专题五 功和机械能计算题-备战2023年中考物理高效提分专题训练（全国通用）

专题五 功和机械能计算题 知识点1：功 功的定义：一个力作用在物体上，使物体在力的方向上通过一段距离，这个力就对物体做了功； 功的单位：国际单位制中，功的单位是：焦耳，符号是J，1J= 1N·m； 判断力是否做功包括两个必要因素：一是力作用在物体上；二是物体在力的方向上通过的距离；二者缺一不可。 功的计算公式：W=FS，其中各量单位功W：J（焦耳），力F：N（牛顿）；移动距离S：m（米）；或者W=Pt； 应用 W = Fs计算时的注意事项：①做功的多少只由 F和s决定，与物体的质量大小、速度大小、运动的方向、物体是否做匀速运动、是否受摩擦力等均无关；②要明确是哪个力对哪个物体做功。③公式中的F是作用在物体上的力，s是物体在力F的方向上通过的距离。④物体在力的方向上移动的距离应该是这个力作用在物体上时物体移动的距离，该力撤销后物体移动的距离不能计算在内。 知识点2：功率 功率定义：物体在单位时间内所做的功叫功率，在物理学中用字母P表示； 功率意义：物理学中，用功率来表示物体做功的快慢； 功率公式：； 推导公式∶ 功率单位：国际单位：瓦（W），1W=1J/s；常用单位：千瓦（kW），1kW=103W； 应用功率的公式进行计算时应注意以下几点：①是功率的定义式，它表示做功的物体在一段时间内的平均功率，既适用于匀速直线运动，也适用于非匀速直线运动。②运用计算时，一定要注意 P、W、t 三个量的对应关系，功"W "一定是对应时间"t"内完成的，且各物理量的单位分别是瓦（W）、焦（J）、秒（s）。③P = Fv是功率的推导式，它是物体在恒力 F的作用下，以速度v做匀速直线运动时计算功率的公式，因此拉力 F必须是恒力，且物体做匀速直线运动。④运用P = Fv进行计算时，P、F、v的单位分别是瓦（W）、牛（N）、米每秒（m/s）。 知识点3：机械能 1、能量∶物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。 理解能量与做功：一个正在做功的物体一定具有能量，一个具有能量的物体不一定正在做功。"能够对外做功"是指这个物体具有做功的本领，但它不一定做了功或者正在做功。 功和能量的关系∶①功是能量转化的量度，功是一个过程量，而能量是物体本身具有的，是一个状态量。②做功的过程，一定伴随着能量的转化。物体做功越多，说明某种形式的能转化为其他形式的能就越多。 2、动能概念：物体由于运动而具有的能，叫做动能。一切物体都具有动能。 影响动能大小的因素：物体的质量和速度。物体的质量越大，速度越大，物体具有的动能就越大。 动能单位：焦耳（J）。 动能是物体"由于运动具有的能量"，不能理解为"运动的物体具有的能量"。一切运动的物体都有动能，动能指的是与物体运动有关的能量，不能理解为"运动的物体具有的能量"，因为运动的物体不只具有动能，它还可能具有其他形式的能量，如重力势能、弹性势能、内能等。 3、势能：弹性势能和重力势能统称为势能。 ①重力势能概念：物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能。 影响重力势能大小的因素：物体的质量和物体所处的高度。物体的质量越大，所处的高度越高，物体的重力势能就越大。 重力势能单位：焦耳（J），重为1N的物体（质量约为0.1kg），被举高1m时所获得的能量，就是1J。 ②弹性势能概念：物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能。 影响弹性势能大小的因素：弹性形变程度。同一物体在弹性形变范围内的弹性形变程度越大，弹性势能就越大。 弹性势能单位：焦耳（J）。 4、机械能的概念：动能和势能之和称为机械能。动能和势能都属于机械能，动能是物体运动时具有的能量，势能是存储着的能量，动能和势能是机械能的两种表现形式。 机械能大小：等于动能和势能的总和。 机械能守恒∶大量研究结果表明，如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。 机械能守恒的条件∶机械能守恒是有条件的，只有动能和势能相互转化时，或者说只有重力和弹力做功时，机械能才守恒。 1．如图甲所示是一款集自动清洁技术和人性智能设计于一体地面清洁机器人，该机器人的质量为3kg，与水平地面的接触面积为0.01m2。机器人在水平地面运动时，所受阻力与速度关系如图乙所示，若该机器人在30s内沿直线匀速清扫地面的距离为6m，求： （1）该机器人对水平地面压强；（g＝10N/kg） （2）该机器人清扫地面的速度； （3）该机器人工作时动力的功率。 2．新疆果子沟大桥跨越伊犁河谷，该水平大桥北起蒙琼库勒南至将军沟隧道，成为亚欧大通道的咽喉，是对“一带一路”经济的巨大推动，线路全长4.95km，桥面距谷底净高达200m，设计最高时速90km/h，货车重6000kg。阻力为车重的0.2倍。（g＝10N/kg） （1）一辆货车以设计最高时速通