中考物理知识要点 第十一章 功和机械能 新人教版

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第十一章 功和机械能 第一节 功 1、功包括的两个必要因素： ⑴、作用在物体上的力；⑵、物体在这个力的方向上通过的距离。★ 注意：当看到题目中有力的大小和距离的大小时，不要盲目的认为这个力做了功。这时，应该判断一下距离是否是沿力的方向的，或者说物体运动的方向与物体所受力的方向是否一致，如果一致则这个力做了功，反之力没有做功。有时题目中有几个力和几个距离，这时如果求功的大小，应先确定每个力是否做功，然后确定所对应的距离，最后求功的大小。 2、功的计算：用两样大小的力推动小车在水平地面上前进200米产生的成效是前进100米的2倍；把2kg的物体提升一定的高度是把1kg物体提升同样高度产生成效的2倍。怎样能把力产生的成效，也就是做的功正确的表示出来呢？ 力学里规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。★ 表达式为： 功 = 力 距离 ★ 注意：此距离应理解为物体在力的方向上通过的距离。 公式： W = F s ★ F表示力，s表示沿力的方向移动的距离，W表示功 单位：牛米（是力和距离的单位组合成的，通常不用） 焦耳（国际单位） 简称 焦，符号J ★ 3、当作用在物体上的力的方向与物体运动的方向垂直时，这个力不做功；当作用在物体上的力与物体运动方向相同时，这个力做功 4、一个力克服重力为G的物体匀速升高h高度时，竖直向上的力（F=G）所做的功为：W = F h = G h ，通常为了简便将Fh去掉，表示为W = G h ，看到这样的式子时通常可理解为竖直向上的力F克服物体受到的重力G，使物体竖直向上运动了一段距离，做了功。 第二节 功率 1. 比较做功的快慢时一般有三种情况： （1）、做同样多的功，比较做功所用的时间，用时间少的做功快； （2）、用同样多的时间，做功较多的做功快； （3）、做功W不一样多，用的时间t也不相同，可以将功W除以时间t，就可以得到单位时间内对物体所做的功，这样就可以用（2）来比较做功的快慢了。想一想，用时间除以功能不能比较做功的快慢呢？答案是能，想想为什么？ 时间除以功得到的是做1焦耳功所用时间的多少，与方法（1）是相同的。所以，也可以用来比较做功的快慢，但人们更习惯用“功除以时间”来比较做功快慢。 2. 由于“功除以时间”可以表示做功的快慢，就象“速度表示物体运动的快慢”一样，人们就把功除以时间叫做“功率”，来表示“做功的快慢”。即：功与做功所用时间之比叫做功率（power） 用W表示某个力做的功，t表示做这些功所用的时间，P表示这个力做功的功率， 则功率的表达式为 ★ 单位：功率的原始单位是由功的单位“焦耳”和时间单位“秒”组合而成“焦耳/秒”读做“焦耳每秒”，但通常不用这个单位，而是用“瓦特”，简称“瓦”符号“W” 。 第三节 动能和势能 1. 物体能够做功，我们就说它具有“能量”（energy），简称“能”。判断物体是否具有能量主要看物体“是否能做功”而不是是否做了功。一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。 2. 洪水能冲走巨石、车辆、房屋等，运动的铅球可以把木块推走，说明运动的水、铅球都能做功，运动的水、铅球都具有能量。与之类似，物体由于运动而具有的能量叫做动能；一切运动的物体都具有动能。 3. 观察课本67页图11.3－2的实验为“探究物体的动能跟哪些因素有关”。 说明：实验中运动的钢球克服木块所受的摩擦力推动木块移动一段距离，对木块做功，钢球最终静止，动能为零，即钢球具有的动能全部耗尽，做功的多少为W＝Fs＝fs，由于木块对水平接触面的压力等于重力，是一定的，接触面的粗糙程度也是一定的，即可知摩擦力f一定，使我们进一步知道W与s成正比，即可以通过比较木块移动的距离s的大小来判断钢球所具有的动能大小。这种方法叫做转换法，与微小压强计的道理是一样的，都是将不可感知的物理量（液体的压强、钢球的动能）通过它们之间的必然联系转换成可以感知的物理量（液面高度差、移动的距离） （1）、让同一个钢球A分别从不同的高度由静止开始滚下，（此时实验是“探究动能的大小与物体运动的速度是否有关，有什么关系”）目的是让钢球A到达水平面撞击木块B时的速度不同，A所在高度越高，撞击时的速度越快，出现的现象是木块B被撞击的距离越远，说明钢球A对木块B做的功越多。多次实验后现象相同，即可得出结论：质量相同时，物体的速度越大，动能越大。 （2）、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，（此时实验是“探究动能的大小与质量是否有关，有什么关系”）。从同一高度滚下的目的是让钢球撞击木块时的速度是相同的。多次实验出现的现象是：质量大的钢球把木块撞击出去的距离远，钢球克服摩擦力对木块做的功较多，说明质量大的钢球具有的动能大。分析后即可得出结论：速度相同时，物体的质量越大，动能越大。 4. 观察68页“想想议议”中的限速标志，载重汽车质量较大，如果速度太快，具有的动能将太大，容易引发严重的交通事故，造成巨大的损失，所以质量大的汽车限速低些。 5. 物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能叫做重力势能。物体的质量越大，位置越高，它具有的重力势能就越大。 6. 物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。 7. 重力势能和弹性势能统称为势能，是常见的两种势能。 第二节 机械能及其转化 1. 动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。 2. 观察课本71页图11.4－1，描述图中运动员的能量变化情况为：运动员在最高点时静止，此时只具有重力势能，由于运动员受重力，他向下运动，从他的高度越来越低，速度越来越快可以判断出，他的重力势能越来越少而动能越来越大，重力势能转化为动能，直到接触到蹦床，蹦床对他的支持力等于他所受重力时为止。运动员由于惯性继续向下运动，此时由于蹦床形变进一步增大，所以弹力开始大于重力，两个力的合力竖直向上，与他运动的方向相反，合力开始阻碍他运动，速度减小，弹性形变不断变大，动能转化为弹性势能，直到最低位置，运动员静止时为止，那一刻，动能为零，弹性势能最大。然后在弹力作用下他又开始向上运动，整个过程开始反过来了。从此例可以看出：动能、重力势能、弹性势能之间可以相互转化 3. 图11.4－2中滚摆从最高点到最低点的过程中是重力势能转化成动能，反之，从最低点上升至最高点的过程是动能转化为重力势能；单摆从A至B时是最高点到最低点，是重力势能转化成动能的过程，从B到C是从最低点到最高点的过程，动能转化成重力势能。（这两个实验中由于有空气阻力和摩擦力的存在，机械能会逐渐消耗，转化成内能，最终装置因机械能耗尽而停摆，如果没有阻力，装置会不停的反复摆动，重力势能和动能不断进行转化） 4. 能量如何转化可以借助物体的“高度”、“速度”“弹性形变程度”变不变，如何变来加以判断。 5. 自然界的流水和风都是具有大量机械能的天然资源。拦河坝提高了上游水位，使水具有了大量的重力势能，水流过水轮机带动发电机转动，整个过程中实现了重力势能转化成动能，又转化成电能。 6. 卫星的近地点和远地点分别是卫星离地球最近的一点和最远的一点。这两个点的高度分别是最近和最远，重力势能分别是最小和最大。在大气层外卫星不受阻力，只是重力势能和动能之间进行转化，所以，卫星从近地点向远地点运动时，卫星的动能转化成重力势能；从远地点向近地点运动时，卫星的重力势能转化为动能。