1、中考物理一轮复习考点梳理第十章 机 械 与 人 第2课时 功与能【思维导图构建】做功了吗机 械 功 怎样才算做功 怎样计算功 哪个力的作用对小车有了“成效”？有了“贡献”呢？用力拉在水平桌面上的小车，小车前进，则小车受到几个力的作用？F支F支F阻F 对小车做了功F支F阻对静止的木块受力情况分析？探究机械功FsGh，即力和物体在力的方向上移动的距离的乘积，是一个有意义的物理量。hS=2h物重用G表示，提升物体所用的力用F表示，分析其中的关系。机械功 叉车举高货物 Fs 物理学中的功主要是吸收了“贡献”的意思。如果某个力对物体的移动做出了贡献，取得了成效，说这个力对物体作了功。讲授新课sFFFs
2、物体受到了力的作用；物体在力的方向上移动了一段距离。共同点?马拉车 FsF拉力对车做了功 物理学中把力和物体在力的方向上移动距离的乘积叫作机械功，简称功。怎样才算做功思考：他们做功了吗？理由是什么？吊着不动搬而不起推而不走 没有做功（劳而无功）物体沿力的方向没有通过一段距离s0有力作用在物体上 F01、有力没有距离 分 析思考：他们做功了吗？理由是什么？冰壶出手后继续向前滑行 枪弹出膛后继续飞行球出手后继续向前运动，物体由于具有惯性通过一段距离s0无力作用在物体上 F0分 析没有做功（不劳无功）2、有距离没有力 怎样才算做功思考：他们做功了吗？理由是什么？提箱子在水平路上走 FS 吊物体平移吊
3、索拉力 物体通过一段距离s0有力作用在物体上 F0分 析没有做功（不劳无功）力的方向与运动方向垂直 3、有距离有力，但力与距离的方向垂直 怎样才算做功不做功的三种典型情况 有力无距离（劳而无功）有力有距离，但力和距离垂直（垂直无功）无力有距离（不劳无功）F0s0F=0s 0sF 0s 0怎样才算做功？FsF 向前运动一段距离 做功的两个必要因素：向上运动一段距离（1）作用在物体上的力，（2）物体在这个力的方向上通过的距离。注意：（1）做功的共同特点是有力、有距离，且距离是在力的方向上通过的距离。（2）判断有没有“做功”的方法：看是否同时满足做功的两个必要因素，同 时满足两个因素就叫“做功”，缺
4、少任何一个，都不算“做功”。功力距离 W=Fs公 式 sWF FWs 注意：当力和物体在力的方向上通过的距离相反时，我们说物体克服这个力做功。功等于力和物体在力的方向上通过的距离的乘积。怎样计算功 功的单位和物理意义 牛（N）米（m）焦耳（J）即：1 J1 N mW=Fs物理意义：1 N的力使物体在力的方向上，通过1 m的距离时所做的功为1 J。单位：焦耳 将两个鸡蛋举高一米所做的功？W=Fs=1N1m=1J体重为500N的学生从1楼上到3楼所做功？W=Fs=500N6m=3000J将500mL的矿泉水从地上拿到3m高的位置所做的功？W=Fs=0.5kg10N/kg 2m=10J感受做功的大小
5、 hW1=Gh水桶重为G 使水桶升高h 直接用手做的功W1使用机械时做的功使用杠杆hGhGsFW33使用动滑轮 hGhGsFW22使用滑轮组 hGhGsFW22结论：使用任何机械都不省功。这个结论叫做功的原理。思考：使用杠杆、滑轮这些简单机械能够省力，是否在省力的同时也能省功？功的原理【核心突破】考向1 力是否做功的判断【原型题】(2019北京中考)如图为一名举重运动员做挺举连续动作时的几个状态图,下列说法中正确的是()A.从发力到上拉的过程中,运动员对杠铃不做功 B.从上拉到翻站的过程中,运动员对杠铃不做功 C.从翻站到上挺的过程中,运动员对杠铃不做功 D.举着杠铃稳定站立的过程中,运动员对
6、杠铃不做功【讲悟】(1)找力:找到作用在物体上的力。(2)找距离:物体移动的距离。(3)判断力和距离的方向关系,从而确定是否做功。D【明技法】(1)力的方向与物体移动的方向不垂直,则此力就一定做功;若力的方向与物体运动的方向垂直,则该力一定不做功。(2)几种常见的没有做功的情况:几种 情况 有距离无力 有力无距离“力”“距”垂直 分析 说明 物体在某个方向不受力但由于惯性而运动一段距离 物体受力但保持静止状态 物体受到的力与运动方向始终垂直,物体在力的方向上没有移动距离 实例 【失分警示】踢足球、掷铅球时,球在飞行的过程中,人不做功;但在“踢”“掷”的过程中,人一定做功。水平向前推时，箱子的重
7、力做功了吗？在平地上，用50 N的水平推力推动重100 N的箱子，前进了10 m，推箱子的小朋友做了多少功？如果把这个箱子匀速举高1.5 m，他做了多少功？解：W1 Fs 50 N10 m500 J W2 FsGh=100 N1.5 m150 J 答：他推箱子做功500 J，举箱子做功150 J50 N100 N10 m(1)同体性：力和物体移动的距离必须对应同一物体(2)同时性：力和物体移动距离必须对应同段时间。(3)同向性：初中阶段力和物体移动距离在方向上必须一致。做功的快慢比较做功快慢的方法功率公式、单位 图中用手推车运砖和用起重机吊车运砖，在做功方面有什么不同？做功的快慢是不同的2分钟
8、机械做功快;因为相同时间内,机械做的功多.2分钟谁做功快?zx xk人与起重机，哪个做功快？你是怎样比较出来的？做一样多的功，所用时间不同。甲 乙 怎样比较做功快慢 总结:有两种方法可以比较物体做功的快慢方法一：时，时间短则做功快方法二：时，做功多则做功快乙甲WW 乙甲tt甲 乙 例 甲、乙、丙三位同学分别搬砖到二楼，每块砖重为10 N，楼高为 3 m，他们搬砖的数量和所用的时间如下表：甲乙丙砖数（块）202015做功（J）时间（min）102020甲、乙、丙做功分别是多少？600450600甲、乙、丙做功谁最快？谁最慢？应选取同一标准进行比较 比较做功快慢的一般方法 甲乙丙砖数（块）2020
9、15做功（J）时间（min）102020600450600603022.5选取时间为标准进行比较 功与做功时间的比表示物体做功的快慢 所做的功 时间(J/min)功 做功时间 功率：一段时间内做的功与做功所用的这段时间 的比叫做功率。功率的物理意义：表示物体做功快慢的物理量。公式:单位：国际单位：瓦特，符号 W常用单位：千瓦（kW）换算关系：1kW=103W1W=1J/s功 率 P =Wt功率=功 时间 一般机器上都有一个小牌子叫作铭牌，上面标有一些数据，功率是其中的一项。型号：5C11 流量：52m3/h 吸程：10m 功率：1.2kW功率1.2kW表示什么物理意义？表示物体在1s内做功12
10、00J。抽水机 功率是机械一个重要的参数，下面是一些机械的功率。自行车长时间功率约70W；优秀运动员短时间功率可达到1kW。新宝马X5最大输出功率达235kW.韶山型电力机车输出功率为4200kW一些常见的功率 麻雀飞行时的功率 8瓦人骑自行车时的功率 6080瓦家用轿车发动机的功率 80千瓦汽车起重机的功率 320千瓦动车组的功率 5.520兆瓦“辽宁号”航空母舰发动机的总功率 147兆瓦若力与位移（或速度）的方向在同一直线，如图P=t P=tv=tv功率的另一种表达形式FFFsv(1)当功率p一定时，牵引力F和v之间关系如何?(2)当速度v一定时，牵引力F和P之间关系如何?(3)当牵引力F
11、一定时，功率P和速度V之间有什么关系?若保持P不变，则F与v成反比；若保持v不变，则 P与F成正比；若保持F不变，则P与v成正比；在汽车等交通工具一类问题中，式中P 为发动机的实际功率，F 为发动机的牵引力，v为汽车的瞬时速度。【核心突破】考向2 功与功率的计算【原型题】(2019德州中考)2018年10月24日,港珠澳大桥正式建成通车。如图所示,一辆汽车行驶在其中一段长15 km的直桥上,已知:汽车的总质量为1.5 t(包括车、车上的人和物品等),轮胎与地面的总接触面积为0.2 m2,汽车以90 km/h的速度匀速通过大桥的这一段路段,行驶过程中受到的阻力为900 N。(g取10 N/kg)
12、求:(1)汽车静止在水平地面上时对地面的压强。(2)此过程中汽车牵引力所做的功。(3)此过程中汽车牵引力做功的功率。【讲悟】(1)压力:F=G=mg。(2)压强:p=。Fs(3)牵引力所做的功:W=Fs。(4)功率:P=。Wt解:(1)m=1.5 t=1.5103 kg 汽车静止在水平地面上时对地面的压力等于汽车的总重力;F=G总=mg=1.5103 kg10 N/kg=1.5104 N汽车静止在水平地面上时对地面的压强:p=42F1.5 10 NS0.2 m=7.5104 Pa(2)由于汽车匀速直线通过该路段,则:F阻力=F牵=900 N；s=15 km=1.5104 m 牵引力所做的功W=
13、F牵s=900 N1.5104 m=1.35107 J(3)汽车的速度v=90 km/h=25 m/s 牵引力做功的功率:P=F牵v=900 N25 m/s=2.25104 W F sWtt牵【明技法】(1)功和功率的计算:公式 物理量意义 解题注意事项 功 的 计 算 拉力做功:W=Fs F表示作用在物体上的拉力;s是物体在拉力方向上通过的距离 F、G、f、s、h必须具有同体性、同时性、一致性(方向一致或相反)力的单位用N,距离的单位用m 重力做功:W=Gh G表示物体的重力;h表示物体下降的高度 克服阻力做功:W=fs f表示摩擦阻力;s是物体克服阻力移动的距离 公式 物理量意义 解题注意
14、事项 功 率 的 计 算 P=W表示在这段时间内做的功;t表示做功所用的时间 P、W、t必须对应于同一段时间和同一物体 时间的单位用s,功的单位用J,功率的单位才会是W,速度的单位用m/s P=Fv F表示拉力;v表示物体在拉力方向上的速度 Wt(2)功和功率的估测:估测力的大小和物体在力的方向上移动的 距离,估算功。再根据时间估算功率。机械效率机械效率 测量机械效率 提高机械效率方法 小明家住在二楼，买了一批木料，可以直接用手拉到二楼，也可以使用动滑轮，使用动滑轮的作用为了。省力思考：用手直接对木料做功与手对机械做功相等吗？机械的三种功 要提升G，同时必须将本滑轮也提升。这时要克服滑轮重力和
15、摩擦而额外做功，否则你不能完成任务。本功无利用价值而又不得不做，是额外功。提升重物G是目的，有利用价值，是有用功要实现目的，完成有用功,必须施加动力F对滑轮做功，是总功有用功：使用机械时对人们有用的功有用W额外功：人们不需要但又不 得不做的功额W总 功 ：有用功与额外功的总和，即W总=W有+W额总W有用功、额外功、总功请计算出有用功、额外功和总功分别是多少？123123对沙子做功对桶做功克服重力做功对沙子做功对桶做功对滑轮做功对沙子做功对口袋做功对滑轮做功900J3780J900J270J900J135J请算出刚才的三种办法中有用功在总功中占的百分比。4680J1170J1035J123123
16、对沙子做功对桶做功克服重力做功对沙子做功对桶做功对滑轮做功对沙子做功对桶做功对滑轮做功600J2520J600J180J600J90J3120J780J690J19%76%86%机 械 效 率1.定义：有用功与总功的比值叫机械效率.总有WW2.表达式:没有！因为有用功总小于总功，所以 机械效率总小于1 讨论：有没有机械效率为100%的机械？为什么？使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是60%，也可以说有用功在总功中占有60%，另外的40是额外功 起重机的机械效率是60%，它表示什么意思？一些机械的机械效率：一些机械的机械效率：抽水机：60%80%柴油机：28%40%实验探究探究一：测滑
17、轮组的机械效率滑轮组提高重物时:W有用 G物 hW总 F sS=n h实验原理使用弹簧测力计时首先要做的是什么呢？用弹簧测力计测钩码的重力匀速拉动弹簧秤使钩码升高到某一位置处，从弹簧秤读出拉力F的数值钩码上升的高度（h）细绳自由端通过的距离（s）钩码重G/N224钩码上升高度h/m0.10.10.1有用功W有/J0.20.20.4拉力F/N0.80.61绳端移动距离S/m0.30.50.5总功W总/J0.240.30.5机械效率83.3%66.7%80%影响滑轮组机械效率的因素 1、滑轮组轮与轴及轮与绳之间的摩擦 （减小摩擦可以减少额外功，提高机械效率）2、所提升的物重 （物重增加，机械效率也
18、提高）3、动滑轮的自重 （减少动滑轮的重力，机械效率也提高）如何提高机械效率？改进机械的结构，减小机械自重 减小机械间的摩擦力。例如：动滑轮太重，使滑轮组机械效率很低，换用较轻滑轮就可提高其机械效率。例如：加强机械运动部位的润滑.想一想：滑轮组水平放置时，怎样？滑轮组水平拉动物体时:W有用 f s物W总 F s绳S绳=ns物FShG探究 二、斜面的机械效率实验过程：测量小木块的重力G，记录数据；改变斜面的倾斜程度，重复步骤。把小木块用弹簧秤沿斜面匀速向上拉；分别记录拉力F、木块沿斜面移动的距离S、木块上升的高度h。FShFSGhWW 有总公式：结论：斜面越陡，省力越少，机械效率越高。【核心突破
19、】考向1 机械效率大小的比较 原型题】(2019广安中考)如图所示,甲、乙两个滑轮组,其中每个滑轮的质量都相同,分别用拉力F1、F2将重物G1、G2提升相同高度,不计绳重和摩擦,下列说法正确的是()A.若G1=G2,则拉力F1、F2做的总功相同 B.若G1=G2,则拉力F2做的有用功多 C.若G1G2,则甲的机械效率大于乙的机械效率 D.若G1G2,则甲、乙两个滑轮组的机械效率相等【讲悟】(1)抓字眼、找条件:不计绳重和摩擦,所以额外功等于克服动滑轮重力做功;每个滑轮的质量都相同,提升高度相同。(2)判断功:W有=G物h、W额=G动h、W总=W有+W额。(3)=100%。WW有总C【核心突破】
20、考向2 机械效率的有关计算【原型题1】(2019苏州中考)如图所示,利用动滑轮提升货物,在 竖直向上、大小为250 N的拉力F作用下,重为400 N的货物在20 s 的时间内匀速上升5 m,求:(1)有用功W有。(2)拉力F的功率P。(3)此过程中动滑轮的机械效率。【讲悟】(1)抓字眼、找条件:F、G、h、t。(2)有用功:W有=Gh。(3)根据动滑轮的特点确定s=2h。(4)拉力的总功和功率:W总=Fs,P=。Wt总(5)机械效率:=100%。WW有总【解】(1)W有=Gh=400 N5 m=2 000 J(2)W总=Fs=250 N25 m=2 500 JW2 500 Jt20 s总P=1
21、25 W(3)=100%=100%=80%WW有总2 000 J2 500 J答:(1)有用功W有为2 000 J;(2)拉力F的功率P为125 W;(3)此过程中动滑轮的机械效率为80%。【明技法】机械效率的计算 种类 图形 机械效率 滑轮 =100%=100%=100%(不计绳重和摩擦)或=100%=100%=100%(n:承担总重的绳子股数)WW有总GhGhG h动GGG动WW有总GhFsGnF滑轮 =100%=100%=100%(f:物体克服的摩擦力)WW有总fsFsfnF种类 图形 机械效率 斜面 =100%=100%(h:斜面高,L:斜面长)或 =100%=100%(f:斜面与物体
22、之间的摩擦力)WW有总GhFLWW有总GhGhfL杠杆 =100%=100%(h:物体提升的高度,F:动力,s:动力作用点移动的距离)WW有总GhFs【失分警示】(1)使用滑轮组提升物体时,如果忽略绳重和摩擦,额外功就等于 克服动滑轮重力所做的功。(2)水平方向上拉动物体时,克服摩擦力做的功为有用功,而 不是额外功。(3)机械效率不要用小数表示,要用百分数表示。合理利用机械能动能与势能影响因素相互转化疾驰的汽车 高挂在枝头的苹果 拉伸变形的皮筋 高举的重锤 拉开的弓 流动的水 这些物体都具有能量，什么是能量呢？高举的重锤 能把地面 砸陷 流动的水 能把石头 冲走 拉圆的弓 能把箭 弹射开 物体
23、 能够对外 做功 高举的重锤 流动的水 拉圆的弓 具有能量 运动着的锤子能将钉子钉入木板中运动着的子弹射穿鸡蛋流水能推动竹排物体能够对外做功，个物体具有能量，简称能。单位：焦（J）能 一个物体能够做的功越多，它具有的能量就越大。运动着的子弹、流水、运动着的锤子有什么共同特征？-运动运动着的锤子能将钉子钉入木板中运动着的子弹射穿鸡蛋动能：流水能推动竹排物体由于运动而具有的能还有哪些物体也具有动能？风奔跑的动物 运动的子弹 飞驰的赛车 宇宙中的星体 动 能 注意：静止的物体不具有动能。让钢球A分别从不同的高度由静止开始滚下，钢球运动到水平面时的快慢一样吗？哪次物体B被撞得远？实验表明钢球从高出滚下
24、，高度h越高，钢球运动到底部时越_(快、慢)，物体B被撞得越远。所以，质量相同时，钢球的速度越大，动能越 _。快 大 改变钢球的质量，让不同的钢球从同一高度由静止开始滚下，哪个钢球把物体B撞得远？实验表明，速度相同时，质量越_的钢球能将物体B 撞得越远。所以，钢球的速度相同时，质量越大，动能越 _。结论：质量相同时，速度越大的物体具有的动能越大。速度相同时，质量越大的物体具有的动能越大。物体的动能与物体的质量和速度有关。质量越大，速度越大，物体具有的动能就越大。大 大 想想议议：如图为高速公路一景，请用物理学术语解释：（1）为什么要对机动车的行驶速度进行限制？答:（1）物体的速度大,动能就大,
25、不容易刹车,容易造成交通事故。答：质量大，动能就大，所以大客车的限速要比小汽车的更低（2）为什么在同样的道路上，不同车型的限制车速不一样？重力势能 物体由于被举高而具有的能叫重力势能。举高的杠铃 棚架上的瓜果 瀑布落下 一切被举高的物体都具有重力势能。高山上的大石块举高的重锤点击按钮观看 结论：物体被举的高度越高，质量越大，它具有的重力势能就越多。弹性势能：被压弯的撑杆想一想:它们具有能量吗？被拉弯的弓产生条件是什么？物体由于而具有的能量弹性势能大小与什么因素有关？弹性形变结论：物体发生的形变越大，具有的弹性势能越大。点击按钮观看 弹性势能的大小与哪些因素有关？物体的动能和势能是可以相互转化的
26、。动能和势能的转化 1.观察滚摆的运动，滚摆的运动过程中动能与势能是如何变化的。高度 重力势能 速度 动能 最低点 最高点 最大 最小 零 最大 最大 最大 零 零 参考面（最低点）2.分析皮球在下落过程中，物体动能、势能的转化。高度减小 速度增大 重力势能减小 动能增大 转 化（1）皮球下落：（2）皮球接触地面：开始发生弹性形变，弹性势能逐渐增大。向下的速度变小，动能减小。这时是动能转化为弹性势能。动能减小 弹性势能增大 转 化 速度减小 形变增大（4）皮球上升时：高度增大 速度减小 重力势能增大 动能减小 转 化 观看图片，分析能的相互转化 弹性势能转化为重力势能 弹起 下落 重力势能转化
27、为弹性势能 2.机械能守恒 当只有动能和势能互相转化时，机械能总量不变。机械能=动能+势能 势能 动能+1.动能和势能能够相互转化。保持不变 小结【核心突破】考向1 机械能的大小判断【原型题】(2019绵阳中考)2019年1月3日,“嫦娥四号”实现了人类探测器首次成功在月球背面软着陆。“嫦娥四号”探测器在距离月球表面100米高处悬停,对月球表面识别,并自主避障,选定相对平坦的区域后,开始缓慢地竖直下降,最后成功软着陆。从距离月球表面100米到软着陆在月球表面的过程中,“嫦娥四号”探测器的重力势能_,机械能_。(均选填“增大”“不变”或“减小”)【讲悟】(1)重力势能:看质量不变,看高度高度降低
28、(下降),所以 重力势能减小。(2)动能:看质量不变,看速度软着陆(减速),所以动能 减小。(3)机械能=动能+重力势能。减小 减小 【失分警示】(1)判断动能大小时,必须同时比较物体的质量和速度,不能漏掉其中任何一个因素。(2)判断重力势能大小时,必须同时比较物体的质量和高度,不能漏掉其中任何一个因素。【核心突破】考向2 机械能的转化【原型题】(2019泰安中考)如图所示,粗糙程度相同的斜面与水平面在a点相连,弹簧左端固定在竖直墙壁上,弹簧处于自由状态时右端在b点,小物块从斜面的c点由静止自由滑下,与弹簧碰撞后又返回到斜面上,最高到达d点。下列说法正确的是()A.弹簧被压缩到最短时,弹性势能最小 B.小物块从c向a运动的过程中,重力势能减小 C.小物块从b向a运动的过程中,动能增加 D.小物块在整个运动过程中,机械能守恒B【讲悟】(1)具体转化过程:(2)分析机械能转化的步骤:明确研究对象的工作过程根据物体 速度、高度、质量的变化情况分析此过程能的变化分析能的转 化(减小的能转化为增加的能)。(3)机械能守恒:物体的动能和势能在相互转化过程中,如果机械能 没有与其他形式的能之间发生转化,即只有动能和势能的转化,机械能的总量保持不变。若考虑摩擦阻力等,机械能的总量变小,这是因为部分机械能转化成其他形式的能。
