2020中考人教版物理 专题复习 教案：功和机械能复习(1)

这是一份2020中考人教版物理 专题复习 教案：功和机械能复习(1)，共12页。教案主要包含了重点，考点分析，选择题，简答与计算题等内容，欢迎下载使用。
一、学习目标： 1. 使学生深刻理解功的概念，明确功的公式，掌握功的计算。2. 知道什么是机械功以及怎样量度机械功的大小。会理解和计算机械功和功率。3. 知道什么是机械效率，它的大小与哪些因素有关。4. 知道动能和势能的初步概念以及决定它们大小的因素，了解动能和势能如何转化。 二、重点、难点：重点：功和功率的概念；机械功和机械能的概念；机械效率的计算和怎样提高机械效率；动能和势能的转化。难点：做功的两个因素；结合实际理解功率的概念。 三、考点分析：详见各章节考点分析 知识梳理 经典例题知识点一：功和机械效率例1：在平地上，用50N的水平推力推动重100N的箱子，前进了10m，推箱子的小朋友做了多少功？如果把这个箱子匀速举高1.5m，他做了多少功？思路分析：水平推箱子做的功W１，等于水平推力F 和水平前进的距离 s 的乘积 Fs 。匀速举箱子时用的力F′与箱子重G大小相等、方向相反。举高箱子时是F′克服重力（阻力）G使箱子在F′方向上升高了h，所做的功W2＝F′h＝Gh，这种情况下，常常为了简便而说成克服阻力G做的功W2＝Gh。答案：F＝50N，s＝10m，G＝100N，h＝1.5m。W１＝Fs＝50N×10m＝500J。W2＝Gh＝100N×1.5m＝150J。答：他推箱子做功500J，举箱子做功150J。解题后的思考：题中给了两个力：50N、100N，也给了两个距离：10m、1.5m。千万不要死记乱套公式，算出两个功：W１＝100N×10m＝1000J，W2＝50N×1.5m＝75J。[来源:Zxxk.Com]对于公式，务必要在理解的基础上记忆、运用。W＝Fs 中的 F 是使物体在它的方向上通过距离s的力，s 是物体在 F 方向上通过的距离。 例2：重为100N的物体在光滑水平面上匀速移动80m，则重力对物体做的功是多少？思路分析：重力的方向竖直向下，在竖直方向上物体没有发生移动；物体在光滑水平面上移动，是由于物体有惯性，可以保持运动状态不变。水平方向上没有受到作用力。答案：W＝Gh ＝100N·0m＝0J解题后的思考：力对物体做功，必须有力作用在物体上，且物体在力的方向上通过距离。如果有作用力，但在力的方向上没发生移动，或者不受作用力。物体静止或匀速直线运动，都没有力对物体做功。 例3：重2540N的货物。如图所示，滑轮组把它提升1.7m。若不考虑摩擦，也不考虑滑轮和绳子的物重，则：（1）绳端拉力F是多少N？（2）绳端移动的距离是多少m？（3）若考虑摩擦、滑轮和绳子的物重，需在绳端施力800N，滑轮组的机械效率是多少？思路分析：使用滑轮组时，重物 G 由 n 段绳子承担，提起重物 G 所用的力 F 就是重物G 的n 分之一；由于重物 G 是由 n 段绳子承担，当重物升高 h m 时，绳末端移动的距离 s＝nh m；若考虑摩擦、滑轮和绳子的物重，滑轮组的机械效率等于有用功和总功的比值。答案：（1）绳端拉力F＝G/n ＝2540N/4＝635N （2）绳端移动的距离s＝nh ＝4×1.7m ＝6.8m（3）滑轮组的机械效率η ＝ W有用/W总 ＝ Gh/Fs ＝ Gh/Fnh ＝ G/Fn ＝ 2540N/（4×800N）≈79% 解题后的思考：如何判断有用功、额外功、总功，是解机械效率有关问题的关键，解题时可以用机械做功的目的来分析。凡是用机械来升高物体的，使物体升高所做的功为有用功；且有W有用＝Gh，即有用功等于被升高的物体的重力与其提升高度的乘积。凡是动力做的功就是总功，且有W总＝Fs，它等于力与机械在动力作用下移动的距离的乘积。而用来克服摩擦和机械自身重力所做的功为额外功：W额＝W总－W有用。 知识点二：功率例：高出水面30m处有一个容积是50m3的水箱，要用一台离心式水泵给水箱抽水，1h能把水箱充满即可。这台水泵的功率至少是多少kW？（取g ＝10N/kg）思路分析：这道题要求的是功率。功率P＝W/t，其中t是1h，而W可以根据W＝Gh 求出，其中G是50m3水重，h是30m。G 的值，由水的体积V和密度ρ求出质量m以后就可以知道。解题思路：P ＝W/t → W ＝ Gh → G＝mg→m＝ρV 答案：m ＝ ρV ＝ 1×103kg/m3×50m3 ＝5×104kgG ＝ mg ＝ 5×104kg×10N/kg ＝ 5×105NW ＝ Gh ＝ 5×105N×30m ＝ 1.5×107JP ＝ W/t ＝ 1.5×107J/3600s ≈ 4200W ＝ 4.2kW答：水泵的功率应不小于4.2kW。 知识点三：机械能例1：下面的物体中，只具有动能的是______；只具有势能的是______；既具有动能、又具有势能的是         。A. 停在地面上的汽车。B. 正在空中飞行的飞机。C. 被起重机吊在空中静止的货物。D. 弹簧。E. 正在水平铁轨上行驶的火车。思路分析：停在地面上的汽车没有运动，它不具有动能；因其在地面上，它也不具有势能。正在空中飞行的飞机，它在运动着，具有动能；它离地面有一定的高度，又具有重力势能。在空中静止的货物，它不具有动能，只具有重力势能。弹簧在没有发生弹性形变时，它不具有弹性势能。正在水平铁轨上行驶的火车，只具有动能不具有势能。答案：只具有动能的是E；只具有势能的是C；既具有动能又具有势能的是B。解题后的思考：在确定物体具有何种能量时，应按照动能、重力势能、弹性势能的定义，分析物体是否在运动，是否被举高，是否发生了弹性形变，符合哪一种能量的定义，就确定物体具有哪一种能量。 例2：下列物体各具有什么形式的机械能？（1）高速升空的火箭；（2）被拉长的弹弓橡皮条；（3）被水电站拦河坝拦住的上游水；（4）竖直到达最高点的上抛小球。思路分析：对照动能、重力势能、弹性势能的定义，即能判断出上述物体各具有什么形式的机械能。答案：（1）高速升空的火箭，速度不为零，且高度在增加，因此具有动能和势能。（2）被拉长的弹弓橡皮条发生弹性形变，具有弹性势能。（3）被水电站拦河坝拦住的上游水是流动的，具有动能；同时水位又被拦河坝提得较高，因此又具有重力势能。（4）小球被竖直抛到最高点时，不再运动，速度为零，因此只具有重力势能。  例3：判断下列几种情况下，物体的动能、势能是否发生变化？是增加了还是减小了？（1）货物在钢丝绳的牵引下上升，但速度在减小；[来源:学§科§网]（2）电梯上升得越来越快；（3）汽车在平直公路上匀速前进；（4）弯曲的钢锯条在逐渐变直。思路分析：（1）货物在上升过程中，离地面的高度增加，运动速度减小。（2）电梯在上升过程中，离地面的高度及运动速度都增加。（3）汽车在平直公路上匀速行驶时，其离地面的高度和运动速度都没有发生变化。（4）弯曲的钢锯条在逐渐变直的过程中，弹性形变逐渐减小。答案：（1）货物的重力势能增加，动能减小。（2）电梯的重力势能增加，动能增加。（3）汽车的重力势能、动能都不变。（4）钢锯条的弹性势能减小。解题后的思考：在说明动能的大小和变化时，应抓住质量和速度进行分析；说明势能的大小和变化时，应抓住质量和离地面的高度或抓住弹性形变的情况进行分析。 例4：一只乒乓球由高处静止下落撞击地板后又上升，在整个过程中，乒乓球机械能转化的情况是（   ）A. 势能→动能→势能。B. 动能→势能→势能。C. 动能→势能→动能→势能→动能。D. 势能→动能→势能→动能→势能。思路分析：乒乓球在高处，由于被举高而具有（重力）势能。在下落过程中，高度降低，速度增大，在撞击地板前，球的全部（重力）势能转化为动能。在撞击地板的一瞬间，由于球发生形变，球的动能转化为球的弹性势能。球在恢复形变的过程中，弹性势能又转化成动能，使球产生一个反方向的速度（如不考虑能的损失，则此速度与球撞击地板前的速度大小相同），向上弹起。在上升的过程中，动能又逐渐转化成（重力）势能，直至动能为零。从下落至反弹到最高点的全过程中，经历的能量变化过程是：（重力）势能→动能→（弹性）势能→动能→（重力）势能。[来源:学科网][来源:学|科|网]答案：D                    同步测试一、选择题1. 下列各种说法中，正确的是：（  ）A. 质量大的物体一定比质量小的物体动能大B. 速度大的物体一定比速度小的物体动能大C. 质量相同的物体，放在高位置比放在低位置的一定做功多D. 放在同一高度的两个物体，质量大的势能大2. 在下图的四种情境中，人对物体做功的是（  ）          A    B     C     DA. 提着桶在水平面上行走  B. 举着杠铃原地不动  C. 用力搬石头但没有搬动  D. 推着小车在水平面上匀速前进3. 一辆汽车以1m/s的速度匀速地从山脚开到山顶上，则它的：（  ）A. 机械能守恒           B. 势能变大，动能变小[来源:学科网]C. 势能和动能都变小        D. 势能变大，动能不变4. 如图用大小恒为20N的水平向右的拉力，拉着重50N的物体沿水平方向向右运动5m，该拉力所做的功是（  ） A. 100J   B. 250J   C. 350J   D. 0J5. 下面事例中，由重力势能转化成动能的是（  ）A. 风吹动风车转动B. 拉弯的弓把箭射出去C. 拧紧的发条带动钟表指针转动D. 秋千从高处向低处摆动6. 小红在学习中收集了一些与机械能有关的实例，如图所示，其中机械能增大的是（  ） 7. 某物理兴趣小组的同学学习了功率知识后，进行了“比一比谁上楼功率大”的比赛。其中某同学从一楼跑到三楼用了10s，则他上楼过程中的功率大约是（  ）A. 3Ｗ   B. 30Ｗ    C. 300Ｗ   D. 3000Ｗ8. 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9. 如图所示，在水平拉力F作用下，使重40N的物体A匀速移动5m，物体A受到地面的摩擦力为5N，不计滑轮、绳子的重力及滑轮与绳子间的摩擦，拉力F做的功为（  ） A. 50J       B. 25J      C. 100J      D. 200J10. 某人用如图所示的滑轮组匀速提起260N的物体，所用的力为100N，物体提高1m。则下列说法中正确的是（  ） A. 拉力做的有用功是100JB. 拉力做的总功是260JC. 滑轮组的机械效率是65%[来源:学科网ZXXK]D. 物体上升过程中动能转化为重力势能[来源:学科网ZXXK] 二、填空题11. 人用水桶从井中提水的时候，对水所做的功是______________，对桶和绳所做的功是___________。（选填“有用功”或“额外功”）12. 从能量转化的角度看，“水往低处流”是把________________能转化为_______能。  13. 下列物体中：A. 挂在屋顶上的电灯；B. 被拉开的弹簧门；C. 空中飞行的小鸟；D. 在冰场上滑行的运动员；E. 从斜坡上滚下的石头；F. 在平直公路上行驶的汽车；只具有动能的是___________；只具有势能的是___________；既具有动能，又具有势能的是________。14. 如图所示，一个重为G的物体，用拉力F使它沿着长s，高h的斜面AB，由A拉上平台BC，在这个过程中拉力做的功是_________；所做的有用功为_________；则该斜面的机械效率为_______。 15. 建高楼时首先要打好地基，原相同高度的相同地桩，经打击后某一瞬时三个地桩所处的位置如图所示。由此可知，打桩时，三个重锤中______________锤的做功本领最大。如果A、B两锤的质量相同，则刚开始下落时：___________锤的高度要低一些，如果B、C两锤刚下落时的高度相同，则____________锤的质量要大一些。16. 某物体浸没在水中，正在竖直上升，如图甲所示，它的受力情况如图乙所示，则浮力F浮的大小为_____N，合力的大小为_____N，物体在上表面露出水面前，上升了10cm，在此过程中，浮力对物体做的功为_____J。  三、实验探究题17. 学生在做模拟“蹦极”的小实验（如图所示）。一根橡皮筋一端系一个小石块，另一端固定在a点，b点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置，c点是小石块从a点自由下落所能到达的最低点。在小石块从a点到c点的运动过程中，以下说法正确的是（  ） A. 小石块动能一直在增加B. 小石块减小的重力势能全部转化为动能C. 小石块经过b点时，橡皮筋具有弹性势能D. 小石块到达c点时，动能为零18. 在测滑轮组的机械效率的实验中，用同一滑轮组进行两次实验，得到下表数据：次数钩码质量（g）钩码上升的高度（m）[来源:学.科.网Z.X.X.K]弹簧秤示数（N）弹簧秤移动的距离（m）12000.110.3[来源:学科网ZXXK]2300O. 21.40.6（1）所用滑轮组中动滑轮、定滑轮的最少个数分别为___________。（2）两次实验的机械效率分别为___________、___________。（3）两次实验所测机械效率___________同（选填“不”或“相”），其原因是___________。19. 如图是探究动能大小与哪些因素有关的实验（1）实验中你通过观察___________知道动能的大小。（2）实验中采用___________的方法，使得铜球与钢球滚到水平面的速度相同。（3）图甲和丙探究的问题是___________。20. 在综合实践活动课上，李明同学发现学校运动场地上有若干大小不等的铅球，如图所示，于是他想利用这些器材亲自体验一下“重力势能的大小与哪些因素有关”。（1）请你帮他设计应如何去做。（2）说明该实践中怎样判断物体重力势能的大小。21. 我们看杂技演员从高处跳下落在蹦床上，又被弹起的过程如图所示，请你写出演员在表演时涉及到的2个物理知识。（1）____________________________________（2）____________________________________ 四、简答与计算题22. 2018年5月27日上午9时，长沙黑石铺湘江大桥正式竣工，黑石铺大桥东起开心区大托铺，与107国道相接，西至望城县坪塘镇与319国道相连，使长常高速公路与京珠高速公路连在一起，大桥全长3068m，一辆质量为2.0×103kg的小汽车，从桥东匀速行驶至桥西所用时间为200s，所受的阻力是2.0×103N，问：（1）小汽车从桥东到桥西行驶的速度是多大？（2）小汽车牵引力所做的功是多大？（3）小汽车此时的功率是多大？23. 一个工人用如图所示的滑轮组匀速提升2000Ｎ的货物，所用拉力为600Ｎ，绳子自由端被拉下4m。求：（1）此滑轮组的机械效率是多大？（2）你认为此滑轮组的机械效率与哪些因素有关？24. 如图是利用潮汐发电的原理图。左方为陆地和海湾，中间为水坝，其下有通道，无论涨潮或落潮，水流经过通道均可带动发电机发电。一昼夜中两次涨、落潮，四次发电。涨潮时，堵住通道，潮水涨至最高水位时打开通道，进水发电，如图甲所示；当海湾水位涨至最高时，堵住通道，如图乙所示；落潮至最低水位时，打开通道放水发电，如图丙所示。（海水的密度为1.0×103㎏/m3）以下是某小型潮汐发电站的一组数据，据此回答下列问题：（说明：1kW·h＝3.6×106J）水坝高度15m海湾面积4.5×106m2涨潮海湾最高水位10m发电机日平均发电量4.0×104kW·h退潮海湾最低水位6m水轮发电机总效率10%（1）当海湾水位涨至最高时，海湾底部所受水的压强是多少？（2）每次涨潮（或落潮）经过通道的水的质量为多少？（3）试计算每日水流对水轮发电机做了多少功？   
一、选择题[来源:学科网ZXXK]1. D  解析：物体的动能大小与物体的质量和速度两个因素有关，AB错；重力势能的大小与物体的质量及其被举高的高度有关，D对；物体的重力势能大，不代表其做功一定多，C错。2. D  解析：A中力与物体移动的距离垂直；B C中有力无距离。故力均不做功。3. D  解析：匀速运动动能不变，高度增加，重力势能变大。4. A  解析：根据W＝Fs＝20N×5m＝100J，物重50N是干扰因素。5. D  解析：A是动能转化为动能，BC是弹性势能转化为动能。6. A  解析：B动能不变，重力势能减小，机械能减小；C动能不变，重力势能不变，机械能不变；D只有动能和重力势能发生相互转化，机械能守恒；7. C  解析：人的体重约为50kg，层高约为3m，则：P＝W/t＝mgh/t＝300W。8. C  解析：两种情景下对物体做的有用功和总功一样多，起重机做的额外功多，机械效率低，但所用的时间少，做功快，功率大。9. B  解析：法1：F＝2f＝10N，S1＝s/2＝2.5m，W＝Fs＝25J；法2：本题情景机械效率为100％，所以W总＝W有用＝fs＝25J。10. C  解析：拉力做的有用功是：Gh＝260J，拉力做的总功是：Fs＝400J；滑轮组的机械效率是65%；因为匀速上升，动能不变。二、填空题11. 有用功   额外功12. 重力势   动13. DF   AB   CE14. Fs   Gh   Gh/Fs15. B   A   B16. 6   2   0.6三、实验探究题17. D 18. （1）一个动滑轮、一个定滑轮；（2）66.7%、71.4%. （3）不，其原因是第二次实验提升重物的重力较大，使有用功在总功中所占的比例较大，所以第二次的机械效率高。19. （1）物体运动的距离（2）控制起点高度相同（3）动能的大小与物体运动的速度的关系20. （1）将质量不同的铅球从同一高度释放，落至地面（沙坑）；将同一铅球从不同高度释放，落至地面（沙坑）；（2）根据铅球对地面的作用效果（或引起地面形变的大小、砸出坑的深浅、对地面做功的多少），作用效果越明显（或引起地面的形变越大、砸出坑的深度越深、对地面做功越多）物体的重力势能越大。反之，重力势能越小。21. 开放性题目，①重力方向是竖直向下的；②重力势能转化为动能；③动能转化为弹性势能；④弹性势能转化为动能；⑤力可以改变物体的形状；⑥物体间力的作用是相互的；⑦物体具有惯性；⑧力可以改变物体的运动状态。四、简答与计算题22. 解：（1）v＝s/t＝3068m/200s＝15.34m/s（2）由二力平衡条件可得F＝f＝2.0×103NW＝Fs＝2.0×103N×3068m＝6.14×106J（3）P＝W/t＝6.14×106J/200s＝3.07×104W23. 解：（1）η＝ W有用/W总 ＝Gh/Fs＝（2000N×1m）/（600×4m）＝83.3％（2）与物重有关；与动滑轮重有关；与绳重有关（或者与绳和滑轮之间摩擦有关或者与滑轮和轴之间摩擦有关）。24. 解：（1）P＝＝1.0×103㎏/m3×10N/㎏×10m＝1.0×105Pa（2）m＝＝1.0×103㎏/m3×4.5×106m2×（10m－6m）＝1.8×1010㎏（3）