功和機械能考點聚焦

侯中柱

功和機械能是初中物理學習的重點之一，涉及的知識點多，且難度較大。下面以其中兩個考點為例，揭開功和機械能相關知識之謎。

考點一：簡單機械與功

本考點需要注意以下兩點：（1）功、功率、機械效率極易混淆，同學們易誤認為做功多的物體功率就大，機械效率也一定高，其實功、功率、機械效率是完全不同的三個物理量，功是力與物體在力的方向上移動距離的乘積，功率是反映做功快慢的物理量，而機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，極易錯誤地認為拉力與摩擦力是一對平衡力，實際上，摩擦力要小于拉力。

例1 如圖1甲所示的滑輪組裝置，不計繩重和摩擦，繩對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隨時間t變化的圖象如圖1乙所示，重物上升的速度v隨時間t變化的圖象如圖1丙所示。已知在2 ～4 s內重物上升的豎直高度為2 m，求：

考點二：機械能變化問題

要準確判斷一個物體的動能、重力勢能及彈性勢能是否改變，須以物體的質量、速度、被舉高的高度、彈性形變是否改變為標準。具體在分析動能、勢能轉化時的一般步驟為：（1）分析被研究的對象和過程;（2）分析物體在初始狀態的位置、速度、形變、質量等情況;（3）分析物體在最終狀態的位置、速度、形變、質量等情況;（4）根據動能、勢能的影響因素判定物體動能、勢能的變化情況。如果考慮摩擦和阻力影響時，機械能是不守恒的，如空中雨滴下落、火箭發射、小孩從滑梯滑下等，因為此時物體的機械能將有一部分轉化為內能散失到空氣中。

例2 航天迷小偉利用自制降落傘模擬返回艙的降落過程，將帶有降落傘的重物從高處釋放，速度增大至10 m/s時打開降落傘，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重物的運動可視為勻速運動，打開降落傘后，降落傘和重物受到的空氣阻力f與速度v滿足關系式[f=kv2]，k為定值，降落傘和重物的總質量為7.5 kg，g取10 N/kg，求：

【拓展練習】

1.（2019·內蒙古·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動（B表面足夠長）。物體B靜止在地面上，受到地面水平向左4 N的摩擦力，彈簧測力計示數為12 N。下列說法正確的是（ ）。

A.物體A受到的摩擦力為10 N

B.滑輪組的機械效率為80%

C.拉力F的功率為1.5 W

D.拉力F增大到15 N時，物體B開始向左運動

2. 如圖4所示，小球從某高度處靜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程中，得到小球的速度v和彈簧被壓縮的長度ΔL之間的關系，如圖5所示，其中b為曲線最高點。不計空氣阻力，彈簧在整個過程中始終發生彈性形變，則小球（ ）。

A.受到的彈力始終不變 ? ? ? ? B.運動過程中動能一直增大

C.運動過程機械能不變 ? ? ? ? D.在b點時重力等于彈力

答案：1. B 2. D