中考物理第一轮复习 专题 功和机械能
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湖南省2023年中考备考物理一轮复习功和机械能练习题一、单选题1.(2022·湖南邵阳·统考一模)有一次多多和爸爸一起去爬山,已知多多受到的重力为450N,爸爸受到的重力为700N,他们爬到山顶用了40分钟,下列说法中正确的是()A.两个人做的功相等B.两个人做功的功率相等C.爸爸做功的功率比多多的大D.多多做功的功率比爸爸的大2.(2022·湖南株洲·统考中考真题)人用水平方向的力推物体,使物体在粗糙程度相同的水平面上做匀速直线运动,下列说法正确的是()A.人对物体的推力大于水平面对物体的摩擦力B.若增大推力,物体所受摩擦力也将增大,物体仍做匀速直线运动C.若撤去推力,物体的动能将保持不变D.若撤去推力,物体在继续运动过程中所受摩擦力大小不变3.(2022·湖南衡阳·统考中考真题)2022年2月15日,中国选手苏翊鸣夺得北京2022年东奥会单板滑雪男子大跳台冠军,实现了中国单板滑雪在东奥会上金牌“零的突破”。
如图,苏翊鸣在助滑区从起点A由静止开始加速下滑到最低点的过程中,他的()A.重力势能增大,动能减小B.重力势能减小,动能增大C.重力势能减小,动能减小D.重力势能增大,动能增大4.(2022·湖南湘西·统考一模)在“探究物体的动能跟哪些因素有关”实验中,钢球把木块撞得越远,所需的动能越大,钢球放在斜面的位置越高,开始撞击木块时的速度就越大。
现已做一次撞击实验(如下图),若要探究动能与速度的关系,接下来应进行的多次操作是()A.不换钢球,只改变高度B.只改变钢球质量,不改变高度C.改变钢球质量,同时改变高度D.钢球质量、高度和木块位置同时改变5.(2022·湖南娄底·统考一模)2022年北京冬奥会单板滑雪男子坡面障碍技巧决赛中,运动员苏翊鸣在空中加速下落时,不计空气阻力,下列说法正确的是()A.惯性变大B.运动状态不变C.重力势能不变D.动能变大6.(2022·湖南岳阳·统考一模)花样滑冰是一种兼具速度和力量的竞技运动,我国花样滑冰运动员在冬奥会上取得优异成绩。
专题十一功和能(功、功率、机械效率、机械能)基础知识:1.功①物理学中所说的力对物体做功包含两个必要因素:一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上通过的距离。
②功的计算:功等于力与物体在力的方向上通过距离的乘积。
即W=FS③功的单位:在国际单位制中功的单位是焦耳(J),简称焦。
1J=1N·m。
2.功率①功率是表示做功快慢的物理量。
②单位时间里完成的功,叫做功率。
③公式:P=④单位在国际单位制中,功率的单位是瓦特(W),简称瓦,1W=1J/s。
常用的单位还有毫瓦(mW)、千瓦(kW);1mW=10 3W1kW=103w3. 机械效率①有用功、额外功和总功有用功:使用机械时,机械对物体做的功是人们需要的,叫做有用功。
额外功:克服机械本身重力和摩擦力所做的功不是人们需要的,而是不得不额外增加的,叫做额外功。
总功:有用功和额外功的总和叫做总功。
总功是动力对机械做的功。
②机械效率:有用功跟总功的比叫做机械效率。
即=机械效率总小于1。
4. 机械能①能:一个物体能够做功,在物理学中就说这个物体具有能。
②动能:物体由于运动而具有的能叫做动能。
一切运动的物体都有动能。
物体质量越大,运动的速度越大,物体具有的动能就越大。
物体质量越小,运动速度越小,物体具有的动能就越小。
③势能物体由于被举高而具有的能叫做重力势能,物体被举得越高,质量越大,它的重力势能越大。
物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。
重力势能和弹性势统称为势能。
动能和势能统称为机械能。
物体的势能和动能是可以互相转化的,势能可以转化为动能,动能也可以转化为势能。
典型练习:1.一个人用60N 的水平推力推动一个箱子在水平地面上匀速前进2m ,所用时间是2s ,他对箱子做功的功率是________W .2.起重机将3000N 的物体在1min 内匀速升高20m ,在这段时间内起重机做的功为________J ,起重机的功率为________W . 3.某人用力推车,车仍然静止.则人做的功等于________J .竖直上抛的小球在上升过程中,将动能逐渐转化为________能(不计空气阻力).4.在水平地面上,小明用100N 的水平推力推动重为150N 的箱子,8s 内前进了12m ,这个过程中,木箱所受重力对木箱做功为________J ,小明对木箱做功的功率为________W .5.小李同学在实验室用图所示的滑轮组匀速提升重3N 的钩码.他测得的拉力为1.25N ,10s 内弹簧测力计移动的距离为1m .在此过程中,拉力的功率是________W ,该滑轮组的机械效率为________.6.用两个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组提升重物,当将一重为1000N 的重物匀速提升2m 时,人站在地面上所用的拉力为312.5N ,若不计绳重和摩擦.则该滑轮组所做的有用功是________J ,机械效率是________. 7.自行车下坡时,不蹬脚踏板速度也会越来越大,在此过程中,自行车的动能逐渐________,自行车的重力势能逐渐________.(选填“增大”“减小”或“不变”)8.唐朝诗人杜甫的诗作《登高》中有这样的两句诗:“无边落木萧萧下,不尽长江滚滚来。
第十一章功和机械能(高频考点精讲)考点01功【高频考点精讲】1、功的概念:如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上通过了一段距离,力学里就说这个力做了功。
2、做功的两个必要因素:一个是作用在物体上的力,另一个是物体在这个力的方向上移动一段距离。
两个因素必须都有,缺一不可,否则就没有做功。
3、力对物体不做功的情况,可分为以下三种情况:(1)物体受到力的作用但没有通过距离,这个力对物体没有做功,例如人用力推箱子,但是没有推动;一个人提着书包站着不动,力都没有对物体做功。
(2)物体由于惯性通过一段距离,但物体没有受到力的作用,这种情况也没有做功,例如在光滑的冰面上滑动的冰块,由于惯性向前运动,虽然在水平方向上通过了一段距离,但是并没有水平方向上的力作用于它,所以没有力对冰块做功。
(3)物体通过的距离跟它受力的方向垂直,这种情况虽然有力的作用,物体也通过了一段距离,但这个距离不是在力的方向上通过的距离,这个力也没有做功。
例如人在水平面上推车前进,重力的方向是竖直向下的,车虽然通过了距离,但不是在重力方向上通过的距离,因而重力没有对车做功。
4、功的计算:(1)公式:功等于力与物体在力的方向上移动距离的乘积,W=F s;(2)单位:国际单位制中,力(F)的单位是牛(N),距离(s)的单位是米(m),功的单位是牛×米(N•m),用专门的名称叫做焦耳,简称焦,符号J。
【热点题型精练】1.根据如图所示的几个情景,下列说法正确的是()A.女孩搬起一个箱子,女孩对箱子做了功B.司机费了很大的力也未能推动汽车,但司机对汽车做了功C.吊车吊着货物水平移动一段距离,吊车对货物做了功D.足球被踢出后在草地上滚动的过程中,运动员对足球做了功解:A、女孩搬起一个箱子,女孩对箱子有力,且沿力的方向运动了一段距离,所以女孩对箱子做了功,故A正确;B、司机费了很大的力也未能推动汽车,虽然有力但没有距离,所以司机对汽车没有做功,故B错误;C、吊车吊着货物水平移动一段距离,吊车对货物有向上的力,但向上并没有移动距离,所以吊车对货物没有做功,故C错误;D、足球被踢出后在草地上能继续滚动是由于惯性,此过程中运动员对足球不再做功,故D错误;答案:A。
第十一章功和机械能一、单选题1.(2022·甘肃兰州·中考真题)如图所示的情境中,对物体不做功的是()A.图甲:用力搬石头,没有搬动B.图乙:将重物从地面拉到高处C.图丙:推车向前运动D.图丁:挺举杠铃的过程2.(2022·江苏南通·中考真题)下列四个情境中,属动能转化为势能的是()A.拉弓放箭B.踩板下滑C.秋千上摆D.弹簧拉车3.(2022·内蒙古呼和浩特·中考真题)荡秋千是一种喜闻乐见的运动,在越荡越高的欢乐中,享受的是激情与健身的欢欣。
如图所示,晨光同学在荡秋千。
他从A点自由出发,经过最低点B和与A点等高的C点,到达右侧最高点D返回。
经测量,D点高于A点和C点。
晨光同学从A到D的过程中,下列判断正确的是()A.A点和D点机械能相等B.到达B点时,受力平衡C.在此过程中,只有机械能与内能之间相互转化D.从A点到D点,其机械能增加4.(2022·湖北襄阳·中考真题)一辆新能源电动汽车匀速驶上斜坡的过程中()A.动能增大B.动能减小C.重力势能增大D.重力势能减小5.(2022·山东济南·中考真题)爸爸开车带着小明行驶在高速公路上,小明看到图所示的限速标志,想起了学过的“动能”的知识,也产生了一系列有关的问题。
其中最有探究价值且易于探究的是()A.物体的动能与物体的形状是否有关?B.物体的动能与它的速度有什么关系?C.物体的动能与它的质量和速度有什么关系?D.物体的动能与哪些因素有关?6.(2022·贵州六盘水·中考真题)如图所示是小明端午小长假在游乐园乘坐过山车时的情景,过山车在粗糙轨道的顶端由静止滑下,途中经过A、B、C三点,其中A点与B点等高,C点在水平轨道上。
在此过程中保证绝对安全,不计空气阻力,下列关于过山车分析正确的是()A.重力势能全部转化为动能B.A点和B点的速度相等C.在B点时受三个力作用D.在C点时受平衡力作用7.(2022·安徽·中考真题)如图,在2022年北京冬奥会开幕式上,质量约为的奥运五环缓缓升起。
第10讲—功和机械能2023年中考物理一轮复习讲练测一、思维导图二、考点精讲考点1 功1. 功(1)定义:如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向移动了一段距离,这个力的作用就显示出成效,力学里就说这个力做了功。
(2)做功的两个必要因素:①作用在物体上的力,②物体在这个力的方向上移动的距离。
(3)不做功的三种情况:①有力无距离;②有距离无力;③有力有距离,但是力垂直距离。
【归纳总结】不做功的三种情况图示特点物体运动但在水平方向不受力,因惯性而动物体受力,但静止有力有距离,但力的方向与运动方向垂直举例 踢出去的足球会继续往前滚动,但是人已经没有对它做功 推而未动,搬而未起 人提水桶水平前进,提水桶的力水桶的重力均不做功(1)计算公式:物理学中,功等于力与力的方向上移动的距离的乘积。
即:W=Fs 。
(2)符号的意义及单位:W 表示功,单位是焦耳(J),1J=1N ·m ;F 表示力,单位是牛顿(N);s 表示距离,单位是米(m)。
注意事项:①分清是哪个力对物体做功,即明确公式中的F 。
②公式中的“s ”是在力F 的方向上通过的距离,必须与“F ”对应。
③F 、s 的单位分别是N 、m ,得出的功的单位才是J 。
(4)变形公式:求距离:s =F W ;求力:F = SW . (5)常考功的估算a .将地面上的物理课本捡起放到课桌上,人对课本做的功约为2 J ;b.从地上拿起一个鸡蛋,缓缓举过头顶做的功约为1 J ;c.一名普通中学生从一楼走到三楼,克服自身重力做的功约为3 000 J.考点2 功率1. 定义:功与做功所用的时间的比值叫做功率,它在数值上等于单位时间内所做的功,用符号“P ”表示。
2. 物理意义:功率是表示物体做功快慢的物理量。
3. 公式:P =tW .在国际制单位中,功的单位是焦耳,时间的单位是秒,则功率的单位是焦耳每秒,它有个专门的名称叫做瓦特,简称瓦,符号是W .工程技术上常用千瓦(kW)作为功率的单位.4. 单位换算:1 kW =1000W.5. 变形公式:求物体所做的功:W =Pt ;求做功所用的时间:t =PW . 6. 做匀速直线运动的物体的功率公式推导:P =Fv.(1)要特别注意公式中速度v 的单位必须是m/s ,力F 的单位是N ,功率P 的单位是W.(2)由公式可知,当功率一定时,减小速度可以增大牵引力.(如汽车上坡时换挡减速)7. 功率的估测:中学生跳绳的功率约为60 W、中学生正常步行上楼的功率约为150 W、家用小轿车正常行驶的功率约为80 kW.考点3 动能和势能1. 能量(1)物体能够对外做功,表示这个物体具有能量,简称能。
四川省2023年中考备考物理一轮复习功和机械能练习题一、单选题1.(2022·四川乐山·统考中考真题)下列四幅图中,力有对物体做功的是()A.推车未推动B.提着滑板水平前行C.搬石未搬起D.用绳子提升物体2.(2022·四川泸州·中考真题)如图所示,用一水平压力F将重为10N的物体压在粗糙程度相同的竖直墙壁上。
当压力F为30N时,体处于静止状态;当压力F为25N时,物体恰好匀速下滑。
下列说法中正确的是()A.物体处于静止状态时,受到墙壁对它竖直向下的摩擦力为10NB.若物体匀速下滑的速度为0.2m/s,则其重力做功的功率为5WC.物体在匀速下滑过程中,受到墙壁对它竖直向上的摩擦力为15ND.保持25N的压力不变,竖直向上施加20N的拉力可使物体匀速上滑3.(2022·四川泸州·中考真题)第二十四届“冬奥会”于2022年2月4日至2月20日在北京和张家口成功半办。
以下四图是运动员在本届“冬奥会”上参加不同比赛项目时的情景,关于他们比赛时所涉及的物理知识,下列说法中正确的是()A.甲图:冰刀的刀刃很锋利是采用减小受力面积的方法来增大对冰面的压强B.乙图:自由滑雪空中技巧运动员从空中下落的过程中,重力做功越来越慢C.丙图:冰壶被运动员推出后速度逐渐减小,说明了物体的运动需要力来维持D.丁图:花样滑冰运动员所受的重力与冰面对运动员的支持力是一对相互作用力4.(2022·四川成都·统考中考真题)在北京冬奥会的跳台滑雪比赛中(如图),运动员从陡坡下滑、加速、起跳,然后在落差100多米的山地上自由“飞翔”。
针对从陡坡加速下滑的过程,下列说法正确的是()A.运动员的动能不变B.运动员的重力势能不变C.运动员的重力势能减小D.运动员的动能转化为重力势能5.(2022·四川攀枝花·统考中考真题)2022年北京冬奥会赛场上,我国选手谷爱凌摘得自由式滑雪大跳台比赛的金牌。
广西平南县六陈高级中学中考物理一轮复习资料 第十三讲 功与机械能 新人教版将它运用到斜面上则有:FL=Gh. 克服有用阻力做的功叫有用功,克服无用阻力做的功叫额外功. 有用功加额外功等于总功 . 有用功跟总功的比值叫机械效率. 公式是η=W 有/ W 总.(1)机械效率η总小于1,因为W 有总小于W 总.(2)机械效率的高低取决于有用功和总功两个因素,不能理解成:“有用功多,机械效率高”;或“总功大,机械效率低”.(3)机械效率的高低与是否省力及大小无关.(4)机械效率不是固定不变的.机械效率反映的是机械在一次做功的过程中有用功跟总功的比值,同一机械在不同次做功的过程中,提起物重不同,机械效率往往会不同.单位时间里完成的功叫功率. 公式是P=w/t. 功率是表示物体做功快慢的物理量。
功率和功是两个不同的概念,做功多,不一定做功快;反之,做功快不一定做功多。
单位是瓦,1瓦=1焦/秒,1千瓦=1000瓦.另外,P= = = F•v , 公式说明:车辆上坡时,由于功率(P)一定,力(F)增大, 速度(v)必减小.能量简称为能。
一个物体能够做功,就说它具有能量。
能够做功,表示物体有能力做功,但物体不一定正在做功。
由于物体所处的条件不同,能够做功的物体可以做功,也可以不做功。
一个物体能够做功,我们就说它具用能.物体由于运动而具有的能叫动能.动能跟物体的速度和质量有关,运动物体的速度越大、质量越大,动能越大. 一切运动的物体都具有动能. 势能分重力势能和弹性势能.举高的物体具有的能叫重力势能.物体的质量越大,举得越高,重力势能越大.发生弹性形变的物体具有的能,叫弹性势能.物体弹性形变越大,它具有的弹性势能越大.动能和势能统称为机械能. 能、功、热量的单位都是焦. 动能和势能可以相互转化. (三)、练习 一、选择题 1、足球运动员用100牛的力将重10牛的足球踢出30米远,则足球运动员对足球做功( ) A 、3000焦 B 、300焦 C 、0焦 D 、条件不足,无法计算 2、从战士手中掷出去的手榴弹,在空中运动时,对它做功的是( )A 、战士的手B 、重力C 、惯性D 、没有力对它做功3、一颗重0.2牛的子弹从枪膛水平射出,子弹在枪膛内受火药爆炸后产生的气体的平均作用力是600牛,枪膛长60厘米,射出后子弹在空中飞行1200米,则火药气体对子弹做的功为( )A、0.12焦B、240焦C、360焦D、7.2×105焦4、甲、乙两台机器甲做的功是乙的3倍,而乙所用时间是甲的3倍,则甲的功率是乙的功率的:()A、1倍B、2倍C、6倍D、9倍5、在图l的四种情境中,人对物体做功的是()提着桶在水平地举着杠铃原地不动用力搬石头但没有搬动推着小车前进面上匀速前进6、建筑工地上,起重机几分钟内就能把所需的砖送到楼顶,如果人直接用滑轮组来提升则需要几个小时,其原因是: ()A.起重机的功率大,做功多B.起重机的机械效率高,做功慢C.起重机的功率大,做功快D.起重机的机械效率高,做功多7、图5是使用汽油打捞水下重物示意图,在重物从水底拉到井口的过程中,汽车以恒定速度向右运动,忽略水的阻力和滑轮的摩擦,四位同学画出了汽车功率(P)随时间(t)变化的图象(图6),其中正确的是()8、某人用100牛的水平恒力去拉小车匀速前进,则此人对小车做功的功率决定于()A、小车运动的距离B、小车运动的速度C、小车运动的时间D、小车的质量9、若将同一物体分别沿AB、AC、AD三个光滑斜面,从底端匀速拉到顶端,做功分别为W1、W2、W3,拉力分别为F1、F2、F3,则()A、F1<F3<F2W1=W2=W3B、F1=F2=F3W1>W3>W2C、F1>F3>F2W1=W2=W3D、F1=F2=F3W1<W3<W210、用相同的水平力使相同的物体分别在光滑水平面和粗糙的水平面上移动S米,则在这两种情况中,力F对物体做的功()A、一样多B、后者多C、前者多D、无法比较11、下列物体具有动能的是()A.正在下落的雨点 B.被拉长的橡皮筋 C.阳台上的花盆 D.上了堂的子弹12、2003年10月16日,“神州五号”在人飞船成功返航,实现了中国人几千年的“飞天”梦。
专题13 功和机械能基础知识检测1.作用在物体上的力,使物体在力的方向上通过了__________________,就说这个力对物体做了机械功,简称________。
做功的两个必要因素是:作用在物体上的______和物体在_______的方向上通过的_________。
如果有一个条件不满足,则力对物体________做功。
2.力对物体做的功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的________。
功的计算公式是W=_______;功的国际单位是________;1J=_____N·m。
机械功原理是使用任何机械都不能省_____。
3.比较物体做功快慢的方式有:(1)在相同的时间内,物体做的功越多,做功越_____;(2)物体做相同的功,用的时间越_____,做功就越快。
4.单位时间内所做的功叫________。
其计算公式P=________。
在国际单位制中,其单位是______,符号为_______;在工程技术上常用单位是______,符号为_______。
它们之间换算关系是___________。
5.对人们有利用价值的功叫______。
动力对机械做的功叫做______。
克服机械本身的重力和摩擦等阻力而做的功叫______。
总功为有用功和额外功之____。
有用功与总功的比值叫做______,即η=______⨯100%。
由于W有用<W总,所以η____1。
6.使用同一滑轮组所提的物体越重,其机械效率越________。
使用不同的滑轮组提起相同重的物体,所使用动滑轮的质量越小,其机械效率越________。
提高滑轮组的机械效率的方法:(1)一次尽可能提较____的物体;(2)______动滑轮重、绳重和摩擦。
7.物体能够对外做功,我们就说这个物体______能量或能。
能的单位是______。
物体由于运动而具有的能叫做______。
运动物体的质量越大,速度越大,它具有的______就越________。
8.物体由于被举高而具有的能叫做______。
物体由于发生弹性形变而具有的能叫做______。
重力势能和弹性势能是常见的两种势能。
物体的质量越____,被举得越高,它具有的______就越大。
弹性物体的弹性越强,______越大,它具有的弹性势能就越____。
9.物体的动能和势能可以互相______;有摩擦阻力时,在势能和动能的相互转化中,机械能会不断______。
在不考虑摩擦阻力的情况下,只有势能和动能的相互转化时,机械能是______的。
机械能跟其他形式的能之间也可以相互转化。
例如电动机工作时将_______能转化为_______能。
一、力是否做功的判断力做功必须同时满足两个条件:一是力始终作用在物体上,二是物体在力的方向上移动了距离。
如果有一个条件不满足,则力没有对物体做功。
力不做功的三种情况如下:a.物体受力,但物体没有在力的方向上通过距离(如人推重物没有推动),此情况叫“劳而无功”;b.物体移动了一段距离,但在此运动方向上没有受到力的作用(如物体因惯性而运动),此情况叫“不劳无功”;c.物体既受到力,又通过一段距离,但两者方向互相垂直(如起重机吊起货物在空中沿水平方向移动),此情况叫“垂直无功”。
例1教学大楼每层楼高为3m,小明提着一重为50N的箱子,沿楼梯从一楼登上三楼,再沿三楼水平走廊走了4m进入教室,从一楼到教室过程中小明对箱子做的总功为()A.0 J B.300 J C.450 J D.500 J解析:小明在登上3楼的过程中,提力做功:F=G=50N,s=2h=6m,W=Fs=300J。
在水平走廊行走时,因为提力与运动的方向垂直,所以提力不做功。
因此从一楼到教室,小明做的总功为300J。
答案:B。
二、功、功率、机械效率三个物理量的区别功是表示做功的多少,而功率表示做功的快慢。
一个力做功的多少由功率和时间两个因素共同决定。
做功多的功率不一定大,功率大的机械做功也不一定高;只有做功的时间相同时,功率大的做功才多。
功率与机械效率是两个不同的概念,对于某个机械来说,功率表示做功的快慢,即机械在单位时间内做的功;而机械效率表示机械做功的效率,即机械所做的功中,有多大比例的功是有用功。
机械效率越高的机械,有用功在总功中所占的比例越大。
功率与机械效率这两个概念毫不相干。
在利用定义式P=tw 进行计算时,要注意三个量的对应关系,“w ” 是在“t ”内完成的,不能张冠李戴。
P=t w 反映的是某一段时间内物体的平均功率,用处较大。
由W=FS ,可推得:P=t w =t FS =Fv ,由于物体运动时“v ”可能时刻在变化,因此P=Fv 反应的是物体的一个瞬时功率。
在功率P一定时,力F与速度V成反比。
当汽车上坡时,司机采取换挡的办法,减小速度,以获得较大的牵引力。
同一机械在不同情况下使用,其机械效率不一定相同。
提高机械效率的途径:①减小额外功在总功中占的比例,可采取改进机械结构、减小摩擦阻力等方法,如在滑轮的转轴中加润滑油,以减小摩擦阻力,或减小滑轮组中动滑轮的自重等;②增加有用功在总功中所占的比例,在额外功不变的情况下,增加有用功的大小,如可使滑轮组在满载情况下工作,以增大有用功在总功中的比例。
例2 下列说法中正确的是( )A .机械效率越高,机械做功一定越快B .做功越多的机械,机械效率一定越高C .功率越大的机械做功一定越多D .做功越快的机械,功率一定越大解析:功率是反映做功快慢的物理量,大小等于做功的多少与时间的比值。
机械效率则是反映在使用机械时,有用功在总功中占的百分比。
A 选项中,机械效率高,只能说明有用功在总功中所占的比例大,不能说明机械做功快。
B 选项中,机械做功多,只能说明能量转化或转移数量较大,不能说明机械效率高。
C 选项中,功率越大,只能说明机械做功快,而不能说明机械做功多。
答案:D 。
三、有用功、额外功和总功的判断使用机械时,人或动力对机械做的功是总功W 总=Fs ,机械对物体或工作对象所做的功是有用功,克服机械摩擦和机械本身重力所消耗的功是额外功。
在用滑轮组(或斜面等)提升重物时,有用功是克服物体重力所做的功:W 有用=Gh ;用滑轮组在水平面上拉动物体时,有用功是克服物体所受摩擦阻力所做的功:W 有用=f 物s 物。
虽然都是有用功,可由于目的不一样,有用功也不同。
在计算使用滑轮组时的总功时,W 总=Fs ,一定要注意,这里的s 一定要是力F 所对应的s 。
所以要注意滑轮组拉物体的绳子段数n ,并注意拉力移动的距离跟物体移动的距离的关系。
四、判断机械能的变化判断一个物体是否具有动能,关键看此物体是否运动,判断物体动能是否变化,既要考虑速度的变化,也要考虑质量的变化。
而重力势能和物体质量及物体所在的高度有关,且成正比,离地面有一定高度的物体都有重力势能。
判断一个物体是否具有弹性势能,关键看此物体是否发生了弹性形变。
判断机械能变化的方法:①由“机械能=动能+势能”判断,在考虑时要注意:质量、速度、高度、弹性形变程度等是否变化;②通过是否有阻力来判断,在动能和势能相互转化的过程中,如不计阻力,机械能不变,如计阻力,机械能要变小。
五、各类机械的效率(1)探究杠杆的机械效率例1 (2009年江苏)用如图1所示的实验装置测量杠杆的机械效率.实验时,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。
(1)实验中,将杠杆拉至图中虚线位置,测力计的示数F 为N ,钩码总重G 为1.0N ,钩码上升高度h 为0.1m ,测力计移动距离s 为0.3m ,则杠杆的机械效率为 %.请写出使用该杠杆做额外功的一个原因:.(2)为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关,一位同学用该实验装置,先后将钩码挂在A、B次数钩码悬挂点钩码总重G/N钩码移动距离h/m拉力F/N测力计移动距离s/m机械效率η/%1 A点 1.5 0.10 0.7 0.30 71.42 B点 2.0 0.15 1.2 0.30 83.3的结论?答:;请简要说明两条理由:①;②。
解析(1)从测力计示数的放大图可以读出F为0.5N,根据有用功、总功及机械效率的定义可计算出其大小为1N×0.1m=0.1J,总功为0.5N×0.3m=0.15J,机械效率为0.1J/0.15J×100%=66.7%,由于使用杠杆时需要克服杠杆自重或克服摩擦力等做功,这些都是产生额外功的原因。
(2)不能只凭表中数据得出结论,因为第1和2次两次实验时钩码没有挂在同一位置,另外仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的。
(2)探究斜面的机械效率例2(2009年太原市)如图2是小月同学探究影响斜面机械效率因素的装置图。
他在实验时用弹簧测力计拉着同一个木块沿着粗糙程度相同的斜面向上做匀速直线运动.实验测量的部分数据如下次数物重G/N物体上升高度h/m拉力F/N测力计移动距离s/m1 3.0 0.10 0.52 3.0 0.25 2.4 0.53 3.0 0.35 2.8 0.5(1)图2中显示的第一次实验时的拉力F= N,根据表中数据,可以求得斜面机械效率η= ;(2)根据实验数据可知,他研究的的是斜面机械效率与的关系。
(3)如果斜面是光滑的,有用功总功(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
解析第一问比较简单,根据题图和题目提供的数据容易求得结果F=1.6 和斜面机械效率为37.5%;第二问中三次实验中小月同学保持了物重一定和测力计移动距离,改变的是物体上升高度,本质上讲是改变了斜面的倾斜程度(或者斜面的倾角);第三问中物体在粗糙斜面上运动,要克服斜面的摩擦做额外功,如果斜面是是光滑的,就不需要消耗额外功了,有用功应该等于总功.(3)探究滑轮组的机械效率例3 (2009年重庆)在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中,某同学用如图所示的同一滑轮组分别做了三次实验,实验数据记录如下:(1)在表中的空格处填上适当的数据;(机械效率用百分数表示,保留一位小数)(2)在实验操作中应竖直向上 拉动弹簧测力计; (3)从实验数据分析得出:使用同一滑轮组, 可以提高滑轮组的机械效率;(4)滑轮组的机械效率可能还与其他因素有关,请你作出恰当的猜想:滑轮组的机械效率与 有关(写出一种影响因素即可)。
解析 这是一道典型的数据处理、分析型的实验题。
数据并不等于探究的结论,它是对实验事实的客观记录,探究的结论是在数据基础上通过分析论证得出具有普遍意义的规律。
探究结论的得出需要对收集的数据进行比较,进行简单的因果推理,寻找到数据间内在的关系特征。
(1)利用功的计算公式,计算表格中第二次实验所做的有用功为4N ×0.05m=0.2J ,总功为1.5N ×0.15m=0.225J ,机械效率为 0.2J/0.225J ×100%=88.9%。