功和机械能考点聚焦
2020-09-10侯中柱
侯中柱
功和机械能是初中物理学习的重点之一,涉及的知识点多,且难度较大。下面以其中两个考点为例,揭开功和机械能相关知识之谜。
考点一:简单机械与功
本考点需要注意以下两点:(1)功、功率、机械效率极易混淆,同学們易误认为做功多的物体功率就大,机械效率也一定高,其实功、功率、机械效率是完全不同的三个物理量,功是力与物体在力的方向上移动距离的乘积,功率是反映做功快慢的物理量,而机械效率是有用功与总功的比值;(2)在沿斜面匀速向上拉物体时,极易错误地认为拉力与摩擦力是一对平衡力,实际上,摩擦力要小于拉力。
例1 如图1甲所示的滑轮组装置,不计绳重和摩擦,绳对滑轮的拉力方向均为竖直方向。用该滑轮组提升放置在水平地面上重为G = 80 N的重物到高处。用竖直向下的拉力拉绳的自由端,拉力F随时间t变化的图象如图1乙所示,重物上升的速度v随时间t变化的图象如图1丙所示。已知在2 ~4 s内重物上升的竖直高度为2 m,求:
考点二:机械能变化问题
要准确判断一个物体的动能、重力势能及弹性势能是否改变,须以物体的质量、速度、被举高的高度、弹性形变是否改变为标准。具体在分析动能、势能转化时的一般步骤为:(1)分析被研究的对象和过程;(2)分析物体在初始状态的位置、速度、形变、质量等情况;(3)分析物体在最终状态的位置、速度、形变、质量等情况;(4)根据动能、势能的影响因素判定物体动能、势能的变化情况。如果考虑摩擦和阻力影响时,机械能是不守恒的,如空中雨滴下落、火箭发射、小孩从滑梯滑下等,因为此时物体的机械能将有一部分转化为内能散失到空气中。
例2 航天迷小伟利用自制降落伞模拟返回舱的降落过程,将带有降落伞的重物从高处释放,速度增大至10 m/s时打开降落伞,重物开始减速下落,重物从释放到落地共用4 s,其v-t图象如图2所示,落地前最后2 s重物的运动可视为匀速运动,打开降落伞后,降落伞和重物受到的空气阻力f与速度v满足关系式[f=kv2],k为定值,降落伞和重物的总质量为7.5 kg,g取10 N/kg,求:
【拓展练习】
1.(2019·内蒙古·包头)如图3所示,拉力F为5 N,物体A以0.1 m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动(B表面足够长)。物体B静止在地面上,受到地面水平向左4 N的摩擦力,弹簧测力计示数为12 N。下列说法正确的是( )。
A.物体A受到的摩擦力为10 N
B.滑轮组的机械效率为80%
C.拉力F的功率为1.5 W
D.拉力F增大到15 N时,物体B开始向左运动
2. 如图4所示,小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧。从小球刚接触到弹簧到将弹簧压缩到最短的过程中,得到小球的速度v和弹簧被压缩的长度ΔL之间的关系,如图5所示,其中b为曲线最高点。不计空气阻力,弹簧在整个过程中始终发生弹性形变,则小球( )。
A.受到的弹力始终不变 B.运动过程中动能一直增大
C.运动过程机械能不变 D.在b点时重力等于弹力
答案:1. B 2. D