中考物理 基礎(chǔ)知識手冊 第十一章 功和機(jī)械能.doc

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第十一章功和機(jī)械能 知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 高頻考點(diǎn)透析 序號 考點(diǎn) 考頻 1 做功的判斷及功的計(jì)算 ★★★ 2 功率大小的計(jì)算 ★★★ 3 影響動(dòng)能和勢能大小的因素 ★★★ 4 機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)化 ★★★ 知識能力解讀 第一講功和功率 知識能力解讀 知能解讀：(一)功的概念 1．功：物理學(xué)中規(guī)定，如果一個(gè)力作用在物體上，物體在力的方向上移動(dòng)了一段距離，就說這個(gè)力對物體做了功。功是一個(gè)過程量。 2．力學(xué)里的做功必須同時(shí)具備兩個(gè)因素：一個(gè)是作用在物體上的力，另一個(gè)是物體在這個(gè)力的方向上移動(dòng)的距離。 知能解讀：(二)三種不做功的情況 三種情況 原因 實(shí)例 圖示 不勞無功 沒有力作用在物體上，但物體移動(dòng)了距離(有距離無力) 足球離開腳后 在水平面上滾 動(dòng)了10 m，在這10m的過程中，人對足球沒有做功 不動(dòng)無功 有力作用在物體上，物體靜止，沒有移動(dòng)距離(有力無距離) 兩名同學(xué)沒有搬起石頭，所以人對石頭沒有做功 勞而無功 物體受到了力的作用，一也通過了一段距離，但二者方向垂直(力與距離方向垂直) 包受到拉力F(拉力方向豎直向上)，包在水 平方向上移動(dòng)一段距離s，在拉力方向上沒有移動(dòng)距離，拉力F不做功 手提包水平移動(dòng)一段距離 知能解讀：(三)功的計(jì)算公式和單位 1．功的計(jì)算公式：功等于力與物體在力的方向上移動(dòng)的距離的乘積。如果用W表示功，用F表示力，用s表示物體在力的作用方向上通過的距離，則有W=Fs。 計(jì)算功的時(shí)候，最容易發(fā)生的錯(cuò)誤是距離、沒有選對。確定、時(shí)，必須同時(shí)考慮物體實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況及力的作用方向，分析物體在力的作用方向上究竟運(yùn)動(dòng)了多大距離。 注意： 在利用公式W=Fs計(jì)算時(shí)，要注意公式中的“F”和“s”的“三同”性。 (1)同體性：公式中的“F”和“s”必須對應(yīng)于同一物體。 (2)同時(shí)性：在計(jì)算做功多少時(shí)，一定要明確s是不是力F始終作用下運(yùn)動(dòng)的距離，也可以說公式W=Fs中的F是物體沿著力F方向上移動(dòng)過程中始終作用在物體上的力，其大小和方向是不變的。 (3)同向性：公式W = Fs中的F是作用在物體上的力，s是物體在力的作用下“在力的方向上 移動(dòng)的多距離”。 例如，從高為h的桌面水平扔出一個(gè)物體，物體沿曲線運(yùn)動(dòng)(如圖所示)。重力的方向豎直向下，物體在豎直方向移動(dòng)的距離為h，所以重力做功為Gh。 2．功的單位：功的單位由力、距離的單位共同決定。在國際單位制中，力的單位是“牛”，距離的單位是“米”，功的單位是“牛米”。稱為“焦耳”(簡稱焦)，用字母“J”表示，。 知能解讀：(四)一些力做功的大小 將兩只雞蛋舉高1 m，做功約1J；將一袋10kg的大米從地面扛到肩上，做功約150 J；體重為60 kg的某學(xué)生從一樓走到二樓，做功約1 800 J；將一瓶500 mL的礦泉水從地上拿起，做功約5J。 知能解讀：(五)功率的概念及公式 物理意義 表示物體做功快慢的物理量 定義 功與做功所用時(shí)間之比叫做功率。功率在數(shù)值上等于單位時(shí)間內(nèi)所做的功 公式 單位及換算 國際單位制中單位：瓦(W) 常用單位：千瓦(kW) 兆瓦(MW) 換算關(guān)系：1 Kw=103 W 1 MW=106 W 說明 ①運(yùn)用時(shí)一定要注意三個(gè)量的對應(yīng)關(guān)系?！癢”一定是對應(yīng)“t”完成的，不能張冠李戴 ②由于W=Fs，所以，這也是計(jì)算功率的一個(gè)公式。F的單位：N，v的單位：m/s，P的單位：W 解題方法技巧 方法技巧：(一)功的計(jì)算方法——W=Fs的應(yīng)用 (1)要明確是哪個(gè)力對哪個(gè)物體做功，或者是哪個(gè)施力物體對哪個(gè)受力物體做功。 (2)公式中的F是作用在物體上的力，公式中的、是物體在力的作用下“在力的方向上移動(dòng)的距離”，即注意F和s的同體性和同向性，否則在計(jì)算功時(shí)容易出錯(cuò)。 (3)W=Fs中的F是使物體沿著F方向移動(dòng)s距離過程中(同時(shí)性)，始終作用在物體上的力，其大小和方向是不變的。 (4)W=Fs的變形公式、可求力和物體在力的作用下移動(dòng)的距離。 方法技巧：(二)功率大小的判斷方法 功率的大小由做功的多少和時(shí)間共同決定：①相同時(shí)間內(nèi)做功多的功率大；②做相同的功，所用時(shí)間少的功率大。 方法技巧：(三)功率公式的應(yīng)用 當(dāng)物體在力F的作用下，以速度v沿力F的方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，力F做功的功率P=Fv。提醒：F表示物體受到的牽引力，v表示物體的瞬時(shí)速度，P表示物體的瞬時(shí)功率。 P=Fv表示的物理意義： (1)當(dāng)物體的功率一定時(shí)，它受到的牽引力越大，速度越?。? (2)當(dāng)物體的牽引力一定時(shí)，功率與速度成正比； (3)當(dāng)物體的速度一定時(shí)，牽引力越大，它的功率越大。 例如：駕駛功率一定的機(jī)車，有一定經(jīng)驗(yàn)的司機(jī)在上坡時(shí)總要減速行駛，原因就是根據(jù)P=Fv可知，當(dāng)功率P一定時(shí)，減小車速v，可以增大牽引力F，這樣就更容易上坡。 跨越思維誤區(qū) 思維誤區(qū)：(一)對功的概念的理解不透 對功的概念的理解，王要表現(xiàn)在對做功的兩個(gè)必要因素易忽略，認(rèn)為只要物體運(yùn)動(dòng)了距離就一定有力對物體做了功，或只要有力就一定做功。理解做功的兩個(gè)必要因素，除了要知道功是由“力”和“距離”決定的之外，還必須理解力是作用在物體上的力，距離是物體沿力的萬向上通過的距離。 思維誤區(qū)：(二)對功率是反映物體做功快慢的物理量理解不透 功率是反映物體做功快慢的物理量，它由功和做功的這段時(shí)問來決定，功的多少不能反映功率的大小，因?yàn)檫€要考慮時(shí)間這一因素。 物理思想方法 思想方法：用類比法建立功率的概念 速度與功率這兩個(gè)物理量在定義方法、定義式等方面相似，都采用比值定義物理量的方法，我們將功率的各方面知識相應(yīng)地與速度進(jìn)行類比，便于掌握一些物理量的定義方法。  比較運(yùn)動(dòng)的快慢 比較做功的快慢 比較方法 (1)通過相同的路程比較運(yùn)動(dòng)時(shí)間 (2)運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同比較路程 (3)單位時(shí)間內(nèi)通過的路程 (1)完成相同的功比較所用的時(shí)間 (2)在相同的時(shí)間內(nèi)比較做功的多少 (3)單位時(shí)間內(nèi)完成的功 引入物理概念 速度 物理意義：描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢 概念：運(yùn)動(dòng)路程與所用時(shí)間的比值叫速度 公式： 功率 物理意義：描述物體做功的快慢 概念：做功與完成這些功所用的時(shí)間之比叫做功率 公式： 中考考點(diǎn)鏈接 考點(diǎn)鏈接：(一)中考考點(diǎn)解讀 中考的重點(diǎn)是做功的兩個(gè)必要因素，功和功率的計(jì)算；難點(diǎn)是利用W=Fs和P=Fv計(jì)算有關(guān)綜合性問題，題型主要有選擇題、填空題和計(jì)算題。 考點(diǎn)鏈接：(二)中考典題剖析 1．力是否做功的判斷 2．功率大小的判斷 3．功和功率的綜合計(jì)算 第二講機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化 知識能力解讀 知能解讀：(一)能量 1．能量：物體能夠?qū)ν庾龉?，我們就說這個(gè)物體具有能量。能量簡稱能，是一個(gè)狀態(tài)量。 注意：一個(gè)物體具有能量，說明這個(gè)物體具有做功的本領(lǐng)，并不表明這個(gè)物體正在做功或已經(jīng)做了功。 2．能最的單位：能量的單位與功的單位一致，單位是焦耳。 知能解讀：(二)動(dòng)能 1．動(dòng)能：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫動(dòng)能。一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能。 2．影響動(dòng)能大小的因素：動(dòng)能的大小與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)。物體的質(zhì)量越大，速度越大，具有的動(dòng)能就越大。判斷一個(gè)物體是否具有動(dòng)能，關(guān)鍵看此物體是否運(yùn)動(dòng)，若物體是運(yùn)動(dòng)的，則它必定具有動(dòng)能，如航行的帆船、急流的河水、運(yùn)動(dòng)的鋼球都具有動(dòng)能。 知能解讀：(三)重力勢能 定義 物體由于受到重力并處在一定高度時(shí)所具有的能 判斷物體是否具有重力勢能的方法 看此物體相對某一個(gè)平面有沒有一定的高度。若有，則物體具有重力勢能 實(shí)例 被舉高的重錘、吊在天花板上的吊燈、山上的石塊 決定因素 物體的質(zhì)量和所處的高度。物體質(zhì)量越大，高度越高，重力勢能越大 比較大小的方法 首先要確定這兩個(gè)因素中哪一個(gè)是不變的，然后根據(jù)另一個(gè)因素的變化情況來判斷比較 說明：物體所處的高度具有相對性，所以物體重力勢能的大小也具有相對性。例如：放在桌面上的鐵塊，相對于地面來說有一定的高度，所以鐵塊具有一定的重力勢能；若相對于桌面來說其高度為零，則鐵塊的重力勢能為零。在不特別指明的情況下，一般以地面為參考平面。 知能解讀：(四)彈性勢能 定義 物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能 判斷物體是否具有彈性勢能的方法 看此物體是否發(fā)生了彈性形變。物體有彈性而無形變或有形變而 無彈性時(shí)都沒有彈性勢能 實(shí)例 拉伸的彈簧、被拉彎的弓、壓彎的樹枝 決定因素 彈性形變的大小 比較大小的方法 同一物體形變量越大，彈性勢能越大，不同物體還要看彈性的大小 知能解讀：(五)機(jī)械能 動(dòng)能、重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為機(jī)械能。一個(gè)物體既有動(dòng)能，又有勢能，動(dòng)能和勢能的和就是它的機(jī)械能。動(dòng)能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化。機(jī)械能也可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。 知能解讀：(六)動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化實(shí)例 現(xiàn)象 現(xiàn)象分析 能量轉(zhuǎn)化 從斜坡上滾下的小球 小球從斜坡上滾下的過程中，速度越來越大，高度越來越小，故重力勢能減少，動(dòng)能增加 重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 自行車上坡前加緊蹬兒下 自行車上坡前加緊蹬幾下，其目的是增大自行車的動(dòng)能，這樣轉(zhuǎn)化成的重力勢能就大，上坡就越容易 動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能 一些鐘表和玩具發(fā)條擰得越緊，走的時(shí)間越長 發(fā)條擰得越緊，彈性勢能越大，那么鐘表走動(dòng)過程中轉(zhuǎn)化成的動(dòng)能就越大，維持時(shí)間越長 彈性勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 皮球自由落地到彈起 皮球在下落過程中，高度減小，速度增大，故重力勢能減少，動(dòng)能增加；在接觸地面發(fā)生彈性形變的過程中，動(dòng)能減少，彈性勢能增加；在恢復(fù)形變的過程中，彈性勢能減少，動(dòng)能增加；在離開地面上升的過程中，動(dòng)能減少，重力勢能增加 下落時(shí)，重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，發(fā)生彈性形變時(shí)，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢能；恢復(fù)形變時(shí)，彈性勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；上升時(shí)，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能 知能解讀：(七)機(jī)械能守恒定律 動(dòng)能和勢能是可以相互轉(zhuǎn)化的。如果沒有摩擦和其他阻力，只有重力和彈力做功，則在動(dòng)能和勢能的轉(zhuǎn)化過程中，物體總的機(jī)械能保持不變，這就是機(jī)械能守恒定律。 知能解讀：(八)水能的利用 在地球上，海水漲落，江河日夜奔流。海水漲落和江河奔流時(shí)都具有大量的機(jī)械能。 1．很久以前，我們的祖先就制造了木制的水輪，利用流水沖擊水輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)水磨來碾谷子、磨面。流水的動(dòng)能通過帶動(dòng)水輪轉(zhuǎn)化為水輪的動(dòng)能。由于物體的動(dòng)能大小取決于物體的質(zhì)量和速度，所以水輪應(yīng)安裝在水的流量大、流速大的地方。 2．海水潮汐也具有巨大的能量。人們在潮汐發(fā)電方面的研究已經(jīng)取得了成功，利用海水漲潮和退潮時(shí)海水的動(dòng)能帶動(dòng)水輪機(jī)工作。 知能解讀：(九)風(fēng)能的利用 人類很早就利用風(fēng)來驅(qū)動(dòng)帆船航行，利用風(fēng)來推動(dòng)風(fēng)車做功。 風(fēng)車安裝在高鐵架上端的水平軸上，軸可以隨風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)，它的尾翼能使風(fēng)車迎著風(fēng)吹來的方向。風(fēng)車轉(zhuǎn)動(dòng)，可帶動(dòng)發(fā)電機(jī)或其他機(jī)器工作。 注意：(1)水能和風(fēng)能是自然界中天然的機(jī)械能源。 (2)利用水能和風(fēng)能時(shí)，通常將水能和風(fēng)能通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能。 解題方法技巧 方法技巧：(一)動(dòng)能、勢能的大小變化及判斷方法 判斷一個(gè)物體的動(dòng)能、勢能(重力勢能和彈性勢能)的變化情況，關(guān)鍵在于理解影響它們大小的因素。動(dòng)能(重力勢能)的大小不僅與物體的速度大小(所處高度)有關(guān)，而且還與物體的質(zhì)量大小有關(guān)。判斷一個(gè)物體的動(dòng)能(重力勢能)是否發(fā)生變化或發(fā)生了怎樣的變化，首先要確定速度(所處高度)或質(zhì)量這兩個(gè)因素中哪一個(gè)因素是不變的，然后再根據(jù)另一個(gè)因素的變化情況來判斷物體動(dòng)能(重力勢能)的變化情況。 方法技巧：(二)動(dòng)能與勢能的轉(zhuǎn)化及判斷方法 正確分析動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，可分以下幾個(gè)步驟進(jìn)行：(1)明確研究對象和所要研究的過程；(2)物體在起始位置所具有的動(dòng)能、勢能；(3)在運(yùn)動(dòng)過程中，物體的位置、形狀、速度是否發(fā)生變化，物體的重力勢能、彈性勢能、動(dòng)能是否變化；(4)得出結(jié)論：減小的一種形式能必定轉(zhuǎn)化為另一種形式能。 方法技巧：(三)能守恒定律的應(yīng)用 在沒有(或可忽略)摩擦力或其他阻力，只有重力和彈力做功的情況下，在動(dòng)能和勢能的轉(zhuǎn)化過程中，物體的機(jī)械能保持不變。 跨越思維誤區(qū) 思維誤區(qū)：物體勻速運(yùn)邊時(shí)扭越能的變化 在分析機(jī)械能的變化時(shí)，受思維定式的影響，認(rèn)為下降時(shí)一定是重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，上升時(shí)一定是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能，水平運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)械能不變，而忽略了其中的某個(gè)影響因素而出錯(cuò)。 物理思想方法 思想方法：控制變量法研究影響動(dòng)能大小的因素“控制變量法”是研究物理問題最常用的一種方法。影響動(dòng)能大小的因素不止一個(gè)，要研究與其中一個(gè)因素的關(guān)系，應(yīng)該保證其他因素不變。要研究動(dòng)能的大小與質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)保證小球在水平面上具有相同的速度。把質(zhì)量不同的小球放在斜面的同一高度可以使小球在到達(dá)水平面時(shí)具有相同的速度?！翱刂谱兞糠ā北阌谘芯课矬w動(dòng)能的大小與物體質(zhì)量的關(guān)系。 中考考點(diǎn)鏈接 考點(diǎn)鏈接：(一)中考考點(diǎn)解讀 本講內(nèi)容在中考中主要考查動(dòng)能和勢能的變化、機(jī)械能的轉(zhuǎn)化和守恒、實(shí)驗(yàn)探究影響動(dòng)能和重力勢能大小的因素。常以選擇題、填空題、實(shí)驗(yàn)探究題的形式出現(xiàn)。 考點(diǎn)鏈接：(二)中考典題剖析 1．動(dòng)能和勢能的大小判斷 2．探究動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)