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十功和机械能知识与习题

发布时间:2014-07-07 11:57:00  

知识点较多,涉及中考内容也较多,本专题是中考的重点,希望引起同学们注意。

本知识板块的重点是机械效率和机械能的转化.难点是功、功率、机械效率的综合计算。

[重点考点解析]

一、理解做功的两个必要因素,用W=Fs进行功的计算,理解F和s的物理意义。

[中考常见题型]

例1、下列关于力做功的说法,正确的是( A )

A. 人提着箱子站在地面不动,手的拉力对箱子没有做功 B. 人把箱子从二楼提到三楼,手的拉力对箱子没有做功 C. 汽车在水平公路上匀速行驶,汽车所受重力对汽车做了功

D.过山车向下运动过程中,车上乘客所受重力对乘客没有做功

例2、在“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验中,小车碰撞木块后继续向前运动,木块在水平木板上滑动0.4 m后停下,如图1所示,木块在滑动过程中受到0.5 N

的摩擦力,则木块克服摩擦力所做的功W=__ __J;设小车与木块碰撞前的动能为Ek,则Ek(填“大于”、“等于”或“小于”)W。

思路分析:首先判断力是否做功:由于木块移动的距离跟摩擦力的方向相反,我们可以说成木块克服摩擦力做功。根据功的计算公式,W=Fs=0.5 N×0.4 m=0.2 J。由于碰撞时有部分机械能损失,所以Ek大于W。

[重点考点解析]

二、了解有用功、额外功,理解机械效率的含义。

[中考常见题型]

例3、小文同学采用如图所示的两种不同的方法将同一货物搬运到同一辆汽车上,其中说法正确的是( )

A. 甲方法克服重力做功多 B. 乙方法更省力

C. 两种方法机械效率相等 D. 两种情况下,货物机械能都增加

思路分析:甲、乙两种方法都克服货物的重力做功,将其移到相同的高度,两种方法克服重力所做的功相等,但甲方法所做的总功多,选项A错误;甲方法利用斜面可以省力,所用力小于物体的重力,乙方法直接用手举高货物,所用力等于货物的重力,乙方法费力,B项错误;甲方法在做功过程中需要克服摩擦而做额外功,故甲方法的机械效率低,C项错误;把货物搬到汽车上,货物的重力势能增大,D项正确.解题时要会区分有用功、额外功,机械效率与省力情况无关。

解析]

三、结合实例理解功率的概念和功率的计算,了解功率在实际中的应用. [中考常见题型]

例6、用图所示的滑轮组匀速提起重300 N的箱子,绳自由端在5 s

内移动了2 m.滑轮组的机械效率

为75%,则箱子上升的高度为__ __m,拉力F的大小为_ ___N,拉力F做功的功率为__ __W。

思路分析:首先确定出承担物体和动滑轮的绳子股数n=2,由s=nh得h=1 m;由η=得F=200 N;

拉力F做功的功率为P =80 W。解题时注意:物重G和h、绳端的拉力F和s应一一对应,正确区

分出有用功、总功,求功率就没问题了。

例7、王小虎同学听到上课铃响了,他一口气从一楼跑到三楼,所用时间为10 s.那么他上楼过程中,克服自身重力做功的功率最接近于( )

A. 3 W B. 30 W C. 300 W D. 3 000 W

思路分析:此题是一道关于物理量估算的中考题.克服重力做功的功率的计算公式P =,王小虎同学的重力大约500 N,一楼到三楼是两个楼层的竖直距离,h=3 m×2=6 m,因而克服重力做功的功率P=300 W,选项C正确.解答有关物理量估算的中考题,主要在于平时的留心积累,根据常识选取估算所需的值。

例8、在新农村建设中,为解决村民饮水问题,政府和村民共同兴建了一批蓄水池.吕兵家二楼顶上的蓄水池长3 m,宽2 m,高1 m,楼房每层高3 m,水池最大储水量是____t。若这些水是从深2 m的井中抽上来的,水泵至少做功____J;若要求一次灌水的时间不能超过8 min,他家所购水泵的功率至少要____kW。

思路分析:水池最大储水量m= ρV,水池的容积V=3 m×2 m×1 m=6 m3,可储水的质量m= ρV=1.0×103 kg/m3×6 m3=6×103 kg=6 t,水泵抽水的高度h=2 m+3 m×2=8 m,水泵对水做的功W=Gh=mgh=6×103 kg×10 N/kg×8 m=4.8×105 J;水泵的功率至少为P=1 000 W=1 kW.

例9、学校新购了一箱物理器材,小云将它从一楼搬到三楼,小彬想测定小云搬运器材过程中对箱子做功的功率.

(1)实验所需的器材为____、____、____。

(2)小彬设计的测量步骤如下,其中多余的是( )

A. 测出箱子的质量m B. 测出楼梯的总长度L C. 测出一楼到三楼的竖直高度h

D. 测出小云上楼所用的时间t E. 算出小云搬运箱子的功率P 参考答案:(1) 秒表 卷尺 磅秤 (2) B

分析:要测定对箱子做功的功率,必须知道对箱子所做的功和所用时间。对箱子所做的功W=Gh=mgh,测箱子的质量需用磅秤,测一楼到三楼的竖直高度需用皮尺,测小云上楼所用的时间需用秒表。注意:不能用弹簧测力计直接测箱子的重力,因为没有那么大量程的测力计;克服重力做功的距离是竖直距离,不是楼梯的总长度。

[重点考点解析]

四、功、功率、机械效率的综合计算

[中考常见题型]

例10、小强的身高只有165 cm,质量却有80 kg,每天放学背着10 kg的书包爬上约20 m高的6楼,总是累得他气喘吁吁.如果小强上到楼顶共要5 min时间,g取10 N/kg,求:

(1) 小强上楼过程中要对书包做多少功?

(2) 小强上楼过程中克服总重力做功的功率是多少?

(3) 小强上楼过程中对书包做功的效率多大?

思路分析:小强克服书包的重力所做的功(有用功)为W有=Fs=G书h,而小强克服总重力所做的功(总功)为W总=G总h,功率为P总=,对书包做功的效率η=,代入数据即可。

参考答案:(1) F=G书=m书g=10 kg×10 N/kg=100 N W=Fs=G书h=100 N×20 m=2 000 J

(2) W总=G总h=(80 kg+10 kg)×10 N/kg×20 m=18 000 J P总=60 W (3) η=11.1%

[重点考点解析]

五、动能、势能的概念和影响动能、势能大小的因素。

[中考常见题型]

例11、体育运动中投掷链球、铅球、铁饼和标枪,都是把物体斜向上抛出的运动.不计空气

阻力,这些物体从被抛出到落地的过程中( C )

A.动能一直增大,重力势能一直减小 B.动能一直减小,重力势能一直增大

C.动能先减小后增大,重力势能先增大后减小 D.动能先增大后减小,重力势能先减小后

增大

例12、图7所示是我国空中加油机正在给歼击机加油的情景,加油机在某一高度

匀速飞行,为保证安全,歼击机相对于加油机应处于__ __状态,在此过程中,

歼击机的动能将_ ___(填“不变”、“增大”或“减小”)。

思路分析:为了顺利实施空中加油,歼击机和加油机飞行的速度和方向相同,保持相对静止

状态;在加油过程中,歼击机的质量增大,因而动能增大。

例13、如图所示,在生活、生产中,我们常遇到下面事例:打夯时夯锤被高高抛起又落下,砸在工作面上;打桩机打桩时重锤被高高拉起又落下,打在桩面上??

(1) 请你再举一个类似的事例: ____。 (2) 这些事例涉及的共同物理知识是: ____。

(3) 小军看到打桩机,思考“重锤对桩面打击力的大小与什么因素有关”的问题,并提出

猜想1:打击力的大小与重锤的质量有关.请你另提出猜想2:打击力的大小与__ __

有关。

(4) 小军找来排球和足球模拟“打桩”来验证猜想1。设计的实验方案如下:

a.用台秤分别称出排球和足球的质量m1、m2。

b.在光滑平整的地板上放一张白纸,在白纸上叠放一张复写纸.让排球从纸的正上方一定

高度处静止下落,排球打在复写纸上,在白纸上留下打击的复写印迹,记为“印迹1”。

c.换用足球从另一高度处落下,重做上面的实验,得到足球打击的“印迹2”。

如何利用台秤较准确地测出排球和足球的打击力F1、F2的大小?小军有点为难,请你

完成测出F1、F2的方案:___ _。

(5) 请对小军的实验方案作出评估:_ ___。

思路分析:生活中铁匠用铁锤打铁,铁锤举得很高就是为了增大重力势能,以做更多的功;所举事例涉及的物理知识都有重力做功或重力势能转化为动能;重力势能大小不仅跟质量有

关,还与高度有关,质量越大,高度越高,具有的势能越大,做功越多;根据力可以改变物

体的形状这一特点,在保证力的作用点和方向相同时,让物体的形变相同,表明力的大小相

同.实验的设计利用了控制变量法,测出打击力的大小利用了等效法。

参考答案:(1) 铁匠用铁锤打铁(或者举起石头砸地面等) (2) 重力做功(或重力势能

转化为动能等)

(3) 下落高度(或物体的速度) (4) 把“印迹1”放在台秤上,再将排球放在“印迹1”

上,用力向下压排球,使排球的形变与印迹1重合,读出此时台秤的示数,即为F1.用同样

的方法测量F2

(5) 实验的不足为没有控制两球下落的高度相同(或测量F1、F2时不易操作,或没有进行多次测量等)

[重点考点解析]

五、动能和势能的相互转化及机械能守恒定律

[中考常见题型]

例14、将一支有弹力后盖的圆珠笔按在桌面上,松开手,会发现圆珠笔将竖直向上跳起。下列是圆珠笔从松手到上升至最高点的过程中有关能量转化的分析,正确的是( C )

A.动能→重力势能→弹性势能 B.内能→动能→重力势能

C.弹性势能→动能→重力势能

D.动能→重力势能→内能

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