21、功和机械能复习导学案

功和机械能 基础知识过关

1、做功的两个必要因素：一是作用在物体上的____；二是受力物体在该力的_____上移动的_____。 2、W=FS W代表____，单位是____（J）；F代表____，单位是______（N）；S代表_____，单位是_____ （m）；1J=1N·m

3、功的原理：使用任何机械都________。

4、利用机械做功时，对人们有用的那部分功叫做_____功。

5、机械工作时，总是存在摩擦，以及机械自身重力作用而不得不做的功叫_____功。 6、有用功和与额外功之和叫做_____。

7、有用功和总功的_____叫做机械效率。η=W有/W总。机械效率永远小于____。 8、斜面的η=_______；滑轮组的η=Gh/FS=_______；起重机的η=_______。 9、提高机械效率的方法：改进结构，使它更合理、更轻巧，定时润滑，减小______。 10、功率是表示物体_______的物理量。P=____

P代表____，单位是____（W）；W代表_____，单

位是______（J）；t代表______，单位是_____（S）。

11、物体由于______而具有的能叫动能。_____越大，_____越大，则物体的动能就越大。 12、物体由于_____而具有的能叫重力势能。物体被举得越___，____越大，重力势能越大。 13、物体由于______而具有的能叫弹性势能。弹性形变越____，弹性势能就越___。 14、重力势能和弹性势能统称为____能。 15、动能和势能之和称为______能。

16、动能和势能可以相互____；如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和_____。

典型例题讲解

考点一、功

例1．下列关于力做功的说法，正确的是（ ）

A.人提着箱子站在地上不动，手的拉力对箱子没有做功例如

B.一辆静止的汽车，工人用很大的力也推不动它，推力对汽车做了功。 C.汽车在水平公路上匀速行驶，汽车所受的重力对汽车做功

D. 小宁踢球，球离开脚后飞出了10m远，球飞出10m远的过程中，小宁做了功

解析：做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在这个力的方向上移动的距离。这两个因素缺一不可。

1

答案：A

不做功的三种情况：（1）缺力无功：在运动方向上不受力或由于惯性而运动；

（2）缺距离无功：受平衡力作用，物体没有运动；

（3）垂直无功：受到的力与物体移动距离方向相互垂直，这力对物体

不做功；

例2．下列说法正确的是（ ）

A.省距离的机械一定费力，但可以省功 B.省力的机械可以省功，但一定费距离 C.省距离的机械一定省力，但不省功 D.省力的机械一定费距离，但不省功

解析：本题是常见易错题型。易错选A和B，出错原因：忽略功的原理。 省距离的机械一定费力，费距离的机械一定省力，但使用任何机械都不省功。 答案：D

总结归纳：使用机械的目的有时是为了省力，有时是为了省距离，有时是为了方便，但是使用任何机械都不省功。

例3.磁悬浮列车是一种新型交通工具，列车受到磁力作用而浮起，使列车与轨道间的摩擦力减小到零，某磁悬浮列车线路长是30km,单向运行时间440s。 （1）求列车单向运行的平均速度是多少。

（2）假设一节车厢总质量是20t，磁悬浮列车行驶时，强大的磁力使车厢匀速上升10mm，求上升过程中磁力对该车厢做的功是多少。（取10N/kg）

解析：已知列车运行的路程和运行的时间，利用公式v=s/t可求得平均速度；由于在此力的作用下，列车车厢是匀速上升，故磁力与列车车厢的重力是一对平衡力，即F=G，利用W＝Fs=Gh即可求出磁力对车厢做的功。

答案：⑴ 68 m/s ⑵ 2000 J

计算应注意： 同时性 同一性 同向性 统一性 F和s同时发生 F和s对应同一个物体 F和s方向一致 F、 s、W单位分别是N、m、J

考点二、机械效率

2

例4.用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组提升同一重物，不计绳子与滑轮的摩擦（ ）

A.甲较省力且机械效率高 B.乙较省力且机械效率高

C.两个滑轮组省力程度不同，机械效率相同 D.两个滑轮组省力程度相同，机械效率不同

甲 乙

解析：本题是常见易错题型。易错选B，错解原因：对影响机械效率的因素产生混淆。

机械是否省力由滑轮组所提重物和绕滑轮的绳的股数所决定的。本题中滑轮组所提重物相同，绕滑轮的绳的股数不同，因此乙较省力，即两滑轮组省力程度不同；机械效率的高低与机械是否省力、是否省距离、滑轮组绳子的绕法、物体提升的高度无关，本题中滑轮组所提重物相同，因此机械效率相同。 答案：C

总结归纳：机械效率由有用功和总功两个因素决定，分析机械效率高低时不能只考虑一个因素。 ①当总功一定时，机械所做的有用功越多，或额外功越少，机械效率就越高。 ②当有用功一定时，机械所做的总功越少，或额外功越少，机械效率就越高。

③当额外功一定时，机械所做的总功越多，有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率就越高。

例5.如图是小明同学探究斜面机械率跟什么因素有关的实验装置。实验时他用弹簧测力计拉着同一物块沿粗糙程度相同的斜面向上做匀速直线运动。实验的部分数据如下： 实验 次数 1 2 3 斜面的 倾斜程度 较缓 较陡 最陡 物块重量 斜面高度 沿斜面拉力 斜面长 机械效率 G/N 10 10 10 h/m[] 0.1 0.3 0.5 F/N 5.0 6.7 8.4 s/m 1 1 1 45％ 60％ （1）小明探究的是斜面的机械效率跟 的关系。在第1次实验中，斜面的机械效为 ，物块和斜面的内能增加了约 J。

（2）分析表格中数据可以得出结论：在斜面粗糙程度相同时，斜面越陡，

机械效率越 。若要探究斜面机械效率跟斜面的粗糙程度的关系，应保持 不变。

解析：本实验是利用“控制斜面与物体的接触面材料,改变斜面倾斜程度”来探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度有何关系的。

答案：⑴斜面的倾斜程度 20％ 4 ⑵高 斜面的倾斜程度

3

总结归纳：斜面的机械效率与斜面的粗糙程度和斜面的倾斜程度有关。斜面的粗糙程度相同时，斜倾斜程度越大，机械效率越高；斜面倾斜程度相同时，斜面越光滑，机械效率越高。

考点三、功率

例6． 如图所示是甲、乙两物体做功与所需时间的图像，由图W/J 可知，甲物体的功率P

甲与乙物体的功率P乙相比是（ ）

甲 W甲 A. P甲>P乙 B. P甲

乙 C. P甲=P乙 D.无法确定

W乙 解析：解决此类问题的关键是搞清图像中横轴和纵轴表示的物0 t1 t2 t/s

理量。由图像可以看出，在相同时间t1内，甲物体做功比乙物体做功多，即WW甲>W乙,根据功率公式P?t可知P甲>P乙。 答案：A

总结归纳：1.功率只反映做功的快慢，不能反映做功的多少。

2.功率是由时间和功这两个因素决定的，不能只看一个因素。

：

考点四、机械能

例7．下列物体中，既有动能又有势能的是（ ）

A.被压瘪的皮球 B.正在上升的气球 C.被举着的杠铃 D.在平地上滚动的足球 解析：被压瘪的皮球具有弹性势能,不符合题意;

正在上升的气球，既运动，又有一定的高度，既具有动能，又具有重力势能,B符合题意； 被举高的杠铃，由于被举高，具有重力势能，C不符合题意； 平地上滚动的足球，具有动能，D不符合题意。 答案：B

例8．下列说法正确的是（ ）

A.质量不同的运动物体，质量大的动能一定大 B.只要物体发生了形变，它一定具有弹性势能 C.同一物体运动速度越大，它具有的动能就越大 D.日夜奔流的河水只有动能没有势能

解析：动能大小与质量和速度有关，不能只凭其中一个因素判断，A项错误；

4

发生形变必须在弹性范围以内，才能具有弹性势能，B项错误； 同一物体质量一定，速度越大，它具有的动能就越大，C项正确； 河水流动具有落差，所以有动能也有势能，D项错误。 答案：C

例9．滑雪运动员从山顶加速下滑的过程中，他的（ ）

A.重力势能增加，动能增加 B.重力势能减少，动能减少 C.重力势能增加，动能减少 D.重力势能减少，动能增加

解析：滑雪运动员从山顶加速下滑的过程中，运动员的质量不变，速度增大，动能增大；高度减小，

重力势能减小。

答案：D

例10.撑竿跳高是一项技术性很强的体育运动，完整的过程可以简化成如图所示的三个阶段：持竿助跑、撑竿起跳上升、越杆下落。到达最高点的过程中是动能和 转化为 ；下落过程中 能逐渐增加。

持竿助跑

撑竿起跳上升 越杆下落

解析：撑竿起跳阶段的运动员离地面越来越远，故他的重力势能在增加。 答案：弹性势能 重力势能 动

例11．小红猜想动能的大小可能与物体质量和运动速度有关，于是设计了如图甲、乙所示的实验，探究动能的大小与哪些因素有关．

（1）让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面分别从A处和B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图甲所示。

（2）让不同质量的两个小球沿同一光滑斜面分别从B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示。上述甲、乙两组实验中：①乙图中让不同质量的两个

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压强和浮力课堂小测答案：

1、D 2、A 3、D 4、C 5、B 6、B 7、D 8、受力面积 压强 9、4.5 ； 900 10、7.21×107 Pa 不变 11、（1）形变程度 （2）乙丙 甲乙 （3）压强 12、（1）越大 （2）①a ②2.7 2.7×103 （3）器材：金属圆柱体、弹簧测力计、烧杯、水、盐水、细线 步骤：①用细线拴住金属圆柱体，悬挂在弹簧测力计下。 ②将金属圆柱体完全浸没在清水中，读出此时弹簧测力计的示数F1。 ③将金属圆柱体完全浸没在盐水中，读出此时弹簧测力计的示数F2。 ④比较F1和F2的大小，分析 得出物体所受浮力的大小是否与液体密度有关。 13、人仰躺在“席梦思”床上的压强：P=F／S P1=F／S1= G／S1 =(60N×10 N/ kg)／0.3㎡=2×10Pa 经计算，P1=2×10Pa,由题知：P=6×10Pa 因P1﹤ P，所以，人睡在“席梦思”床上更舒服一些 14、 2.5；10-50hN

3

3

3

压强和浮力课后作业答案：

1、A 2、B 3、C 4、C 5、C 6、A 7、D 8、C 9、A 10、20 沉在水底 11、5 ；平衡力 12、（1）排尽筒内的空气 （2）FL/V （3）偏小 （4）甲；拉动乙注射器扬需的力超过弹簧测力计的量程 13、受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显。丁 14、（1）h=vt==0.6m/s×100×60s=3600m （2）F=G排=ρ海水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×30m3=3.0×105N （3）P=ρ海水gh=1×103kg/m3×10N/kg×5000m=5×107Pa -

功和机械能课堂小测答案：

1、D 2、B 3、D 4、C 5、D 6、大；小；先变小后变大 7、1×10

﹣4

1×10

﹣5

8、（1）增大（2）

汽车超速行驶时，因速度较大，比正常行驶时的动能大，当发生车祸时，动能的变化量较大，所以伤亡会更严重。 9、（1）刻度尺（2）①接触面粗糙程度；物块重；斜面倾斜程度 ②71% 10、解：（1）改变作用力的方向． （2）材料的重力G=mg=100kg×10N/kg=1000N，对地面的压力就等于材料的重力，F=G=1000N，材料对地面的压强P==W=Pt=1500w×10s=15000J．速度为v==

=2000Pa． （3）已知工作时间t=10s；消耗的电能是=0.9m/s． （4）W=Gh=1000N×6m=6000J． 11、（1）货物

对地面的压力：F压=G=mg=2×103kg×10N/kg=2×104N， 货物对地面的压强：p=F压 /s =2×104N/0.5m2 =4×104Pa． （2）由杠杆平衡条件可得：OA×mg=OB×m0g， 所以m0=OA×m /OB =12m×2×103kg 4m =6×103kg； （3）由图可知滑轮组绳子的有效股数为3，绳端移动的距离：s=nh=3×10m=30m， 拉力：F=¨（G物+G动）=

1n1×（2×103kg+100kg）×10N/kg=7000N， 拉力做的功：W=Fs=7000N×30m=2.1×3105J， 做功时间：t=W/P =2.1×105J/6000W =35s．

功和机械能课后作业答案：

11

（9题图）

1、D 2、C 3、B 4、B 5、B 6、D 7、54；72 8、重力势能 动能 动能 重力势能 动 重力势能 重力势能 动 9、（1）大；高．

（2）①最省力的绕法是与动滑轮相连的绳子有3段，如下图所示： ②结合测量斜面机械效率的思路，故测量滑轮组机械效率的记录表格如下：

实验次数 重力G/N 提升高度h/m 拉力F/N 绳子自由端移动距离S/m 有用功W有/J 总功W总/J 机械效率η 1 2 3

10、（１）速度、动能 （2）速度、质量（3）控制变量法 11、（1）13t (2）4.5×106J （3）超载后，汽车的的惯性增大，不易停车，易翻车。12、（1）4.5×10N （2）4.0×10N （3）6.0×10W

4

3

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