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初中物理功和機械能中考復習指導
量的概念很抽象，但各種機械功的現象非常具體，因此在學(xué)習本章知識時(shí)應注意兩點(diǎn)：一是加強實(shí)驗探究活動(dòng)，感受研究物理問(wèn)題的過(guò)程和方法。在本章教材中，物理規律形成的過(guò)程經(jīng)常采用的是“控制變量法”。如：功率概念的形成過(guò)程，決定動(dòng)能(勢能)大小的因素等物理規律的得到，都是采用“控制變量法”來(lái)進(jìn)行研究的。二是注重與生活實(shí)際的聯(lián)系，及時(shí)將所學(xué)的知識應用于生活。
一、理解做功的兩個(gè)必要因素
力學(xué)里所說(shuō)的功包括兩個(gè)必要因素：一是作用在物體上的力;二是物體在力的方向上通過(guò)的距離。力學(xué)里規定：功等于力跟物體在力的方向上通過(guò)的距離的乘積。公式：
。在國際單位制中，功的單位是焦耳，簡(jiǎn)稱(chēng)焦，符號是J。我們要注意不做功的三種情況：
�、盼矬w受力，但物體沒(méi)有在力的方向上通過(guò)距離，此情況叫“勞而無(wú)功”。
�、莆矬w移動(dòng)了一段距離，但在此運動(dòng)方向上沒(méi)有受到力的作用(如物體因慣性而運動(dòng))，此情況叫“不勞無(wú)功”。
�、俏矬w既受到力，又通過(guò)一段距離，但兩者方向互相垂直(如起重機吊起貨物在空中沿水平方向移動(dòng))，此情況叫“垂直無(wú)功”。
例1 某人用20N的力將重為15N的球推出去后，球在地面上滾動(dòng)了10m后停下來(lái)，這個(gè)人對球所做的功為( )
A.0J B.200J C.150J D.條件不足，無(wú)法計算
解析：理解功的計算公式中力與物體移動(dòng)距離的關(guān)系是解題的關(guān)鍵。球的運動(dòng)可分為兩個(gè)階段：其一是球出手前，人對球做了功，因為球在人的推力作用下，通過(guò)了一段距離，但這個(gè)距離不是10m，題目中也沒(méi)有交代這個(gè)距離為多少，所以無(wú)法計算出推力對球做了多少功;其二是球離開(kāi)人手在地面上滾動(dòng)時(shí)，球不再受推力的作用而僅依靠慣性向前運動(dòng)，人不再對球做功。所以應選D。
例2 舉重運動(dòng)員在比賽時(shí)，第一階段把杠鈴拿起并舉過(guò)頭頂，第二階段使杠鈴在空氣中靜止3s。關(guān)于運動(dòng)員對杠鈴做功的情況，下列說(shuō)法中正確的是
A.在第一階段內做了功
B.在第二階段內做了功
C.在兩個(gè)階段內一直都在做功
D.在兩個(gè)階段內一直都沒(méi)有做功
解析：物理學(xué)中做功的兩個(gè)必要因素：一是作用在物體上的力，二是物體在力的方向上通過(guò)的距離。舉重運動(dòng)員在比賽時(shí)，第一階段杠鈴拿起并舉過(guò)頭頂，杠鈴在舉力的作用下移動(dòng)了一段距離，這一階段力對杠鈴做了功，選項A正確。在第二階段雖然用了力，但杠鈴沒(méi)有移動(dòng)距離，所以力不做功，故選項B是錯誤的。選項C、D也是錯誤的。
判斷一個(gè)力對物體是否做功，關(guān)鍵要看物體是否在這個(gè)力的方向上移動(dòng)一段距離。答本題容易錯選C，誤認為：只要有力作用在物體上，且物體又移動(dòng)了一段距離，則力就對物體做功。
二、正確理解功率的含義
功率是表示做功快慢的物理量。功率和功是兩個(gè)不同的概念，做功多不一定做功快;反之，做功快不一定做功多。功率大，表示單位時(shí)間內做功多。從公式
可知，相同的時(shí)間內做功多的，功率大;做相同的功，所用時(shí)間少的，功率大。在國際單位制中，功率的單位是瓦特，簡(jiǎn)稱(chēng)瓦，符號是W，1W=1J/s。
由
得
物體在拉力
的作用下，以速度
沿拉力的方向做勻速直線(xiàn)運動(dòng)，則拉力做功的功率等于力與物體速度的乘積。在功率
一定時(shí)，力
與速度
成反比。汽車(chē)爬坡時(shí)，司機采取換擋的辦法減小速度，以獲得較大的牽引力。
例3 一名舉重運動(dòng)員在3s內把質(zhì)量為100kg的杠鈴舉高1.8m，則此過(guò)程中該運動(dòng)員做功的功率是 W。(g取10N/kg)
解析：由功的計算公式W=FS可知，力對物體做功的多少只與該力的大小及物體在力的方向上移動(dòng)的距離有關(guān)。由題意可知，舉重運動(dòng)員舉起杠鈴所做的功主要是克服杠鈴的重力做功，所以W=FS=Gh，式中的G是杠鈴的重力，h是杠鈴被舉起的高度，W=Gh=mgh=100kg×10N/kg×1.8m=1.8×103J。在這個(gè)過(guò)程中該運動(dòng)員做功的功率是P=W/t=1.8×103J/3s=600W。本題主要考查功、功率的計算，解答此題的關(guān)鍵是弄清各物理量之間的聯(lián)系，并熟練掌握它們之間的相互變換。
例4 甲、乙兩輛功率相等的汽車(chē)，如果在相等的時(shí)間內勻速通過(guò)的距離之比s甲：s乙=2：1，那么( )
A.兩輛汽車(chē)的牽引力F甲：F乙=1：2
B.兩輛汽車(chē)的牽引力F甲：F乙=2：1
C.兩輛汽車(chē)做的功之比W甲：W乙=1：2
D.兩輛汽車(chē)做的功之比W甲：W乙=2：1
解析：根據功率公式P=W/t=Fv，當甲、乙兩輛功率相等的汽車(chē)，如果在相等的時(shí)間內勻速通過(guò)的距離之比s甲：s乙=2：1，可求兩輛汽車(chē)的牽引力F甲：F乙=1：2，選項A正確。
三、正確理解機械能
一個(gè)物體能夠做功，我們就說(shuō)它具有能�！澳軌蜃龉Α敝肝矬w具有做功的本領(lǐng)，物體不一定正在做功。一個(gè)物體能夠做的功越多，具有的能量越大。
動(dòng)能和勢能都屬于機械能。動(dòng)能是物體運動(dòng)時(shí)具有的能量;動(dòng)能的大小與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)。勢能是存儲著(zhù)的能量，當物體被舉高或發(fā)生形變時(shí)，它們便具有勢能。重力勢能的大小與物體的質(zhì)量和高度有關(guān);彈性勢能的大小與物體發(fā)生彈性形變的大小有關(guān)。它們雖然是兩種不同形式的能量，但都屬于機械能，或者說(shuō)動(dòng)能和勢能是機械能的兩種表現形式。一個(gè)物體可以既有動(dòng)能，又有勢能。
物體在運動(dòng)過(guò)程中，其速度、高度、彈性形變都可能發(fā)生變化，這時(shí)就可能伴隨著(zhù)能量的轉化。不同形式的機械能是可以相互轉化的，即：動(dòng)能和重力勢能之間可以相互轉化，動(dòng)能和彈性勢能之間可以相互轉化，重力勢能和彈性勢能之間也可以相互轉化。
例5 跳傘運動(dòng)員在勻速下落過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是( )
A.勢能增大，動(dòng)能減小，機械能不變
B.勢能減小，動(dòng)能不變，機械能減小
C.勢能減小，動(dòng)能增大，機械能不變
D.勢能增大，動(dòng)能不變，機械能增大
解析：因為跳傘運動(dòng)員的質(zhì)量是一定的，而且是勻速下落，說(shuō)明運動(dòng)員的速度不變，所以運動(dòng)員的動(dòng)能不變;又因為跳傘運動(dòng)員的高度不斷減小，所以它的重力勢能不斷減小，因此，跳傘運動(dòng)員的機械能減小。所以答案是B。
動(dòng)能和勢能的轉化問(wèn)題是學(xué)習中的一個(gè)難點(diǎn)。在解釋“跳傘運動(dòng)員在勻速下落過(guò)程中”這個(gè)問(wèn)題時(shí)，常常認為在此過(guò)程中，跳傘運動(dòng)員的重力勢能轉化為動(dòng)能，其實(shí)此過(guò)程跳傘運動(dòng)員的動(dòng)能不變，不屬于動(dòng)能和勢能轉化的現象，而是機械能轉化為內能的現象。同學(xué)們應針對題設的物理情景進(jìn)行分析，挖掘已知條件和隱含條件，找到其聯(lián)系，從而做出正確的答案。
例6 小明為了探究動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)，他設計了如圖甲、乙所示的實(shí)驗。讓質(zhì)量相同的兩個(gè)小球沿同一光滑斜面分別從A處和B處開(kāi)始向下運動(dòng)，然后與放在水平面上的紙盒相碰，紙盒在水平面上移動(dòng)一段距離后靜止，如圖甲所示。讓不同質(zhì)量的兩個(gè)小球沿同一光滑斜面分別從B處開(kāi)始向下運動(dòng)，然后與放在水平面上的紙盒相碰，紙盒在水平面上移動(dòng)一段距離后靜止，如圖乙所示，則( )
A.要探究動(dòng)能與物體速度的關(guān)系應選用甲圖，因為質(zhì)量相同，速度相同
B.要探究動(dòng)能與物體速度的關(guān)系應選用甲圖，因為質(zhì)量相同，速度不同
C.要探究動(dòng)能與物體質(zhì)量的關(guān)系應選用乙圖，因為速度相同，質(zhì)量相同
D.要探究動(dòng)能與物體質(zhì)量的關(guān)系應選用乙圖，因為速度相同，質(zhì)量不同
解析：由甲、乙兩組實(shí)驗可以得出的結論是質(zhì)量相同的物體，運動(dòng)的速度越大，它的動(dòng)能越大;運動(dòng)速度相同的物體，質(zhì)量越大，它的動(dòng)能也越大。要探究動(dòng)能與物體速度的關(guān)系應選用甲圖，因為甲圖中物體質(zhì)量相同，速度不同。要探究動(dòng)能與物體質(zhì)量的關(guān)系應選用乙圖，因為乙圖中物體速度相同，質(zhì)量不同。所以應選BD。
控制變量法是物理實(shí)驗的重要方法，科學(xué)探究中要注意對控制變量法的使用，按要求應該保持不變的物理量是否在操作中真正做到了保持不變。如“探究動(dòng)能與物體速度的關(guān)系”，是否控制了物體的質(zhì)量相同。如“探究動(dòng)能與物體質(zhì)量的關(guān)系”，是否控制了物體的運動(dòng)速度相同。
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