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初中物理功和機(jī)械能中考復(fù)習(xí)指導(dǎo)
量的概念很抽象，但各種機(jī)械功的現(xiàn)象非常具體，因此在學(xué)習(xí)本章知識(shí)時(shí)應(yīng)注意兩點(diǎn)：一是加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，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(dòng)能(勢(shì)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(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(shí)應(yīng)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的距離。力學(xué)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(guó)際單位制中，功的單位是焦耳，簡(jiǎn)稱焦，符號(hào)是J。我們要注意不做功的三種情況：
⑴物體受力，但物體沒有在力的方向上通過距離，此情況叫“勞而無(wú)功”。
⑵物體移動(dòng)了一段距離，但在此運(yùn)動(dòng)方向上沒有受到力的作用(如物體因慣性而運(yùn)動(dòng))，此情況叫“不勞無(wú)功”。
⑶物體既受到力，又通過一段距離，但兩者方向互相垂直(如起重機(jī)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(duì)球所做的功為( )
A.0J B.200J C.150J D.條件不足，無(wú)法計(jì)算
解析：理解功的計(jì)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(yùn)動(dòng)可分為兩個(gè)階段：其一是球出手前，人對(duì)球做了功，因?yàn)榍蛟谌说耐屏ψ饔孟拢ㄟ^了一段距離，但這個(gè)距離不是10m，題目中也沒有交代這個(gè)距離為多少，所以無(wú)法計(jì)算出推力對(duì)球做了多少功;其二是球離開人手在地面上滾動(dòng)時(shí)，球不再受推力的作用而僅依靠慣性向前運(yùn)動(dòng)，人不再對(duì)球做功。所以應(yīng)選D。
例2 舉重運(yùn)動(dòng)員在比賽時(shí)，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(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴做功的情況，下列說(shuō)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(gè)階段內(nèi)一直都在做功
D.在兩個(gè)階段內(nèi)一直都沒有做功
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的距離。舉重運(yùn)動(dòng)員在比賽時(shí)，第一階段杠鈴拿起并舉過頭頂，杠鈴在舉力的作用下移動(dòng)了一段距離，這一階段力對(duì)杠鈴做了功，選項(xiàng)A正確。在第二階段雖然用了力，但杠鈴沒有移動(dòng)距離，所以力不做功，故選項(xiàng)B是錯(cuò)誤的。選項(xiàng)C、D也是錯(cuò)誤的。
判斷一個(gè)力對(duì)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(cuò)選C，誤認(rèn)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(duì)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(nèi)做功多。從公式
可知，相同的時(shí)間內(nèi)做功多的，功率大;做相同的功，所用時(shí)間少的，功率大。在國(guó)際單位制中，功率的單位是瓦特，簡(jiǎn)稱瓦，符號(hào)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(yùn)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。汽車爬坡時(shí)，司機(jī)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)員做功的功率是 W。(g取10N/kg)
解析：由功的計(jì)算公式W=FS可知，力對(duì)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(yùn)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)過程中該運(yùn)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(jì)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(shí)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(dāng)甲、乙兩輛功率相等的汽車，如果在相等的時(shí)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(xiàng)A正確。
三、正確理解機(jī)械能
一個(gè)物體能夠做功，我們就說(shuō)它具有能。“能夠做功”指物體具有做功的本領(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(shì)能都屬于機(jī)械能。動(dòng)能是物體運(yùn)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(shì)能是存儲(chǔ)著的能量，當(dāng)物體被舉高或發(fā)生形變時(shí)，它們便具有勢(shì)能。重力勢(shì)能的大小與物體的質(zhì)量和高度有關(guān);彈性勢(shì)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(jī)械能，或者說(shuō)動(dòng)能和勢(shì)能是機(jī)械能的兩種表現(xiàn)形式。一個(gè)物體可以既有動(dòng)能，又有勢(shì)能。
物體在運(yùn)動(dòng)過程中，其速度、高度、彈性形變都可能發(fā)生變化，這時(shí)就可能伴隨著能量的轉(zhuǎn)化。不同形式的機(jī)械能是可以相互轉(zhuǎn)化的，即：動(dòng)能和重力勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化，動(dòng)能和彈性勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化，重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能之間也可以相互轉(zhuǎn)化。
例5 跳傘運(yùn)動(dòng)員在勻速下落過程中，下列說(shuō)法正確的是( )
A.勢(shì)能增大，動(dòng)能減小，機(jī)械能不變
B.勢(shì)能減小，動(dòng)能不變，機(jī)械能減小
C.勢(shì)能減小，動(dòng)能增大，機(jī)械能不變
D.勢(shì)能增大，動(dòng)能不變，機(jī)械能增大
解析：因?yàn)樘鴤氵\(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量是一定的，而且是勻速下落，說(shuō)明運(yùn)動(dòng)員的速度不變，所以運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能不變;又因?yàn)樘鴤氵\(yùn)動(dòng)員的高度不斷減小，所以它的重力勢(shì)能不斷減小，因此，跳傘運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能減小。所以答案是B。
動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化問題是學(xué)習(xí)中的一個(gè)難點(diǎn)。在解釋“跳傘運(yùn)動(dòng)員在勻速下落過程中”這個(gè)問題時(shí)，常常認(rèn)為在此過程中，跳傘運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，其實(shí)此過程跳傘運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能不變，不屬于動(dòng)能和勢(shì)能轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象，而是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的現(xiàn)象。同學(xué)們應(yīng)針對(duì)題設(shè)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(shè)計(jì)了如圖甲、乙所示的實(shí)驗(yàn)。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處開始向下運(yùn)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處開始向下運(yùn)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(yīng)選用甲圖，因?yàn)橘|(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(yīng)選用甲圖，因?yàn)橘|(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(yīng)選用乙圖，因?yàn)樗俣认嗤|(zhì)量相同
D.要探究動(dòng)能與物體質(zhì)量的關(guān)系應(yīng)選用乙圖，因?yàn)樗俣认嗤|(zhì)量不同
解析：由甲、乙兩組實(shí)驗(yàn)可以得出的結(jié)論是質(zhì)量相同的物體，運(yùn)動(dòng)的速度越大，它的動(dòng)能越大;運(yùn)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(yīng)選用甲圖，因?yàn)榧讏D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(yīng)選用乙圖，因?yàn)橐覉D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(shí)驗(yàn)的重要方法，科學(xué)探究中要注意對(duì)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(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(yùn)動(dòng)速度相同。
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