1、第八讲 功和机械能1.备考双基梳理：（1）课标点击：功和机械能 新课标 旧课标课标要求（1）结合实例，认识功的概念。知道做功的过程就是能量转化或转移的过程。（2）知道机械功和功率。用生活中的实例说明机械功和功率的含义。（3）知道机械效率。了解提高机械效率的途径和意义。（4）了解人类使用机械的历程。了解机械的使用对社会发展的作用。（5）了解能量及其存在的不同形式。描述各种各样的能量和生产、生活的联系。（6）知道动能、势能和机械能。通过实验，了解动能和势能的相互转化。举例说明机械能和其他形式能量的相互转化。（1）结合实例认识功的概念。知道做功的过程就是能量转化或转移的过程。（2）知道机械功的概念和
2、功率的概念。能用生活、生产中的实例解释机械功的含义。 （3）理解机械效率。（4）了解机械使用的历史发展过程。认识机械的使用对社会发展的作用。（5）通过实例了解能量及其存在的不同形式。能简单描述各种各样的能量和我们生活的关系。（6）结合实例理解功率的概念。了解功率在实际中的应用。（7）能用实例说明物体的动能和势能以及它们的转化。能用实例说明机械能和其他形式的能的转化。新课标解读根据课程标准，在知识技能方面是让学生结合实例，认识功的概念。知道做功的过程就是能量转化或转移的过程。知道机械功和功率。用生活中的实例说明机械功和功率的含义，了解它们在生活中的应用。了解什么是有用功、额外功和总功，知道机械效
3、率，了解提高机械效率的途径和意义。知道动能、势能和机械能。通过实验，了解动能和势能的相互转化。能够解释一些有关动能、重力势能、弹性势能之间相互转化的简单物理现象。在过程与方法方面，通过观察和实验了解功和功率的物理意义；通过参与探究斜面机械效率的活动，学习拟定简单的科学探究计划和实验方案；通过观察和实验，了解动能、重力势能的大小与什么因素有关并能解释简单的现象，同时认识动能和势能的相互转化过程。在情感态度价值观方面，在实验中培养合作精神，养成实事求是、尊重实验结果的科学态度，有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。（2）基础回顾：2核心考点精讲（1）重难点突破：1正确判断力对物体做功要判断力
4、是否对物体做功，关键要看是否满足做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上移动的距离，二者缺一不可，下列三种情况对物体都没有做功：（1）物体移动了一段距离，但没有受到力的作用。例如：物体在光滑水平面做匀速运做功的两个必要因素作用在物体上的力物体在力的方向上通过的距离计算公式： W Fs单位：焦耳（J）功（ W）功率（ P）定义：物体在单位时间内做的功公式： t单位：瓦特（W）物理意义：表示物体做功的快慢机械效率概念：有用功跟总功的比值公式： 有总机械能动能定义：物体由于运动而具有的能量决定动能大小的因素物体的质量物体的运动速度势能重力势能定义：物体由于被举高而具有的能量决定
5、重力势能大小的因素物体的质量物体被举高得的高度弹性势能定义：物体由于发生弹性形变而具有的能量决定弹性势能大小的因素：弹性形变的大小动能和势能之间的相互转化功和机械能动。在水平方向没有受到力的作用，物体由于惯性二运动，因而没有力对物体做功。（2）物体受到力的作用，但没有沿力的方向通过距离，例如：用力推车，车没有推动，推车的力没有对物体做功。（3）物体受到了力的作用，也通过了距离，但物体移动的距离跟物体受到力的方向垂直。例如：手用竖直向上的拉力提水桶，沿水平方向移动距离，这个拉力也没有对水桶做功。2正确使用功的公式计算时应注意的问题分清哪个力对物体做功，计算时 F 就是这个力；公式中 s 一定是在
6、力的方向上通过的距离，与力 F 相对应；特别注意：物体在力的方向上移动距离 s 的全过程中，力 F是否始终作用在物体。3功与功率的区别与联系功（ W） 功率（ P）概念当一个力作用在物体上，物体在这个力作用下通过一段距离。这个力对物体做了功单位时间里完成功的多少单位功的单位是力的单位与距离的单位的乘积牛米，也叫焦耳。1J1Nm。功率的单位也是复合单位，焦/秒，叫做瓦特。1W1J/S计算 W=FS其它以下三种情况力对物体不做功：物体通过了距离，但没有力作用在物体上；有力作用在物体上，物体静止不动，没有通过距离；有力作用在物体上，物体也通过了距离，但力的方向和通过的距离方向互相垂直，沿力方向上物体
7、没有通过距离。比较做功快慢的方法有：比较相同时间内做的功，做功多的做功快；比较做相同的功所用时间，所用时间少的做功快；比较功和时间的比值，比值大的做功快。说明功率与功是两个不同的物理量，“功”表示做功的“多少”，而“功率”则表示做功的“快慢”，“多少”与“快慢”的意义不一样，只有在做功时间相同时,做功多的就做功快；否则，做功多不一定做功就快，即“功率”不一定就大，也就是说：功率与功和时间两个因素有关。4功率和机械效率间的区别与联系功率 机械效率定义 物体单位时间内所做的功 有用功跟总功的比值物理意义 表示物体做功快慢的物理量 衡量机械本身性能优劣的一个重要因素公式 WPt100W有总单位 瓦特
8、 没有单位决定因素 功率大小是由做功的多少和所需的时间长短两个因素决定的 受机械设备本身机构、摩擦等因素的影响说明 功率和机械效率是两个截然不同的物理概念，二者之间没有直接的联系。功率大的，机械效率不一定高；机械效率高的，功率也不一定大。 5正确理解机械效率的概念（1）机械效率具有“可变性” ，由公式 可知，如果该机械的额外=W有 有总 额 有功（ W 额 ）一定，有用功（ W 有用 ）越大，机械效率（ ）越大。比如用同一个滑轮组把一块巨石和一个乒乓球提起相同的高度，前者的机械效率要大，由此可见对同一个机械，它的机械效率是可变的，而不是某一确定值。（2）由公式 可知，当有用功一定时，额外功越小
9、，则机械效率越=有 有总 有 额大。因此设法减小额外功可以提高机械效率。如减轻机械本身的重量，加润滑油以减小摩擦，用轻质材料制作机械，都可以不同程度的减小额外功，提高机械效率。6正确理解机械能之间的转化在分析判断有关动能和势能的互相转化问题时，首先应确定物体初始状态所具有的能量形式（动能、势能）；其次分析过程中物体的速度、高度、形变是否发生变化，发生了什么样的变化；最后根据这些变化确定物体的动能和势能的变化及互相转化情况。在分析时要注意弄清整个过程中物体运动状态的变化情况，找出整个过程是由几个过程组成的，并对每个过程中物体的运动状态进行分析，哪些因素发生了变化，发生了怎样的变化。7探究实验实验
10、装置 实验解读 实例强化实验中应注意的问题：要尽量匀速拉动木块；该实验的研究方法是控制变量法；控制斜面的粗糙程度和物体重力一定，改变斜面的倾斜程度，探究斜面机械效率与斜面倾斜程度的关系；控制斜面的倾斜程度和物体重力一定，改变斜面的粗糙程度，探究斜面机械效率与斜面粗糙程度的关系；控制斜面的倾斜程度和斜面粗糙程度一定，改变物体的重力，探究斜面机械效率与物体重力的关系。见典例 3在进行实验时，让质量不同的钢球从同一高度滚下来，观察钢球把木块撞出去的距离的远近，从而总结出动能与质量的关系；让同一钢球从不同高度滚下来，观察钢球把木块撞出去的距离的远近，从而总结出动能与速度的关系；该实验的研究方法是控制变
11、量法，钢球所处的高度决定着钢球的速度，高度越高，速度越快。见大题冲关 16题在进行实验时，让质量不同的砝码从同一高度落下来撞击小桌，观察小桌插入沙子中的深度，从而总结出重力势能与质量的关系；让同一砝码从不同高度落下来撞击小桌，观察小桌插入沙子中的深度，从而总结出重力势能与高度的关系；该实验的研究方法是控制变量法。见大题冲关 17题（2）易错点透析：判断一个力是否做功，必须注意力是否和移动的距离对应，并且要注意力是否一直作用在物体上。利用功的公式 W=Fs 解题时，一定要注意同一性，利用功率的另一个公式 P=Fv 时，也一定要注意力的大小必须与所对应的速度想乘，绝对不能张冠李戴。滑轮组的机械效率
12、和三个因素有关：动滑轮的重力、摩擦力和提升重物的重力。所以同一个滑轮组提升不同的重物，机械效率是不同的。在计算滑轮组机械效率的有关试题时，很多同学认为同一滑轮组的机械效率是固定不变的，从而导致出现错误。在分析能量转化时，错误地认为动能变化了，势能也一定变化；或势能变化了，动能也一定会变，从而出现误判。例如：（2014南宁）超市的自动扶梯把小明从一楼匀速送到二楼的过程中，小明的（ ）A动能减小，势能增大，机械能不变 B动能增大，势能增大，机械能增大C动能不变，势能增大，机械能增大 D动能不变，势能不变，机械能不变这一个问题，很多同学就容易判断成 A，而实际上根据动能与势能的影响因素可以判断，匀速
13、则动能不变，从一楼到二楼则重力势能增大，所以机械能总和也变大，选 C。3命题思路探究命题点一 有关做功的判断命题解读 新课标对功的概念的要求是知道功包括两个必要的因素：是作用在物体上的力；是物体在力的方向上通过的距离。能通过辨别做功的两个必要因素，判断力是否做功，在中考中，多以选择题、填空题的形式出现，分值一般在 23 分左右。典例 1 （2014黑龙江）如图所示，下列几个实例中，力没有做功的是（ ）【解析】本题要抓住做功的两个必要因素：作用在物体上的力，物体在力的方向上通过的距离；二者缺一不可。人拉车前进的过程，人给车一个向前的力，车在力的方向上向前移动了距离，拉力对车做功，所以 A 选项不
14、符合题意；用力搬石头，人给石头一个向上的力，石头向上没有移动距离，力对石头没有做功，所以 B 选项符合题意；划火柴时，有力作用在火柴上，火柴在力的作用下移动了距离，所以 C 选项不符合题意；刹车时，汽车受到水平阻力的作用，在刹车的过程中，车仍然向前运动，故刹车阻力对汽车做了功，所以 D 不符合题意。【答案】本题答案选 B命题点二 功率的计算命题解读 新课程标准要求能够结合实例理解理解功率的概念，了解功率在实际中的应用。注意弄清功率与功和做功时间的关系，能够利用功和功率的公式进行简单的计算，功和功率的计算在中考中的要求较高，是中考命题有关计算知识点的必考项，另外要重视有关“功率”的估算类试题。典
15、例 1 （2014 兰州）中考体育测试跳绳的项目中，某同学在 1min 内跳了 180 次，每次跳的高度大约为 5cm他跳绳时的功率大约为（ ）A1000 W B100 W C10 W D1W【解析】首先估测出中学生的重力，而跳绳的过程是克服自身重力做功的过程，知道每次跳的高度，可利用公式 W Gh 计算出所做的总功，又知道做功的时间，再利用公式 计算WPt出跳绳时的功率。初中生体重大约为600N， h5cm0.05m，做的总功为：W Gh600N0.05m 1805400J ； t1min60s，跳绳时的功率约为： ；540J=9W6sPt在上述四个答案中，只有100W 最接近90W，所以
16、B 符合题意，故选 B【答案】本题答案为 B。命题点三 斜面机械效率的探究命题解读 新课标要求学生能通过参与探究斜面机械效率的活动，学习拟定简单的科学探究计划和实验方案；通过探究斜面的机械效率与倾斜程度的关系，加深对机械效率的理解。本考点重点考查测量工具的选择、机械效率的计算、影响机械效率大小的因素和控制变量法的应用，要求学生对实验要有全面地认识是解题的关键。典例 3 （2014武汉）如图是探究斜面的机械效率跟什么因素有关的实验装置（1）实验器材有木块、铁块、垫块、各处粗糙程度相同的长木板、弹簧测力计各一个，砝码若干，为了完成实验，还需要的测量工具是_。（2）实验时某同学在木块或铁块上放置不同
17、的砝码，改变物块的重力，用弹簧测力计拉着物块沿斜面做匀速直线运动实验的部分数据如下表：该同学运用控制变量法探究的是斜面的机械效率与_、_、_的关系在第四次实验中，斜面的机械效率为_。【解析】（1）由表中数据可见需要测量的物理量有四个：物块的重力、沿斜面的拉力、物块上升的高度、物块移动的距离，其中前两个由弹簧测力计完成，后两个由刻度尺来完成测量，因此还需要补充的器材是：刻度尺；实验次数接触面粗糙程度物块重G/N物块上升的高度 h/m沿斜面的拉力 F/N物块移动的距离 L/m机械效率1 较粗糙 2.0 0.25 1.2 0.80 52%2 较粗糙 2.0 0.35 1.4 0.80 63%3 较粗
18、糙 5.0 0.35 3.5 0.80 63%4 较光滑 5.0 0.35 3.1 0.80（2）分析实验 1、2，接触面的粗糙程度、物块重相同，斜面的倾斜程度不同，机械效率不同，研究的是斜面的机械效率与斜面倾斜程度的关系（有关）；分析实验 2、3，斜面的倾斜程度、接触面的粗糙程度相同，物块重不同，机械效率相同，研究的是斜面的机械效率与物块重的关系（无关）；分析实验 3、4，斜面的倾斜程度、物块重相同，接触面的粗糙程度不同，机械效率不同，研究的是斜面的机械效率与接触面粗糙程度的关系；由此可见斜面的机械效率与接触面粗糙程度、物块重斜面、倾斜程度的关系；斜面的有用功等于物块的重力和物块上升高度的乘
19、积，即 W 有用 Gh；总功等于沿斜面的拉力和物块移动距离的乘积，即 W 总 FL，则斜面的机械效率为05N.3m=7118WGhFL有总【答案】本题答案为：（1）刻度尺；（2）接触面粗糙程度；物块重斜面；倾斜程度；71%命题点四 机械效率的计算命题解读 机械效率的计算是非常重要的知识点，在中考中经常出现。新课标要求学生能够了解什么是有用功、额外功和总功，知道机械效率，能够运用相关公式进行有关机械效率的运算，考试题型主要有填空题、选择题和计算题。典例 4 （2014 盐城）小明家新买的房子准备装修，为了将水泥从地面送上楼，他在楼上安装了一个滑轮组，所用的滑轮每只 2kg，每次将一袋 50kg
20、的水泥提升 5m（不计绳重和摩擦，g 取 10N/kg）求：（1）每袋水泥受到的重力大小；（2）每次做的有用功；（3）滑轮组的机械效率。【解析】本题考查了有用功、额外功、总功和机械效率的计算，关键是公式和公式变形的理解和应用，特别需要注意的是在不计绳重和摩擦的情况下，对动滑轮做的功为额外功（1）知道每袋水泥的质量，可利用公式计算出其重力的大小：G mg50kg10N/kg500N 。（2）知道每袋水泥的重力和上升的高度，可利用公式计算出做的有用功： W 有用 Gh500N 5m2500J。（3）在不计绳重和摩擦的情况下，对动滑轮做的功为额外功，知道动滑轮的质量，可利用公式计算出滑轮组所做的额外
21、功： W 额外 G 动 h m 动 gh2kg10N/kg5m100J，再利用公式计算出总功为： W 总 W 有用 W 额外 2500J100J2600J，滑轮组的机械效率为： 96.1%。0025J=116有总【答案】本题答案为：（1）每袋水泥受到的重力大小为 500N；（2）每次做的有用功为2500J；（3）滑轮组的机械效率为 96.1%。命题点五 机械能及其转化命题解读 新课程标准要求通过实例理解动能和势能的概念，并通过探究实验了解动能和重力势能的大小各与什么因素有关；能用实例理解动能和势能的相互转化并能解释一些有关动能、重力势能、弹性势能之间相互转化的简单物理现象。机械能与其它形式能之间的相互转化，是每年中考必考内容，题型一般以填空题、选择题的形式出现。典例 5 （2014苏州）下列现象中，由动能转化为重力势能的是（ ）
