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初中物理功和機械能中考復(fù)習指導(dǎo)
量的概念很抽象，但各種機械功的現(xiàn)象非常具體，因此在學習本章知識時應(yīng)注意兩點：一是加強實驗探究活動，感受研究物理問題的過程和方法。在本章教材中，物理規(guī)律形成的過程經(jīng)常采用的是“控制變量法”。如：功率概念的形成過程，決定動能(勢能)大小的因素等物理規(guī)律的得到，都是采用“控制變量法”來進行研究的。二是注重與生活實際的聯(lián)系，及時將所學的知識應(yīng)用于生活。
一、理解做功的兩個必要因素
力學里所說的功包括兩個必要因素：一是作用在物體上的力;二是物體在力的方向上通過的距離。力學里規(guī)定：功等于力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積。公式：
。在國際單位制中，功的單位是焦耳，簡稱焦，符號是J。我們要注意不做功的三種情況：
�、盼矬w受力，但物體沒有在力的方向上通過距離，此情況叫“勞而無功”。
�、莆矬w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)，此情況叫“不勞無功”。
�、俏矬w既受到力，又通過一段距離，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)，此情況叫“垂直無功”。
例1 某人用20N的力將重為15N的球推出去后，球在地面上滾動了10m后停下來，這個人對球所做的功為( )
A.0J B.200J C.150J D.條件不足，無法計算
解析：理解功的計算公式中力與物體移動距離的關(guān)系是解題的關(guān)鍵。球的運動可分為兩個階段：其一是球出手前，人對球做了功，因為球在人的推力作用下，通過了一段距離，但這個距離不是10m，題目中也沒有交代這個距離為多少，所以無法計算出推力對球做了多少功;其二是球離開人手在地面上滾動時，球不再受推力的作用而僅依靠慣性向前運動，人不再對球做功。所以應(yīng)選D。
例2 舉重運動員在比賽時，第一階段把杠鈴拿起并舉過頭頂，第二階段使杠鈴在空氣中靜止3s。關(guān)于運動員對杠鈴做功的情況，下列說法中正確的是
A.在第一階段內(nèi)做了功
B.在第二階段內(nèi)做了功
C.在兩個階段內(nèi)一直都在做功
D.在兩個階段內(nèi)一直都沒有做功
解析：物理學中做功的兩個必要因素：一是作用在物體上的力，二是物體在力的方向上通過的距離。舉重運動員在比賽時，第一階段杠鈴拿起并舉過頭頂，杠鈴在舉力的作用下移動了一段距離，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，但杠鈴沒有移動距離，所以力不做功，故選項B是錯誤的。選項C、D也是錯誤的。
判斷一個力對物體是否做功，關(guān)鍵要看物體是否在這個力的方向上移動一段距離。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，表示單位時間內(nèi)做功多。從公式
可知，相同的時間內(nèi)做功多的，功率大;做相同的功，所用時間少的，功率大。在國際單位制中，功率的單位是瓦特，簡稱瓦，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運動，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，力
與速度
成反比。汽車爬坡時，司機采取換擋的辦法減小速度，以獲得較大的牽引力。
例3 一名舉重運動員在3s內(nèi)把質(zhì)量為100kg的杠鈴舉高1.8m，則此過程中該運動員做功的功率是 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的距離有關(guān)。由題意可知，舉重運動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。在這個過程中該運動員做功的功率是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，如果在相等的時間內(nèi)勻速通過的距離之比s甲：s乙=2：1，那么( )
A.兩輛汽車的牽引力F甲：F乙=1：2
B.兩輛汽車的牽引力F甲：F乙=2：1
C.兩輛汽車做的功之比W甲：W乙=1：2
D.兩輛汽車做的功之比W甲：W乙=2：1
解析：根據(jù)功率公式P=W/t=Fv，當甲、乙兩輛功率相等的汽車，如果在相等的時間內(nèi)勻速通過的距離之比s甲：s乙=2：1，可求兩輛汽車的牽引力F甲：F乙=1：2，選項A正確。
三、正確理解機械能
一個物體能夠做功，我們就說它具有能�！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。一個物體能夠做的功越多，具有的能量越大。
動能和勢能都屬于機械能。動能是物體運動時具有的能量;動能的大小與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)。勢能是存儲著的能量，當物體被舉高或發(fā)生形變時，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，或者說動能和勢能是機械能的兩種表現(xiàn)形式。一個物體可以既有動能，又有勢能。
物體在運動過程中，其速度、高度、彈性形變都可能發(fā)生變化，這時就可能伴隨著能量的轉(zhuǎn)化。不同形式的機械能是可以相互轉(zhuǎn)化的，即：動能和重力勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化，動能和彈性勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化，重力勢能和彈性勢能之間也可以相互轉(zhuǎn)化。
例5 跳傘運動員在勻速下落過程中，下列說法正確的是( )
A.勢能增大，動能減小，機械能不變
B.勢能減小，動能不變，機械能減小
C.勢能減小，動能增大，機械能不變
D.勢能增大，動能不變，機械能增大
解析：因為跳傘運動員的質(zhì)量是一定的，而且是勻速下落，說明運動員的速度不變，所以運動員的動能不變;又因為跳傘運動員的高度不斷減小，所以它的重力勢能不斷減小，因此，跳傘運動員的機械能減小。所以答案是B。
動能和勢能的轉(zhuǎn)化問題是學習中的一個難點。在解釋“跳傘運動員在勻速下落過程中”這個問題時，常常認為在此過程中，跳傘運動員的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，其實此過程跳傘運動員的動能不變，不屬于動能和勢能轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象，而是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的現(xiàn)象。同學們應(yīng)針對題設(shè)的物理情景進行分析，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 小明為了探究動能的大小與哪些因素有關(guān)，他設(shè)計了如圖甲、乙所示的實驗。讓質(zhì)量相同的兩個小球沿同一光滑斜面分別從A處和B處開始向下運動，然后與放在水平面上的紙盒相碰，紙盒在水平面上移動一段距離后靜止，如圖甲所示。讓不同質(zhì)量的兩個小球沿同一光滑斜面分別從B處開始向下運動，然后與放在水平面上的紙盒相碰，紙盒在水平面上移動一段距離后靜止，如圖乙所示，則( )
A.要探究動能與物體速度的關(guān)系應(yīng)選用甲圖，因為質(zhì)量相同，速度相同
B.要探究動能與物體速度的關(guān)系應(yīng)選用甲圖，因為質(zhì)量相同，速度不同
C.要探究動能與物體質(zhì)量的關(guān)系應(yīng)選用乙圖，因為速度相同，質(zhì)量相同
D.要探究動能與物體質(zhì)量的關(guān)系應(yīng)選用乙圖，因為速度相同，質(zhì)量不同
解析：由甲、乙兩組實驗可以得出的結(jié)論是質(zhì)量相同的物體，運動的速度越大，它的動能越大;運動速度相同的物體，質(zhì)量越大，它的動能也越大。要探究動能與物體速度的關(guān)系應(yīng)選用甲圖，因為甲圖中物體質(zhì)量相同，速度不同。要探究動能與物體質(zhì)量的關(guān)系應(yīng)選用乙圖，因為乙圖中物體速度相同，質(zhì)量不同。所以應(yīng)選BD。
控制變量法是物理實驗的重要方法，科學探究中要注意對控制變量法的使用，按要求應(yīng)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“探究動能與物體質(zhì)量的關(guān)系”，是否控制了物體的運動速度相同。
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