功和機(jī)械能考點(diǎn)聚焦

侯中柱

功和機(jī)械能是初中物理學(xué)習(xí)的重點(diǎn)之一，涉及的知識(shí)點(diǎn)多，且難度較大。下面以其中兩個(gè)考點(diǎn)為例，揭開功和機(jī)械能相關(guān)知識(shí)之謎。

考點(diǎn)一：簡(jiǎn)單機(jī)械與功

本考點(diǎn)需要注意以下兩點(diǎn)：（1）功、功率、機(jī)械效率極易混淆，同學(xué)們易誤認(rèn)為做功多的物體功率就大，機(jī)械效率也一定高，其實(shí)功、功率、機(jī)械效率是完全不同的三個(gè)物理量，功是力與物體在力的方向上移動(dòng)距離的乘積，功率是反映做功快慢的物理量，而機(jī)械效率是有用功與總功的比值;（2）在沿斜面勻速向上拉物體時(shí)，極易錯(cuò)誤地認(rèn)為拉力與摩擦力是一對(duì)平衡力，實(shí)際上，摩擦力要小于拉力。

例1 如圖1甲所示的滑輪組裝置，不計(jì)繩重和摩擦，繩對(duì)滑輪的拉力方向均為豎直方向。用該滑輪組提升放置在水平地面上重為G = 80 N的重物到高處。用豎直向下的拉力拉繩的自由端，拉力F隨時(shí)間t變化的圖象如圖1乙所示，重物上升的速度v隨時(shí)間t變化的圖象如圖1丙所示。已知在2 ～4 s內(nèi)重物上升的豎直高度為2 m，求：

考點(diǎn)二：機(jī)械能變化問(wèn)題

要準(zhǔn)確判斷一個(gè)物體的動(dòng)能、重力勢(shì)能及彈性勢(shì)能是否改變，須以物體的質(zhì)量、速度、被舉高的高度、彈性形變是否改變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)。具體在分析動(dòng)能、勢(shì)能轉(zhuǎn)化時(shí)的一般步驟為：（1）分析被研究的對(duì)象和過(guò)程;（2）分析物體在初始狀態(tài)的位置、速度、形變、質(zhì)量等情況;（3）分析物體在最終狀態(tài)的位置、速度、形變、質(zhì)量等情況;（4）根據(jù)動(dòng)能、勢(shì)能的影響因素判定物體動(dòng)能、勢(shì)能的變化情況。如果考慮摩擦和阻力影響時(shí)，機(jī)械能是不守恒的，如空中雨滴下落、火箭發(fā)射、小孩從滑梯滑下等，因?yàn)榇藭r(shí)物體的機(jī)械能將有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能散失到空氣中。

例2 航天迷小偉利用自制降落傘模擬返回艙的降落過(guò)程，將帶有降落傘的重物從高處釋放，速度增大至10 m/s時(shí)打開降落傘，重物開始減速下落，重物從釋放到落地共用4 s，其v-t圖象如圖2所示，落地前最后2 s重物的運(yùn)動(dòng)可視為勻速運(yùn)動(dòng)，打開降落傘后，降落傘和重物受到的空氣阻力f與速度v滿足關(guān)系式[f=kv2]，k為定值，降落傘和重物的總質(zhì)量為7.5 kg，g取10 N/kg，求：

【拓展練習(xí)】

1.（2019·內(nèi)蒙古·包頭）如圖3所示，拉力F為5 N，物體A以0.1 m/s的速度在物體B表面向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)（B表面足夠長(zhǎng)）。物體B靜止在地面上，受到地面水平向左4 N的摩擦力，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為12 N。下列說(shuō)法正確的是（ ）。

A.物體A受到的摩擦力為10 N

B.滑輪組的機(jī)械效率為80%

C.拉力F的功率為1.5 W

D.拉力F增大到15 N時(shí)，物體B開始向左運(yùn)動(dòng)

2. 如圖4所示，小球從某高度處?kù)o止下落到豎直放置的輕彈簧上并壓縮彈簧。從小球剛接觸到彈簧到將彈簧壓縮到最短的過(guò)程中，得到小球的速度v和彈簧被壓縮的長(zhǎng)度ΔL之間的關(guān)系，如圖5所示，其中b為曲線最高點(diǎn)。不計(jì)空氣阻力，彈簧在整個(gè)過(guò)程中始終發(fā)生彈性形變，則小球（ ）。

A.受到的彈力始終不變 ? ? ? ? B.運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能一直增大

C.運(yùn)動(dòng)過(guò)程機(jī)械能不變 ? ? ? ? D.在b點(diǎn)時(shí)重力等于彈力

答案：1. B 2. D