《2025年快乐之星暑假篇八年级物理》

15. 机械能：动能和势能统称机械能. (机械能= 动能+势能)单位：焦耳. 动能和势能之间可以互相转化.

答案： 【解析】：根据机械能的定义，动能和势能统称为机械能，其单位是焦耳，且动能和势能之间能够相互转化。
【答案】：机械能

【例1】
一辆卡车匀速行驶时发动机的功率为200kW,速度为72km/h,汽车行驶2h,求在这个过程中：
(1)发动机做的功为多少？
(2)卡车的牵引力为多少？
【方法归纳】
计算题；做功公式和速度公式的应用,计算过程要注意单位的换算.
【分析】
(1)根据$W = Pt$求出发动机做的功.(2)根据$v= \frac{s}{t}$求出汽车行驶的路程,根据$W = Fs$求出牵引力的大小.

答案：

解析

(1)由$P= \frac{W}{t}$可得,发动机做的功：$W = Pt = 200×10^{3}W×2×3600s = 1.44×10^{9}J$；

(2)由$v= \frac{s}{t}$可得,汽车行驶的路程：$s = vt = 72km/h×2h = 144km = 1.44×10^{5}m$,

由$W = Fs$可得,牵引力的大小：$F= \frac{W}{s}= \frac{1.44×10^{9}J}{1.44×10^{5}m}= 1×10^{4}N$.

答：
(1)发动机做的功为$1.44×10^{9}J$；
(2)卡车的牵引力为$1×10^{4}N$.

变式训练1
某型号汽车质量为1.5t,发动机的额定功率为60kW,在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是汽车重力的0.1倍,汽车在额定功率下匀速行驶.($g$取10N/kg)求：
(1)发动机所提供的牵引力大小；
(2)行驶速度的大小；
(3)行驶5min牵引力所做的功.

答案：
(1)解：汽车质量$m = 1.5t=1500kg$，重力$G=mg = 1500kg×10N/kg=15000N$，阻力$f=0.1G=0.1×15000N = 1500N$，匀速行驶时牵引力$F = f=1500N$。
(2)解：额定功率$P=60kW = 60000W$，由$P=Fv$得$v=\frac{P}{F}=\frac{60000W}{1500N}=40m/s$。
(3)解：时间$t = 5min=300s$，牵引力做功$W=Pt = 60000W×300s=1.8×10^{7}J$。
答：
(1)牵引力大小为$1500N$；
(2)行驶速度大小为$40m/s$；
(3)牵引力所做的功为$1.8×10^{7}J$。

【例2】
如图1所示是一名运动员投掷铅球的过程示意图.铅球在$b$点离手,$c$点是铅球运动的最高点,不计空气阻力.在$a到d$的整个过程中,下列说法正确的是(D)

A.在$b到c$的过程中,运动员推力对铅球做了功
B.在$b到d$的过程中,铅球的机械能先增加后减少
C.在$c到d$的过程中,铅球的动能减少
D.在$a到d$的过程中,铅球的运动状态在不断地变化

答案：

【方法归纳】

机械能及其转化；应用能力；是否做功的判断、机械能的变化、动能大小的影响因素和运动状态改变的理解.本题是一道综合题.

【分析】

做功的两个条件：一是物体要受力的作用,二是物体要在力的方向上通过一定的距离；看在不同阶段是否具备这两个条件,若具备就做功,否则不做功.影响动能的因素是物体的质量和物体运动的速度,影响重力势能的因素是物体的质量和物体的高度,其中动能和势能统称为机械能.运动状态改变包括速度大小的改变和运动方向的改变.

解析

在b到c的过程中,铅球已经被推出去了,所以在这个阶段,运动员没有对铅球施加力的作用,即运动员在该阶段没有对铅球做功；故A错误.在b到d的过程中,由于不计空气阻力,所以铅球的机械能不变；故B错误.在c到d的过程中,铅球的质量不变,高度减小,速度增大,重力势能减小,动能增加；故C错误.在a到d的过程中,铅球的运动方向和速度大小都发生了改变,所以运动状态是在不断变化的；故D正确.

答案

D