2014年安徽省中考物理考試大綱對“功和機械能”的知識要求是：

1、知道動能、重力勢能（包括了解彈性勢能）與哪些因素有關，知道機械能的概念。(考試要求:A)

2、知道機械功的概念、定義式W=Fs和單位：焦耳（簡稱焦，符號為J）；能根據(jù)具體情況判斷力是否做功；能運用該定義式進行簡單的計算。(考試要求:B)

3、知道功率的意義、定義式P=W/t和單位：瓦特（簡稱瓦，符號為W）；能結(jié)合生產(chǎn)、生活實際說明機械（包括用電器等）功率的意義；能運用功率的定義式進行簡單的計算。(考試要求:B)

4、理解機械效率的普遍意義，并能根據(jù)公式η=W_有/W_總 ×100%進行一般的計算。(考試要求:B)

5、能舉例說明物體的動能和勢能之間是可以相互轉(zhuǎn)化的。(考試要求:A)

一、功

1、機械功：如果一個力作用在物體上，物體在這個力的方向移動了一段距離，這個力的作用就顯示出成效，力學里就說這個力做了功。

2、功的兩個因素：(1)是作用在物體上的力，(2)是物體在這個力的方向上通過的距離。兩因素缺一不可。

注意：不做功的三種情況：①物體受到了力，但保持靜止。②物體由于慣性運動通過了距離，但不受力。③物體受力的方向與運動的方向相互垂直，這個力也不做功。

3、功的計算

(1)計算公式：物理學中，功等于力與力的方向上移動的距離的乘積。即：W=Fs。

(2)符號的意義及單位：W表示功，單位是焦耳(J)，1J=1N·m；F表示力，單位是牛頓(N)；s表示距離，單位是米(m)。

(3)計算時應注意的事項：①分清是哪個力對物體做功，即明確公式中的F。②公式中的“s”是在力F的方向上通過的距離，必須與“F”對應。③F、s的單位分別是N、m，得出的功的單位才是J。

4、功的原理——使用任何機械都不能省功。

二、機械效率

1、有用功——W_有用：使用機械時，對人們有用的功叫有用功。也就是人們不用機械而直接用手時必須做的功。一般在提升物體時，W_有用=Gh。

2、額外功——W_額外

(1)使用機械時，對人們沒有用但又不得不做的功叫額外功。

(2)額外功的主要來源：①提升物體時，克服機械自重、容器重、繩重等所做的功。②克服機械的摩擦所做的功。

3、總功——W_總：

(1)人們在使用機械做功的過程中實際所做的功叫總功，它等于有用功和額外功的總和。即：W_總= W_有用+ W_額外。

(2)若人對機械的動力為F，則：W_總=F·s

4、機械效率——η

(1)定義：有用功與總功的比值叫機械效率

(2)公式：η= W_有用/ W_總╳100%。

(3)機械效率總是小于1。          

(4)提高機械效率的方法①減小摩擦，②改進機械，減小自重。

三、功率

1、功率的概念：功率是表示物體做功快慢的物理量。

2、功率

(1)定義：單位時間內(nèi)所做的功叫做功率，用符號“P”表示。單位是瓦特（W）常用單位還有kW。

(2)公式：P=W/t。式中P表示功率，單位是瓦特(W)；W表示功，單位是焦耳(J)；t表示時間，單位是秒(s)。

(4)功率與機械效率的區(qū)別：

①二者是兩個不同的概念：功率表示物體做功的快慢；機械效率表示機械做功的效率。

②它們之間的物理意義不同，也沒有直接的聯(lián)系，功率大的機械效率不一定大，機械效率高的機械，功率也不一定大。

四、動能和勢能

1、能量

（1）物體能夠?qū)ν庾龉Γ硎具@個物體具有能量，簡稱能。    

（2）單位：焦耳（J）

2、動能

(1)定義：物體由于運動而具有的能，叫做功能。

(2)影響動能大小的因素：①物體的質(zhì)量；②物體運動的速度。物體的質(zhì)量越大，運動速度越大，物體具有的動能就越大。

(3)單位：焦耳(J)。

3、重力勢能

(1)定義：物體由于被舉高而具有的能，叫做重力勢能。

(2)影響重力勢能大小的因素：①物體的質(zhì)量；②物體被舉高的高度。物體的質(zhì)量越大，被舉得越高，具有的重力勢能就越大。

(3)單位：焦耳(J)

4、彈性勢能

(1)定義：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能，叫做彈性勢能。

(2)單位：焦耳(J)。

(3)影響彈性勢能大小的因素：①物體發(fā)生彈性形變的程度。物體的彈性形變程度越大，具有的彈性勢能就越大。

五、機械能及其轉(zhuǎn)化

1、機械能

(1)定義：動能和勢能統(tǒng)稱為機械能。機械能是最常見的一種形式的能量。     

(2)單位：J。

(3)影響機械能大小的因素：①動能的大??；②重力勢能的大小；③彈性勢能的大小。

2、動能和勢能的轉(zhuǎn)化

(1)在一定的條件下，動能和勢能可以互相轉(zhuǎn)化。

(2)在分析動能和勢能轉(zhuǎn)化的實例時，首先要明確研究對象是在哪一個過程中，再分析物體質(zhì)量、運動速度、高度、彈性形變程度的變化情況，從而確定能的變化和轉(zhuǎn)化情況。

                         命題動態(tài)預測

    2014年安徽省中考可能會重點考察一下內(nèi)容：（1）判斷力做功的條件和機械功的計算；（2）利用公式P=W/t和W=Pt進行相關的力學和電學計算還是今年的考查重點；（3）知道影響杠桿、滑輪組和斜面等機械的效率高低的因素；（4）利用公式η=W_有/W_總 ×100%進行一般的相關計算；（5）決定動能、重力勢能大小的因素及探究的過程；（6）根據(jù)實例判斷機械能的變化。

                       跟蹤訓練

1、小明將掉在地面上的物理書撿起來放在課桌上，他對課本所做功最接近于（　）

 A．0.02J       B．0.2J       C．2J      D．20J

分析：關鍵一是會估計物理書的質(zhì)量和課桌的高度；關鍵二是知道機械功的公式W=Gh。估計物理書的質(zhì)量約為0.25kg，課桌的高度約為0.8m，所以他從地上撿起物理書所做的功：W=Gh=mgh=0.25kg×10N/kg×0.8m=2J，所以選C。

2、小亮踢足球，球離開腳后向上運動到一定高度又落回地面，不計空氣阻力，關于足球離開腳后的運動過程，下列說法中正確的是（　?。?/span>

A．上升過程中，足球受力方向是豎直向下的

B．上升過程中，小亮對足球做功

C．下落過程中，足球機械能總量增大

D．下落過程中，足球重力勢能增大

分析：

A、不計空氣阻力，球離開腳之后，球只受到重力作用，重力方向豎直向下．選項正確，符合題意。

B、球在上升過程中，球離開腳之后，球不再受腳的作用力，腳對籃球不做功，球上升是依靠慣性完成的。選項錯誤，不符合題意。

C、下落過程中，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，不計空氣阻力，足球機械能總量不變，選項不正確，不符合題意。

D、球在下落過程中，球的質(zhì)量不變，高度減小，重力勢能減小。選項不正確，不符合題意。

3、下列數(shù)據(jù)中最接近實際情況的是（　?。?/span>

A．一個中學生站立時對水平地面的壓強約為100Pa

B．一本九年級物理課本的質(zhì)量約為1kg

C．一個中學生從一樓走到三樓所做的功約為3000J

D．考場內(nèi)一盞日光燈正常發(fā)光時的電流約為2A

分析解答：

A：中學生的體重在500N左右，站立時雙腳與地面的接觸面積在500cm²=0.05m²左右，對水平地面的壓強大約為p=F/S=G/S=500N/0.05m²=10⁴Pa。故A不對；

B：一本物理課本的質(zhì)量不可能是1kg，因為1kg=2斤，太大太重了，故B不對；

C：中學生的體重約500N左右，一樓走到三樓時上升的高度大約6m，所以從一樓走到三樓所做的功約為W=Fs=500N×6m=3000J，故C是正確的；

D：教室內(nèi)日光燈的額定功率在40W左右，正常發(fā)光時的電流為I=P/U=40W/220V≈0.18A，故D也是不對的。
4、一輛車開進了泥潭中，司機取來一個動滑輪欲將汽車從泥潭中拉出，如圖所示，若司機勇750N的拉力在5s內(nèi)將汽車水平勻速拉動1m，那么司機所做的功是　   　J，司機做功的功率是　   　W，若滑輪的機械效率為60%，汽車所受地面的摩擦力是　  　N。

分析：（1）如圖所示，拉動車使用的是動滑輪，故車被拉動了1m，則拉力F移動的距離為2m，利用功的公式W=Fs求出司機所做的功，再利用P=求出司機做功的功率。
∵車被拉動了1m，則拉力F移動的距離為s=2m，
∴司機所做的功：W=Fs=750N×2m=1500J，
∴司機做功的功率：P=W/t=1500J/5s=300W；
（2）知道滑輪組的機械效率，利用效率公式求摩擦力做功（有用功），再利用 W_有用=fs求摩擦力大小。

∵η=  W_有用/W_總×100%，
∴ W_有用=ηW_總=60%×1500J=900J，
∵ W_有用=fs，
∴f= W_有用/s_物=900J/1m=900N
5、 一塊水田面積為1800m²要灌平均0.1m深的水。不計水滲透的損失，求：
（1）所灌水的質(zhì)量為多少kg？（ρ_水＝1.0×10³ kg/m³）
（2）若這些水是用水泵(抽水機)從距水田2m深的水渠中抽上來的(提示：抽水實際上就是利用水泵將水提升一定高度)，水泵對水做了多少J的功？
（3）若水泵的功率為 2kW，抽這些水要用多長時間？

分析解答：水泵抽水是克服水的重力做功，水的質(zhì)量利用m=ρV計算。
(1)水的質(zhì)量：m=ρV=1.0×10³kg/m³×1800m²×0.1m=1.8×10⁵kg
(2)功：W=Fs=Gh=mgh=1.8×10⁵kg×10N/kg×2m=3.6×10⁶J
(3)由P=W/t可得，t=W/P=3.6××10⁶J/2000W=1800s
6、公交公司最近更換了一批新型混合動力公交車，在進行新車測試時獲得一些數(shù)據(jù)：新型公交車總質(zhì)量為4×10³kg，輪胎與地面總接觸面積為0.4m²，車勻速行駛時所受阻力是車總重的0.5倍，公交車在牽引力作用下在平直公路上勻速行駛，2min內(nèi)行駛了1200m（取g=10N/kg，忽略司機的質(zhì)量）。求：
（1）新型公交車靜止時對水平地面的壓強是多少？
（2）2min內(nèi)牽引力所做功及功率各是多少？

分析：（1）新型公交車對地面的壓力等于新型公交車的總重力；受力面積是四個車輪與地面接觸面積；根據(jù)壓強公式p=F/S可求出新型公交車對地面的壓強；
（2）因為新型公交車沿平直公路勻速行駛，所以新型公交車受到的阻力和牽引力是一對平衡力，根據(jù)二力平衡的原理可知阻力的大小。
根據(jù)功的定義可知：牽引力做的功就等于牽引力與車在牽引力作用下通過的距離的乘積；功率就是在所用的單位時間內(nèi)所完成的功。
解答：（1）G=mg=4×10³kg×10N/kg=4×10⁴N
車靜止時對水平地面的壓力F_壓=G=4×10⁴N
對水平地面的壓強p=F/S=4×10⁴N/0.4m² =1000Pa；
（2）f_阻=0.5G=0.5×4×10⁴N=2×10⁴N
車勻速行駛，牽引力F_牽=f_阻=2×10⁴N
牽引力做功：W=F_牽s=2×10⁴N×1200m=2.4×10⁷J
∵t=2min=120s
∴功率：P=W/t=2.4×10⁷J/120s =2×10⁵W
7、用如圖所示滑輪組提升重物．人用500N的拉力F，15s內(nèi)使重為900N的物體勻速上升了3m。不計繩重和摩擦，求：（1）動滑輪的重。（2）人拉繩子做功的功率。（3）滑輪組的機械效率。

分析：由滑輪組的結(jié)構知道n=2，s=2h．
（1）不計繩重和摩擦，知道拉力和物重的大小，利用F=（G_輪+G_物）/2求動滑輪的重；
（2）利用s=2h求出拉力移動的距離，知道拉力大小和運動時間，利用功率公式求解；
（3）利用W_有=Gh求有用功，利用W_總=Fs求總功，利用機械效率的公式求滑輪組的機械效率．
分析解答：

（1）由題知，不計滑輪與軸之間的摩擦及繩重，
∵F=（G_輪+G_物）/2    即：500N=（G_輪+900N）/2，  ∴動滑輪的重：G_輪=100N；
（2）拉力移動的距離：s=2h=6m，
拉力做功：W_總=Fs=500N×6m=3000J，
拉力做功功率：P=W/t=3000J/15s=200W；
（3）使用滑輪組做的有用功：W_有=Gh=900N×3m=2700J，
滑輪組的機械效率：η=W_有用/W_總×100%=2700J/3000J×100%=90%．

 8、閱讀短文，回答問題．
Quaranta是當前問世的外表最圓潤同時也最富動感的太陽能汽車之一（如圖甲所示）。其前風窗玻璃和頂蓋玻璃皆采用防太陽輻射的層壓玻璃制作而成，車身輕便靈活。電池完全由太陽能供能——通過安裝在車頂和前端的電池板收集太陽能。某輛太陽能汽車接收太陽光能的面板面積S=8m²，太陽照射時產(chǎn)生U=120V的電壓，并對整車提供最大為10A的電流，機車最大可獲得800W的機械功率。設太陽光照射到地面上1平方米面積上的輻射功率P₀=1.0×10³W。該車加速性能優(yōu)越，從靜止開始加速100m的路程最短僅需5s。
（1）車載導航系統(tǒng)是利用          來傳遞信息的；車窗玻璃能有效防止來自太陽的輻射，主要是能阻擋太陽光中的              。
（2）若設計Quaranta車身的材料應具有強度高且輕便的特點，則下表所列的材料中，最為理想的是                     。

（3）Quaranta從靜止加速100m路程的過程中可以達到的最大平均速度為        m/s。
（4）太陽能屬于（選填“一次”或“二次”）能源；太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率為            。
（5）若該汽車在水平路面上以最大機械功率P運動，一段時間后再將功率減小到P₁，并保持此功率運動，其運動的速度時間圖線如圖乙所示，設運動過程中小車所受阻力恒定不變。則阻力為    N，P₁=           W。

分析解答：

（1）車載導航系統(tǒng)是利用電磁波來傳遞信息的；車窗玻璃能有效防止來自太陽的輻射，主要是能阻擋太陽光中的紫外線。
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，碳纖維的密度小而強度大，是理想的材料。
（3）車的最大平均速度v=S/t=100m/5s=20m/s。
（4）太陽能屬于一次能源。
   太陽能電池的效率：
   η= W_有用/W_總×100%=UIt/PSt=120V×10A/1×10³W×8m²=15%

（5）由圖乙所示可知，車以最大機械功率P運動時的速度為10m/s，
    ∵P=Fv，∴則車的牽引力F=P/v=800W/10m/s=80N，
    ∵車做勻速運動，所受阻力f=F=80N，
   ∴車的功率P₁=F₁v=fv=80N×6m/s=480W