D、
11、0J 5、如图 11.1-2，装卸工人用沿斜面向上大小为200N 的推力，匀速将G=800N 的货物从斜面底端推上1m 高的 货车，下列分析正确的是（） A、此过程中，斜面对货物支持力做功0J B、此过程中，推力做功800J C、货柜受到的重力和斜面对货物的支持力二力平衡 D、货柜受到的重力和货物对斜面的压力二力平衡 6、如图 11.1-3 所示，两个滑梯高度相等，如果小玲分别从号直梯和号旋转滑梯上端滑到地面，小玲所受 重力做功分别为W1和 W2，则下列说法正确的是（） A、W1W2B、W1W2C、W1=W2D、无法比较 7、用水平拉力F 拉物体 A 在光滑水平面上沿力的方向移动距离s，拉力
12、F 做功为 W1；用 同样的力F 拉物体 A 在粗糙水平面上沿力的方向移动相同的距离s，拉力 F 做功为 W2，则 （） A、W1=W2B、W1W2C、W1W2D、条件不足，无法比较 第 2 节 功率 【基础达标训练】 1、 （不定项选择）关于功率的说法正确的是（） A做功快的机器，它的功率一定大 B做功多的机器，它的功率一定大 5 C做功多并且用的时间长的机器，它的功率一定大 D做功相同，所用时间短的机器功率一定大 2、速度是用路程和时间的比值来定义的（v=s/t ） ，物理学常用这种方法来定义物理量。下列物理量中所采用的 定义方法与速度不同的是（） A密度B压强 C功D功率 3、四个同学在
13、石峰公园进行登山比赛。如果规定功率最大者获胜，那么最后胜出者一定是（） A体重最大的一个B时间最短的一个C速度最大的一个D做功最快的一个 4、小明用相同的水平推力，分别使较重的A 物体沿较光滑的平面移动，较轻的B 物体沿较粗糙的平面移动， 若在相同的时间内移动相同的距离。则下列说法正确的是（） A小明对 A 物体做的功多B小明对B 物体做的功多 C小明推 A 物体时的功率小D小明推A、B 两物体时的功率相同 5、功率相等的两汽车，在相同的时间内匀速通过的路程之比为2：1，下列说法中错误的是（） A两车所做的功之比为2：1 B两车所做的功之比为1：1 C两车所受牵引力之比为1：2 D两车的速度之
14、比为2：1 6、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，并求出该小汽车牵 引力的功率。 第 3 节 动能和势能 【基础达标训练】 1、关于能，下列说法中正确的是（） A静止的物体不具有能B没有做功的物体不具有能 C具有能的物体一定在做功D能够做功的物体一定具有能 2、下列关于动能的说法，正确的是（） A运动的物体具有的能，叫动能B物体由于运动具有的能，叫动能 C物体甲的速度比
15、物体乙的大，甲的动能一定比乙的大D运动物体质量越大，所具有的动能一定越多 3、如图 11.3-1 所示，为我国某地的等高线图，若把同一个物体分别放在a 点和 b 点，则物体的重力势能（） A在 a 点时大B在 b 点时大 C在两点一样大D条件不足，无法判断 4、下列物体中不具有弹性势能的是（） A被压紧的弹簧B被撑杆跳运动员压弯的撑杆 C从拉弯的弓中射出的箭D形变的蹦床 5、如图 11.3-2 所示，运动员被弯曲的撑竿弹向高空，这说明弯曲的撑竿具有能，运动员因被弹高 而具有能。 6 6、小安站在0.5m/s 匀速上行的自动扶梯上，小稳站在0.7m/s 匀速下行的自动扶梯上。小安和小稳两人质量相
16、 等，小安上行中动能（选填“增加” 、 “不变”或“减少” ） 。某时刻她们的位置如图所示，此时刻小 安的重力势能小稳的重力势能。 （选填“大于” 、 “等于”、 “小于”） 。 7、如图 11.3-4 所示是小明探究“ 物体的重力势能大小与物体的质量和被举起的高 度是否有关 ” 所做三次实验的情景 （1）实验时通过观察来判断物体重力势能的大小 （ 2）为探究 “ 重力势能大小与物体被举起的高度是否有关” ，应选两组实 验，比较这两组实验，得到的结论是 （ 3）小明为了探究“ 重力势能大小与物体的质量是否有关” ，选择了乙和丙两组实验，你认为他的选择是 （选填“正确”或“错误”）的，你的理由是
17、 第 4 节 机械能及其转化 【基础达标训练】 1 、如图 11.4-1 是“天宫一号”飞行器运行轨道的示意图；若“天宫一号”飞行器沿椭圆轨道绕地球运行的过 程中机械能守恒，则它从远地点向近地点运行的过程中（） A引力势能增加、动能减小B引力势能减小、动能增加 C引力势能增加、动能增加D引力势能不变、动能不变 2、如图所示，运动员射箭时用力将弓拉开，在放开箭的瞬间，弓的转化为箭的，箭在空中向上飞行的过程 中，箭的增大以下说法正确的是（） A弹性势能动能重力势能B重力势能动能弹性势能 C弹性势能动能动能D动能弹性势能重力势能 3、小明去商场购物，自动扶梯把他从一楼匀速送到二楼的过程中，他的（）
18、A动能减小B势能不变C机械能增大D机械能不变 4、下列自然灾害造成的破坏中，主要与机械能有关的是（） A大水淹死了庄稼B大火烧毁了楼房C瘟疫造成的死亡D海啸带来的灾难 5、如图所示的四个过程中，物体的机械能逐渐增大的是（） A竖直向上抛出的小球B加速起飞的歼击机 C自由下落的小球D水平路面上匀速行驶的汽车 7 全章测试题 时间： 90 分钟满分： 100 分 一、选择题： （3 分 14=42 分） 1、某中学进行大扫除，同学们都忙得热火朝天，满头大汗，其中并没有对物体做功的是（） A小玉用力把水桶提起 B小园端着水盆走进教室 C小浩用抹布擦玻璃 D小华把凳子倒放在课桌上 2、下列单位中不是能
19、的单位的是（） AW?s BJ CJ/s DN?m 3、一个人先后用同样大小的力F 将不同质量的物体分 别在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向 移动相同的距离S （如图 1 所示） ，该力在这三个过程中 所做的功分别为W1、W2、W3，关于它们之间的大小关 系说法正确的是（） AW1W2 W3BW1W2=W3 CW1=W2=W3 DW1=W2 W3 4、如图 2 所示，要粗测小明同学做“引体向上”时的功率下面所列的物理量中，不需要 测量的是（） A他的质量B单杠的高度 C每次身体上升的高度D做“引体向上”的时间 5、汽车上坡时，驾驶员要换成低档，以减小汽车的行驶速度，这样做的目的是（
20、） A安全B减小汽车的功率C省油D增加爬坡的牵引力 6、根据能的概念，下面哪个说法是正确的（） A一个弹簧的质量越大，它的势能就越多 B一个物体能够做功，这个物体就具有能 C因为子弹的速度大于火车的速度，所以子弹的动能大于火车的动能 D因为天空中一滴雨的高度比被举高的夯要高，所以这滴雨的势能大于夯的势能 7、关于能量的概念，下列说法正确的是（） A悬挂着的物体，由于没有做功，所以没有能量B速度相同的物体，其动能一定相同 C同一高度的物体，其重力势能一定相同D绷紧的弓能射出去箭，所以具有能 8、 、体积相等的实心铜球和铅球，放在同一高度，则（） A铜球具有的重力势能大B铅球具有的重力势能大 C铅
21、球和铜球的重力势能相等D条件不足，无法判断 9、如图 3 所示，小明在玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性 势能的变化是（） A.重力势能减小，弹性势能增大B.重力势能增大，弹性势能增大 C.重力势能减小，弹性势能减小D.重力势能增大，弹性势能减小 10、一辆汽车做直线运动，t1s 末关闭发动机，t2s 末静止，其v-t 图像如图4 所示。图中 ，若汽车牵引力 做功为 W，平均功率为P，汽车加速过程和减速过程中克服摩擦力做功分别为W1和 W2、平均功率分别为P1、 P2，则下列判断错误的是（ ） AW=W1+W2BW1W2CP=P1DP1=P2 11、如
22、图 5 所示为小球在地面弹跳的频闪照片。根据此图，以下分 析正确的是（） A小球在下落时，它的重力势能减小，动能不变 B小球在上升时，它的重力势能减小，动能减小 C小球在弹跳过程中，它的高度下降，机械能减小 D小球在弹跳过程中，它的高度下降，机械能不变 8 12、如图 6 所示，小球由静止开始沿光滑的斜面下滑，经过B、C 两位置时具有相同的（） A速度B动能C重力势能D机械能 13、物块从光滑曲面上P 点自由滑下，通过粗糙的静止水平传送带后落到地面上的Q 点。 若传送带的皮带轮沿逆时针方向匀速转动，使传送带随之运动，如图7 所示，物块仍从P 点自由滑下，则（） A.物块有可能落不到地面上B.物
23、块将仍落在Q 点 C.物块将会落在Q 点的左边D.物块将会落在Q 点的右边 14、 （不定项选择）粗糙斜面高度为h，长为 L，用沿斜面向上的力把重为G 的物体 由斜面底端匀速拉到斜面顶端的过程中，拉力做的功为W，则（） A拉力大小为Gh/L B拉力大小为W/L C物体所受摩擦力大小为（W-Gh）/L D物体所受摩擦力大小为（W-GL ）/h 二、填空题： （每空 2 分, 共 20 分） 15、人们常常利用物体具有各种形式的机械能来做功，如：机械手表里拧紧的发条 具有能，可以带动小齿轮和指针转动；风具有能，可以推动帆船航行；打桩机举高的重锤具有 能，可以完成打桩工作。 16、高空抛物现象被称为
24、“悬在城市上空的痛”。据报道：一个30g 的鸡蛋从18 楼抛下来就可以砸破行人的头 骨，从 25 楼抛下可使人当场死亡。由此可知，鸡蛋的重力势能与_有关，下落过程是将重力势能转化 为 _。 17、如图 8 所示， a、 b 为竖直向上抛出的小石块在上升过程中动能和重力势能随高度变 化的两条图线（不计空气阻力），其中是动能高度关系图线，小石块上升的最 大高度为 m，小石块在最高点时的机械能为 J 。 18、下表给出了一头牛慢行和一名中学生百米赛跑时的一些数据： 物体质量 m/kg 速度 v/ms -1 动能 E/J 牛约 600 约 0.5 约 75 中学生约 50 约 6 约 900 分析以上
25、数据，可以看出，对物体的动能大小影响较大的因素是。你这样判断的依据 是。 三、综合应用题： （6 分+6 分+4 分 +6 分+10 分+10 分 =38 分） 19、小红通过下面的实验，如图9 所示研究“重力势能的大小跟哪些因素有关”的问题。 （1）实验 1：让一个铁球从不同高处落到沙坑中（如图甲），观察到铁球下落的高度越高， 沙面下陷得越深。通过实验可初步推测：质量相同，越高，重力势能越。 （ 2）实验：让体积相同、质量不同的两个球从相同高度落到沙坑中（如图乙），观察到 质量越大的球使沙面下陷得越深。通过实验可初步推测：高度相同，越大，重 力势能越。 （ 3）由上述实验结果，你能归纳出重力
26、势能的大小跟哪些因素有关吗？ 20、利用如图装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。将小球 A、B 分别拉到与竖直方向成一定角度的 位置，然后都由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，将与静止在水平面上的木块C 发生碰撞，木块都会在水 平面上滑行一定距离后停止。图 10 中的摆长L 都相同， 12，球 A、B 的质量分别为mA、mB， （mAmB） 。 9 （ l）如图甲、乙所示，同时释放A、B，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置。这表明两 小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球的无关。 （ 2）如图甲、乙所示，观察到B 球能将木块c 撞得更远由此可得出结论：。 （ 3）图乙
27、中小球B 到达竖直位置时的速度（填“大于”、 “小于”或“等于” ）题图丙中小球B 到达竖 直 位 置 时 的 速 度 。 如 题 图 乙 、 丙 所 示 ， 图 丙 中 木 块C滑 行 得 更 远 些 ， 由 此 可 得 出 结 论：。 21、如图 11 是某轻轨车站的设计方案示意图，该图表明与站台前后连接的轨道都有一个小坡度，请你说明这种 设计可以节能的理由。 22、用 60 N 的水平推力推着某物体在水平地面上做匀速直线运动，4 s 内通过的路程是8 m。则在这段时间内： (1)物体运动的速度是多大？(2)推力做了多少功？(3)推力做功的功率是多大？ 23、如图 12 所示是型汽车，下表
28、列出的是有关它的部分数据： 求： （1）该车静止在水平地面上时，对地面的压强多大？ （2）假设该汽车在水平路面上以额定功率匀速直线行驶，速度为 90km/h。请计算该车10min 内牵引力所做 的功和汽车受到的阻力。（ g=10N/kg ） 10 第一节功【参考答案】 基础达标训练：1、A 2、D 3、B 4、D 5、A 6、C 7、A 第二节功率【参考答案】 基础达标训练：1、AD 2、 C 3、D 4、D 5、A 6、 （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 ； （2）汽车行驶的距离： s=vt=m/s 600s=18000m， 牵引力
29、在10min 内所做的功：W=Fs=2000N 18000m=3.6107J； （3）根据功率公式P=，做功公式W=Fs，速度公式v=得， 进行推导就会得出P=Fv 所以 P=Fv=2000N m/s =610 4W 第三节动能和势能【参考答案】 基础达标训练：1、D 2、B 3、A 4、C 5、弹性势重力势6、不变小于 7、 （1）桌腿陷入沙中的深度 （2）甲、乙在物体质量相同的情况下，物体被举起的高度越高，重力势能就越大 （3）错误没有控制金属块的高度相同 第四节机械能及其转化【参考答案】 基础达标训练：1、B 2、A 3、C 4、D 5、B 单元测试【参考答案】 1、B 2 、 C 3
30、、C 4 、B 5 、D 6 、B 7 、D 8 、A 9 、 A 10 、 C 11、C 12 、D 13 、B 14 、BC 15、弹性势动重力势 16 、所处的高度动能 17 、a 4 2 18、速度中学生的质量是牛的1/12 ，而速度是牛的12 倍，此时中学生的动能反而是牛的12 倍，所以速度 对动能的影响大 19、 （1）高度大（2）质量大（3）质量高度 20、 （1）质量 （2）物体动能的大小与物体的质量有关，速度相同的条件下，质量越大的物体具有的动能越大 （3）小于物体动能的大小与物体的速度有关，在质量相同的条件下，速度越大的物体具有的动能越大 21、列车进站时由于惯性冲上坡形站
31、台，将动能转化为重力势能，出站时由于重力作用滑下坡形站台，将重力 势能转化为动能，达到节约能源的目的 22、 （） V=S/t =8m 4s=2m/s （） W=Fs=60N 8m=480J （） P=W/t=480J/4s=120w 23、 （1）汽车在水平地面上的压力：F=G=mg=1200kg 10N/kg=12000N 汽车对地面的压强：P=F/S=12000N/ （440010 -4m2）=7.5104Pa （2）10min 牵引力做的功：W=Pt= 410 4W600s=2.4107J 10min 牵引力运动的距离：s=vt=90km/h （ 1/6） h=15km=15000m 汽车受到的牵引力：F 牵=W/s=2.4 10 7J/1.5104m=1.6103N 汽车做匀速直接运动，由二力平衡知f=F 牵=1.610 3N 11