课程标准对《功和机械能》提出了如下主要的考查要求:认识功的概念;理解功率的概念、机械效率;能说明物体的动能和势能以及它们的转化。了解能量及其存在的不同形式,能说明机械能的转化及守恒。
其中功、功率和机械效率的计算和实验是中考的中重点知识,各个题型时常出现,同学们在复习中要对概念的理解、计算和实验多加掌握。
【知识总揽】
【重点精讲】
重点1:功
考点评述:
这部分内容主要考查了对功的概念的理解,能灵活运用做功的两个必要因素解决问题;会用公式计算做功的多少;理解功的原理。常见的题型是选择、填空、实验和计算。
知识回顾;
1.概念
一个力作用在物体上,物体在这个力的方向移动了一段距离,就说这个力做了功。
做功的两个必要因素:①作用在物体上的力。②物体在这个力的方向移动了一段距离。
2.公式:W=Fs
3.单位:焦耳,简称焦,符号:J
4.功的原理
使用机械时,人们所做的功都不会少于不用机械时所做的功。也就是使用任何机械都不省功。
使用机械虽然不能省功,但使用机械或者可以省力,或者可以省距离,也可以改变力的方向,带来很多方便。
考题赏析:
例1在图1所示的四种情形中,人对物体做功的是( )
解析:由做功的两个必要因素:①作用在物体上的力;②物体在这个力的方向移动了一段距离,可判断A、B现象人对物体施加了力,但没有使物体在力的方向上移动距离;D现象,人对物体施加了力的作用,物体也移动了距离,但是移动的距离不在力的方向上,故也没有做功。
答案:C
点评:对于概念性问题历来失分比较严重,很多同学在学习时不能把握问题的实质,在理解上一知半解;解答类似问题没有什么诀窍,就是从最根本的概念入手,去理解、掌握、应用。
重点2:机械效率
考点评述:
这部分内容主要考查了机械效率的含义,理解有用功、总功,利用公式计算机械效率,影响机械效率大小的因素,提高机械效率的方法。常见的题型是选择、填空、实验和计算。
知识回顾:
1.有用功:利用机械工作时对人们有用的功,叫做有用功,用W有用表示。
2.额外功:做功时对人们没有用,但又不得不做的功,称为额外功,用W额外表示。
3.总功:有用功与额外功的总和叫总功,用W总表示。W总=W有用+W额外。
4.机械效率:
(1)概念
有用功跟总功的比值,即有用功占总功的百分比,用η表示。
(2)计算
(F’表示机械对物体施加的力,n可表示绳子的段数、斜面高与斜面长之比或动力臂与阻力臂之比)
机械效率小于1,用百分数表示。
(3)影响因素
①与机械自重有关;②与提升的物重有关;③与摩擦有关。
(4)提高机械效率的方法
减小机械自重、减小机件间的摩擦来减少额外功;在无法减小额外功的情况下,采用增大物重来提高机械效率。
考题赏析:
例2在探究“测滑轮组的机械效率”的实验中,马刚同学用图2所示的同一滑轮组进行了三次实验,实验记录如下表:
序号 | 速度s(m/s) | 钩码总重G(N) | 钩码上升高度h(m) | 测力计拉力F(N) | 测力计移动距离s(m) | 机械效率η(%) |
1 | 0.2 | 2 | 0.1 | 0.8 | 0.3 | 83.3 |
2 | 0.2 | 3 | 0.1 | 1.1 | 0.3 | |
3 | 0.4 | 2 | 0.2 | 0.8 | 0.6 |
(1)将实验序号2、3所对应的机械效率填入相应表格中的空白处。
(2)根据以上实验可得到的结论是:在滑轮组的串绕绳子的方式不变时,机械效率与有关,与无关。
解析:(1)由第2次实验可知,滑轮组做的有用功W有用=Gh=3N×0.1m=0.3J;马刚同学做的总功W总=Fs=1.1N×0.3m=0.33J;故此时的机械效率η===90.9%,同理可求出第三次的机械效率为83.3%。(2)对比三次实验记录,我们不难发现第1、2两次的实验的机械效率不同,而这两次实验的钩码重(测力计拉力)不同,运动速度、钩码上升高度(测力计移动距离)相同,故可知二次机械效率不同的原因是由于提升的钩码总重不同形成的。第1、次的机械效率相同,它们两次的钩码重(测力计拉力)相同,运动速度、钩码上升高度等均不同,故可知运动速度和钩码上升高度,不影响滑轮组的机械效率。
答案:(1)90.9 83.3;(2)提升钩码重 提升速度。
点评:实验数据分析归纳结论是中考的重点,我们要善于从实验数据中的相同之处、不同之处,利用“控制变量法”的思想来归纳探究规律。
重点3:功率
考点评述:
这部分内容主要考查了功率的概念,单位之间的换算,以及功率的计算。常见的题型是选择、填空、实验和计算。
知识回顾:
(1)定义
单位时间里完成的功,表示做功快慢的物理量。
在时间相同时,做功越多功率越大。
在做相同多的功,用时越短,功率越大。
(2)计算
根据功率的导出式:P=Fv可知功率一定时,要增大F,必须减小v,即汽车上坡时要换低速档。
(3)单位及换算
国际单位是瓦特,简称“瓦”用符号W表示,常用单位有:kW、mW、马力
换算:1kW=103W 1mW=106W 1马力=735W
考题赏析:
例3一辆汽车在水平路面上匀速行驶:
(1)若汽车的牵引力用F表示,速度用v表示,发动机的功率用P表示,请你推导出F、v与P之间的关系式P=Fv
(2)若汽车的发动机在90kW的额定功率下工作,此时汽车匀速行驶的速度大小为30m/s,求牵引力F的大小和所受阻力f的大小。
解析:利用功率的定义式和速度公式就可推导出P=Fv,再利用推导公式可求出牵引力的大小,要注意统一单位。
答案:(1)由,
可得:
(2)根据得
由于汽车匀速行驶,所以:f=F=3000N
点评:解计算题时根据所问的问题,找到所利用的公式,然后再针对公式去分析各物理量的情况,从而得出已知和未知的物理量;计算时要注意做题格式,统一单位。
重点4:机械能
考点评述:
这部分内容主要考查了动能和势能的概念和影响因素,它们之间的转化和机械能守恒。常见的题型是选择、填空、实验。
知识回顾:
1.能量
一个物体能够做功,我们就说这个物体具有能;只是说明它有做功的能力,但不一定要做功。
2.动能
(1)定义
物体由于运动而具有的能。
(2)决定动能大小的因素
物体速度越大、质量越大,动能就越大
3.势能
(1)重力势能
①定义
物体由于被举高而具有的能。
②决定其大小的因素
物体质量越大、举得越高,重力势能就越大
(2)弹性势能
①定义
发生形变的物体具有的能量。
②决定其大小的因素
物体弹性形变越大,弹性势能就越大。
3.动能和势能转化
4.机械能守恒
在只有动能和势能之间的转化时,机械能的总量保持不变。
考题赏析:
例4掉在水平地面上的弹性小球会跳起,而且弹跳的高度会越来越低。图3所示是小球弹跳的频闪照片,小球在1、2位置的高度一样。下面说法正确的是( )
A.小球在1、2位置的动能相同,机械能也相同
B.小球在1、2位置的动能相同,2位置的机械能较小
C.小球在1、2位置的机械能相同,2位置的动能较小
D.小球在2位置的动能较小,机械能也较小
解析:观察频闪照片可知,小球在1、2位置时的高度相同,故小球具有相同的重力势能;但是小球在1位置,会继续上升的高度高于小球在2位置下降的高度,说明小球在1位置将动能转化成的重力势能,比小球在2位置将重力势能转化成的动能大,故小球在2位置时的动能小;其重力势能和动能之和,机械能也就小。
答案:D
点评:本题结合频闪照片来综合考查我们对影响动能、重力势能大小的判断,和对机械能总量的理解,我们解答此类问题就要利用影响动能、重力势能的因素以及机械能是物体动能、势能的总和等基本知识,来根据题目中某些因素的变化来进行对比分析。
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