Page24專題1機械功與機械能學問點一：功1.做功的兩個必要因素：

(1)作用在物體上的力；

(2)物體在力的方向上通過的距離。

2.不做功的三種狀況

(1)物體受力,但物體沒有在力的方向上通過距離。此狀況叫“勞而無功”。

(2)物體移動了一段距離,但在此運動方向上沒有受到力的作用(如物體因慣性而運動)。此狀況叫“不勞無功”。

(3)物體既受到力,又通過一段距離,但兩者方向相互垂直(如起重機吊起貨物在空中沿水平方向移動)。此狀況叫“垂直無功”。3.功的計算：

(1)公式：一般式W＝Fs；常用式W＝Gh(克服重力做功)或W＝f阻s(克服摩擦阻力做功)。

(2)單位：焦耳(J)典例1．(2024?大冶月考)關(guān)于力對物體做功的敘述，下列說法中正確的是()A．舉重運動員舉著杠鈴不動，運動員豎直向上托舉的力對杠鈴做了功B．人推汽車但沒有推動，人的推力對汽車做了功C．起重機吊著重物上升，鋼繩豎直向上的拉力對重物做了功D．足球在水平地面上滾動，足球受到的重力對足球做了功【答案】C

【解析】A．運動員舉著杠鈴不動，有力但是沒有在力的方向上移動距離，所以沒有做功，故A錯誤；B．人推車，車沒動，有力的作用，但是沒有在力的方向上移動距離，所以沒有做功，故B錯誤；C．起重機吊著重物上升，鋼絲對重物有向上的拉力，同時重物在力的作用下沿力的方向移動了距離，所以做功了，故C正確；D．足球在水平地面上滾動，足球受重力的作用，但是并沒有在重力的方向上移動距離，所以重力沒有對足球做功，故D錯誤。故選C。典例2．(2024?永州中考)如圖，小明水平向右推放在水平地面上的箱子，但沒有推動，下列說法正確的是()A.箱子雖然沒有被推動，但小明對箱子做了功B.箱子沒有被推動，選擇的參照物是地面C.箱子對地面的壓力與地面對箱子的支持力是一對平衡力D.箱子沒有被推動是因為推力小于摩擦力【答案】B【解析】A．箱子雖然受到力的作用但是沒有在力的方向上通過距離，所以小明對箱子沒有做功，故A錯誤；B．箱子相對于地面位置沒有改變，所以以地面為參照物，箱子是靜止，因此箱子沒有被推動可以選擇的參照物是地面，故B正確；C．箱子對地面的壓力作用在地面上，地面對箱子的支持力作用在箱子上，兩個力是一對相互作用力，而不是平衡力，故C錯誤；D．箱子沒有被推動，箱子處于平衡狀態(tài)，受到的是一對平衡力，所以推力和摩擦力大小相等，故D錯誤。故選B。典例3．(2024株洲中考)(多選)在排球運動中，跳發(fā)球(如圖)是最具威力的發(fā)球方式，其動作要領(lǐng)可簡化為“拋球、騰空、擊球和落地”四個過程，其中運動員對排球做功的過程有()A.拋球B.騰空C.擊球D.落地【答案】AC【解析】做功的必要因素是有力和在力的方向上通過的距離，產(chǎn)生力的條件必需是物體對物體作用，也就是必須要有相互作用.“騰空”和“落地”時，運動員與球并沒有接觸，沒有力的作用.“拋球”和“擊球”的一瞬間，運動員對排球有力的作用，同時在力的方向排球有肯定的距離，做了功。故選AC。學問點二：功率1.物理意義：表示物體做功的快慢。2.定義：把做功的多少與所用時間的比叫做功率。3.計算式：，P表示功率，W表示功，t表示時間，運用公式計算功率時，必需留意W和t的對應關(guān)系。W為在t時間內(nèi)所做的功，而t為做W這么多的功所用的時間。4.推導式：，式中F為做功的力而v為速度。5.單位：瓦(W)典例4．(2024常德中考)甲、乙兩種機械所做的功W隨時間t改變的圖像如圖所示，則從圖像可以推斷()A.甲比乙做功多B.甲比乙做功少C.甲比乙做功快D.甲比乙做功慢【答案】C【解析】功率是表示物體做功快慢的物理量，其大小等于單位時間內(nèi)所做的功；由圖像可知，在相同的時間內(nèi)，甲做的功比乙做的功多，依據(jù)得：甲的功率比乙大，即甲比乙做功快，故C正確，D錯誤；由于A、B沒有說時間相同，故不能推斷甲和乙做功的多少，所以A、B都錯誤。故選C典例5．(2024平?jīng)鲈驴?如圖所示，不計滑輪重及摩擦，分別用力F1、F2勻速提升同一重物，若力F1、F2在相等時間內(nèi)對物體所做的功相等，則力F1、F2及其功率P1、P2的大小關(guān)系為()A．F1＞F2P1＜P2B．F1＞F2P1＞P2C．F1＞F2P1=P2D．F1＜F2P1＜P2【答案】C【解析】(1)在不計繩重和摩擦時物體上升h，用定滑輪提升物體時繩子自由端移動的距離為h，若用動滑輪提升物體時，繩子自由端移動的距離為2h，則定滑輪提升物體時，拉力做功為動滑輪提升物體時，拉力做功為因為，所以,即；(2)又時間相同，且，依據(jù)功率公式可知：。由以上分析得到，ABD錯誤，C正確。故選C。學問點三：有用功、額外功、總功、機械效率1、總功：運用機械時，拉力(或動力)所做的的功；例如：用桶從井中打水，人在整個提水過程中拉力做的功是總功。2、額外功：對我們是無用的，但又不得不做的功；如提沙子上樓時對桶、滑輪等做的功就是額外功。3、有用功：從總功中減去額外功，才是對我們有用的功；如提沙子上樓時對沙子做的功就是有用功。4、我們把有用功和總功的比值叫做做機械效率，符號為η。

(1)公式為，式中η表示機械效率，它是一個百分數(shù)。η的值越大，表明有用功在總功中所占的比例越大，做功的效率越高。(2)η的值總小于100%，由于機械本身的摩擦力或重力不行能為零，所以額外功總是存在的，即有用功總是小于總功。典例6．(2024永州中考)小李同學先后用同樣大小的力F使一木箱分別在如圖所示的甲、乙、丙三個表面上沿力的方向移動相同的距離s，該力F在這三個過程中所做的功分別為W甲、W乙、W丙。關(guān)于做功大小的下列說法正確的是()A.W甲＜W乙＜W丙B.W甲>W乙>W丙C.W甲＝W乙=W丙D.W甲＝W乙<W丙【答案】C【解析】由題意可知，三種狀況下作用在物體上的力大小相等，且沿著力的方向上移動的距離也相等，依據(jù)W＝Fs可知，三個過程中力F所做的功相等。故選C。典例7．(2024巴中月考)現(xiàn)有30包大米，總質(zhì)量為150kg，小明想盡快將它們搬上10m高處的庫房，如圖為小明可以供應的用于搬動物體的功率與被搬運物體質(zhì)量之間的關(guān)系圖象，由圖可知他可以供應的最大功率為W；為盡可能快地將大米搬上庫房，他每次應搬包，若每次下樓時間是上樓時間的一半，則他最快完成搬運任務并返回原地所用的時間是s。(g=10N/kg)【答案】50；3；450【解析】(1)A點的物理意義是：當搬運質(zhì)量為15千克的物體時，人用于搬運物體的功率(輸出)最大，其值為50W；(2)30包大米，總質(zhì)量為150千克，每包的大米的質(zhì)量是5千克，由于搬運物體所須要的總功是肯定的，要盡快完成搬運工作，要求人始終在最大功率(輸出)狀態(tài)下工作，每次應搬動質(zhì)量為15千克物體，即大米3包；(3)每次搬運最大重力G=mg=15kg×10N/kg=150N重力做的功W=Gh=150N×10m=1500J則每次上樓所用的時間每次下樓所用的時間是15s，一個來回所用的時間是30s＋15s=45s搬30包大米需10個來回，所以所用的時間一共是45s×10=450s故答案為50；3；450。典例8．(2024日喀則月考)如圖所示，在“測量滑輪組機械效率”的試驗中，物體重6N．沿豎直方向勻速拉動彈簧測力計，物體上上升度為10cm，此時彈簧測力計的示數(shù)為N，滑輪組的機械效率是?！敬鸢浮?.4；83.3%【解析】由圖示彈簧測力計可知，其分度值為0.2N，示數(shù)為2.4N；由圖示滑輪組可知，承重繩子的有效股數(shù)n=3，滑輪組效率故答案為：2.4；83.3%．典例9．(2024吳忠期中)利用如圖所示的甲、乙兩滑輪組，在相同的時間內(nèi)用大小相同的力F1和F2分別把質(zhì)量相等的重物提升到相同的高度，則()A．力F1和力F2做功的功率相同B．力F1的功率大于力F2的功率C．乙滑輪組的機械效率高D．甲、乙兩個滑輪組的總功相同【答案】BC【解析】AB．在相同的時間內(nèi)提升到相同的高度，即物體上升的速度v相同，甲滑輪組有3組繩子，乙滑輪組有兩組繩子，所以甲的拉力移動的速度，，且拉力F相等，依據(jù)可知的功率較大，故A錯誤，B正確符合題意；C．依據(jù)公式可知即甲的機械效率低，乙的機械效率高，故C正確，符合題意；D．甲拉力移動的距離，拉力F相等，依據(jù)公式可知，甲做的總功大，故D錯誤。故選BC。學問點四：動能和勢能1.什么是能物體能夠?qū)e的物體做功，我們就說這個物體具有能量或能。2.動能

動能：物體由于運動而具有的能。3.勢能重力勢能：把被舉高的物體具有的能叫做重力勢能。彈性勢能：物體發(fā)生彈性形變而具有的能叫做彈性勢能。重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為勢能。典例10．(2024懷化中考)燥熱的夏天，環(huán)衛(wèi)工人利用灑水車給公路灑水降溫，灑水車在勻速行駛灑水的過程中，以下關(guān)于能量改變說法正確的是()A.動能減小，機械能不變B.動能不變，機械能減小C.動能減小，機械能減小D.動能增大，機械能增大【答案】C【解析】灑水車灑水時，水的質(zhì)量減小，速度不變，所以動能減??；而水的質(zhì)量減小的同時，水的重心也在降低，所以其重力勢能也減小，而機械能是動能和重力勢能的總和，因此灑水車的機械能減小。故選C。典例11．(2024長沙中考)如圖所示是蹦極運動的簡化示意圖.彈性繩一端固定在O點，另一端系住運動員，運動員從O點自由下落，到A點處時彈性繩自然伸直，B點是運動員受到的重力與彈性繩對運動員拉力相等的點，C點是蹦極運動員到達的最低點(忽視空氣阻力)，下列說法正確的是()A.從O點到C點運動員的速度始終在減小B.從O點到C點運動員的機械能始終在增大C.從O點到C點運動員的機械能始終在減小D.從O點到A點運動員的機械能不變【答案】D【解析】運動員從O點到達B點前，重力大于彈性繩的拉力，做加速運動，即動能增大；因到達B點時運動員受到的重力和彈性繩的拉力相等，是一對平衡力，不再向下做加速運動，此時，人的下落速度達到最大，故動能也達到最大；由于慣性，運動員從B點將接著向下運動到達C點，彈性繩伸長，繩子對人的彈力接著增大，而人的重力是保持不變的，此時繩子對運動員的拉力大于重力，方向豎直向上，與運動員下落的運動方向相反，此過程中，運動員將作減速運動，直至速度為零，動能為零.由以上分析可知，運動員從O點到C點的過程中，運動員的速度先增大、再減小，故A錯誤.因忽視空氣阻力，則機械能守恒，整個過程中機械能不變，故B、C錯誤，D正確。故選D。典例12．(2024永州中考)為了模擬探討汽車超載和超速帶來的平安隱患，小謝同學設計了如圖所示的探究試驗；將A、B、C三個小球先后從同一裝置高分別為hA、hB、hC的位置滾下(mA=mB＜mC，hA=hC＞hB)，推動小木塊運動一段距離后靜止.請你依據(jù)生活閱歷和所學的物理探究方法，回答以下問題：(1)在圖甲和圖丙試驗中，A球、C球剛滾到水面時的速度______(選填“相等”或“不相等”)。.(2)小球推動小木塊運動的距離越大，平安隱患______(選填“越大”、“不變”或“越小”)。(3)用來探討超載平安隱患時，我們應選擇________兩個圖所示試驗進行比較。(4)用來探討超速平安隱患時，我們應選擇________兩個圖所示試驗進行比較?！敬鸢浮?1)相等；(2)越大；(3)甲、丙；(4)甲、乙【解析】(1)因為A球和C球所處的高度相同，故它們剛滾到水平面時具有相同的速度。(2)小球推動木塊運動的距離越大，說明小球具有的能量就越大，能對木塊做的功就越多，因此，其平安隱患越大。(3)從圖甲和丙可知，A和C的速度相同，C的質(zhì)量大于A的質(zhì)量，且C對物體做功較多，因此，要探討超載平安隱患時，應選擇甲和丙。(4)從圖甲和圖乙中可知，質(zhì)量相等的A和B，A的初速度較大，對物體做的功較多，因此，要探討超速平安隱患時，應選擇甲和乙。1．(2024漳州期中)如圖所示的情景中，關(guān)于力對物體做功的敘述，正確的是()A．大力士表演拉汽車前行，此時人拉車的力做了功B．起重機吊著重物水平移動，鋼絲繩的拉力對重物做了功C．舉重運動員舉著杠鈴不動，運動員對杠鈴做了功D．足球在水平地面上運動，足球的重力對足球做了功【答案】A【解析】A．汽車在大力士拉力的作用下朝拉力的方向運動，是拉力做了功，故A正確；B．起重機拉力豎直方向，重物運動水平方向，故拉力不做功，故B錯誤；C．向上的托舉力豎直方向，杠鈴不動，托舉力不做功，故C錯誤；D．重力豎直向下，足球水平運動，重力不做功，故D錯誤。故選A。2．(2024烏蘭察布月考)如圖所示，圖甲中用彈簧測力計拉木塊，使它沿水平木板勻速滑動；圖乙是他兩次拉動同一木塊得到的路程隨時間改變的圖象．下列說法正確的是()A．木塊其次次受到的拉力較大B．第一次木塊的動能大C．第一次拉力對木塊做功的功率大D．木塊兩次受到的拉力和摩擦力均相等【答案】D【解析】(1)從圖像上可以看出，用彈簧測力計拉木塊沿水平木板勻速滑動，木塊做勻速直線運動，不論其速度大小如何，都受到平衡力的作用，在水平方向上，摩擦力和拉力是一對平衡力，做兩次試驗的摩擦力和拉力都相等，故A錯誤，D正確符合題意；(2)從圖像可以看出第一次木塊運動的速度較小，而木塊的質(zhì)量不變，所以第一次木塊具有的動能小，故B錯誤，不符合題意；(3)從圖中可以看出第一次木塊運動的速度較小，而木塊所受的拉力不變，依據(jù)公式可知，拉力第一次做功的功率小，故C錯誤，不符合題意。故選D。3．(2024安康期中)下面供應了四則信息：①低溫技術(shù)已有重大突破，隨著低溫技術(shù)的發(fā)展，科學家肯定能制取到內(nèi)能為零的物體；②某科研小組正在研制一種使光速大大降低的介質(zhì)，不久的將來，能使光速降到40m/h左右，慢到跟烏龜爬行的速度相仿；③由于太陽的照耀，海洋表面溫度可達30℃左右，而在海洋100m～600m深的地方，水溫約4℃，因此人們研制了一種抗腐蝕的熱交換器，利用水溫差發(fā)電，并取得了勝利；④隨著機械制造水平的提高，人們正在研制機械效率為100%的機械，并取得重大突破．請依據(jù)學過的物理學問辨別，以上信息中正確的是()A．①.② B．②.③ C．③.④ D．①.④【答案】B【解析】①溫度越低，物體具有的內(nèi)能越少，但不行能為零，此說法錯誤，不符合題意；②光速受介質(zhì)種類的影響，有時能使光速降到40m/h左右，慢到跟烏龜爬行的速度相仿．此說法正確，符合題意；③海洋不同深度存在溫度差，在熱交換器中，物質(zhì)受熱發(fā)生汽化，產(chǎn)生的蒸汽可以推動渦輪發(fā)電機發(fā)電，此說法正確，符合題意；④只要運用機械，不行避開地做額外功，所以機械效率肯定小于100%．故題干的說法是錯誤的，不符合題意。故選B。4．(2024白城期中)如圖所示是蹦床運動員表演的情景，運動員從最低點到達最高點的過程中，運動員的動能和重力勢能改變狀況分別是()A．動能減小，重力勢能增大B．動能增大，重力勢能減小C．動能先增大后減小，重力勢能增大D．動能先減小后增大，重力勢能減小【答案】C【解析】運動員從最低點起先向上時，先是彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能，當運動員與蹦床脫離時，動能達到最大，再上升到達最高點的過程中，質(zhì)量不變，高度增大，重力勢能增大；速度減小，動能減?。收麄€過程中，動能先增大后減小，重力勢能增大。故ABD不符合題意，C符合題意。故選C。5．(2024黃石中考)如圖所示是老師在課堂上進行的滾擺演示試驗示意圖，下列說法不正確的是()A．滾擺運動過程中，機械能守恒B．滾擺向下運動時，重力勢能部分轉(zhuǎn)化為動能C．滾擺向上運動時，動能部分轉(zhuǎn)化為重力勢能D．滾擺上升的最大高度漸漸降低【答案】A【解析】A．由于空氣阻力的影響，滾擺運動過程中，機械能不守恒，故A錯誤，A符合題意；B．滾擺向下運動時，重力勢能減小、動能增加，重力勢能部分轉(zhuǎn)化為動能，關(guān)于B正確，B不符合題意；C．滾擺向上運動時，重力勢能增加、動能減小，動能部分轉(zhuǎn)化為重力勢能，故C正確，C不符合題意；D．由于阻力的作用，滾擺上升的最大高度漸漸降低，故D正確，D不符合題意。故選A。6．(2024?張家港期中)如圖所示，利用輕質(zhì)滑輪組勻速拉動水平地面上重為G的物體，若拉力的大小為F，物體和地面之間的摩擦力大小為f，A點的拉力為FA，則下列滑輪組的機械效率表達式正確的是（）【答案】C【解析】從圖可知，由2段繩子與動滑輪相連，則S=2s物，物體在水平地面上做勻速運動，則此時A處繩子的拉力與物體與地面之間的摩擦力是一對平衡力，物體和地面之間摩擦力為f，A處的拉力大小為FA=f．則故ABD錯誤，C正確。故選C。7.(2024濮陽月考)在鐵架臺上固定由一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組，在繩子末端用豎直方向0.8N的拉力使2N重的物體勻速上升，下列說法正確的是()A.滑輪組的機械效率是83.3%B.滑輪組的機械效率是66.7%C.繩端移動速度與物體上升速度相同D.繩端移動速度是物體上升速度的兩倍【答案】A【解析】由于繩子末端用豎直方向的拉力拉動繩子，而拉力為0.8N，要提升2N重的物體，故該滑輪組繩子的股數(shù)是3股，則繩端移動速度與物體上升速度存在3倍關(guān)系。故BCD錯誤，A正確。故選A。8．(2024內(nèi)江中考)已知雨滴在空中豎直下落時所受空氣阻力的大小與速度的二次方成正比，且不同質(zhì)量的雨滴所受空氣阻力的大小與速度的二次方的比值相同?，F(xiàn)有兩滴質(zhì)量分別為m1和m2的雨滴從空中豎直下落，在落到地面之前都已做勻速直線運動，那么在兩滴雨滴落地之前做勻速直線運動的過程中，其重力的功率之比為()A.m1：m2B.C.D.【答案】D【解析】因為雨滴落到地面前均已做勻速直線運動，所以雨滴受的是平衡力，雨滴受到的阻力為f=mg=kv2所以兩滴雨滴的速度為兩滴雨滴的重力的功率之比故ABC不符合題意，D符合題意。故選D。9．(2024松原月考)如圖所示，將重為900N的物體從長為l=4m、高h=1m的斜面底部以0.5m/s的速度勻速推上斜面的頂端，已知沿斜面所用的推力是300N，則推力做的功為________J，推力的功率是_____W，該斜面的機械效率是___?！敬鸢浮?200；150；75%【解析】推力做的總功W總=Fl=300N×4m=1200J此時物體運動到斜面頂部的時間是t=s/v=8s推力的功率P=W總/t=1200J/8s=150W該過程中所做的有用功是機械效率是η=×100%=10．(2024長治中考)很多同學都很喜愛設計和參與“多米諾骨牌效應”(按肯定距離排列的骨牌，碰倒第一塊骨牌后，其他全部骨牌會依次倒下)活動，其中的物理原理是：骨牌倒下時，_____轉(zhuǎn)化為_____(填“動能”或“重力勢能”)，這部分能量就轉(zhuǎn)移給下一張骨牌，下一張骨牌倒下時具有的能量更大，骨牌被推倒的速度越來越快?！敬鸢浮恐亓菽埽粍幽堋窘馕觥抗桥频瓜聲r，其所處高度減小，重力勢能減?。粡亩@得速度，動能增大，正是削減的重力勢能轉(zhuǎn)化為了動能。11．(2024東莞中考)如圖所示是“探究物體動能的大小與哪些因素有關(guān)”的試驗裝置.試驗中讓鋼球從斜面上某個高度由靜止沿斜面滾下，在底部與靜止在水平面上的木塊發(fā)生碰撞，木塊沿水平向右運動直至停止。(1)試驗中是通過觀_____________________來推斷鋼球的動能大小。(2)讓同一鋼球從斜面的不同高度由靜止起先滾下，目的是探究鋼球的動能大小與______的關(guān)系。(3)換用質(zhì)量不同的鋼球從斜面的相同高度由靜止起先滾下，目的是探究鋼球的動能大小與______的關(guān)系。(4)木塊最終會停下來的主要緣由是____________，在此過程中，是將動能轉(zhuǎn)化為________能。(5)假如木塊在運動過程中所受的摩擦阻力為0，木塊將________________?！敬鸢浮?1)木塊被推動距離的大??；(2)速度；(3)質(zhì)量；(4)受摩擦力作用；內(nèi)(熱)；(5)做勻速直線運動【解析】(1)在探討物體動能大小與什么因素有關(guān)時，我們是通過視察鋼球推動木塊移動的距離來反映小球動能大小的，采納的是轉(zhuǎn)換法的思想。(2)圖中試驗中讓同一鋼球從同一個斜面上不同的高度由靜止起先運動，即鋼球滾動到斜面底端的速度是不同的，即探究動能大小與物體運動速度的關(guān)系。(3)不同質(zhì)量鋼球從相同的高度釋放，運動到斜面底端的速度也就相同，即該試驗探究的是鋼球動能與質(zhì)量的關(guān)系。(4)由于木塊受到摩擦力的作用，所以木塊最終會停下來；在此過程中木塊通過做功方式把動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)(熱)能。(5)依據(jù)牛頓第肯定律可知，若物體在不受任何外力狀況下，將恒久保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動，故假如木塊在運動過程中所受的摩擦阻力為0，木塊將恒久做勻速直線運動。12．(2024普洱中考)如圖所示，在“探討物體動能與哪些因素有關(guān)”的試驗中，將A.B.C三小球先后從同一裝置的hA.hB.hC高處滾下(mA=mB＜mC，hA=hC＞hB)推動紙盒運動一段距離后靜止．(1)要探討動能與質(zhì)量的關(guān)系，我們要選擇兩圖來進行比較．試驗中通過視察的大小，來推斷小球動能的大小。(2)試驗中為了探討動能大小與質(zhì)量的關(guān)系．須要限制小球撞擊時的速度不變，詳細的限制方法是。(3)要探討動能與速度的關(guān)系，我們應當選擇兩圖來進行試驗。【答案】（1）a、c；紙盒子被推動距離；（2）讓小球從斜面的同一高度由靜止?jié)L下；（3）a、b【解析】(1)用限制變量的方法，要探討動能與質(zhì)量的關(guān)系，對圖中各因素(質(zhì)量.速度)的異同點進行分析；可推斷出選擇a、c兩圖進行比較；試驗中動能的大小是通過紙盒子被推動距離(小球?qū)凶幼龉Χ嗌?反映出來；(2)為了確保小球到達水平面的速度相同，就必需讓小球在同一高度滾下；(3)用限制變量的方法，要探討動能與速度的關(guān)系，從圖中找出質(zhì)量相同。速度不同的兩圖即a、b進行比較即可。故答案為：a.c；