第十一章 功和机械能 课后作业本.ppt

第十一章 功和机械能 考纲内容 第 1 课时 功 功率 考情分析 考点梳理 剖析重点实验 重难点突破 课堂精炼 考纲内容 考点1 理解做功的两个必要因素. 考点2 理解功的物理意义、公式及单位；理解功的概念，能计算功. 考点3 理解功率的物理意义. 考点4 理解功率的概念、公式及单位；能计算功率. 考情分析 近年来广东省试题主要考查力是否做功，功和功率的计算；探究滑轮组和斜面的机械功和功率的内容是力学知识的综合体现，功、功率的计算是中考的重点知识，同学们在复习时要对概念的理解、计算和实验多加掌握 . 考点梳理 1. 做功的两个必要因素： (1) 作用在物体上的 ； (2) 物体在 上移动的距离 . 2. 不做功的三种情况 (1)“ 有力无距”：力作用在物体上，但物体 移动距离 . 如“推而未动”、“搬而未起”等 . (2)“ 有距无力”：物体移动了一段距离，但在此运动方向上 力的作用，如推出去的实心球因惯性在空中飞行的过程中，手对实心球没有做功 . 一、功 力 没有 这个力的方向 没有受到 （3）“力距垂直”：力作用于物体上，但物体的运动方向与力的方向 . 人背书包在水平地面上行走，人对书包没有做功 . 3.功的定义：力学中，功等于 与 物体在力的 移动的距离的乘积 . 4．计算公式：W= . 5.功的单位： ， 简称焦，符号是 .1 J＝ N•m . 垂直 方向上 力 Fs 焦耳 J 1 1. 概念： 与做功所用 之比叫做功率 . 它在数值上等于单位时间内力所做的功 . 2. 物理意义：表示物体 的物理量 ，它只表示做功的快慢，不表示做功的多少 . 3. 公式： P=W/t. 公式中的 P 表示： ， 单位： ； W 表示： ，单位： ； t 表示： ，单位： . 二、功率 功 时间 做功快慢 功率 瓦特 功 焦耳 时间 秒 4.功率的单位： ，简称瓦，符号是W；其他单位：千瓦，符号是 kW. 单位换算：1 W=1 J/s；1 kW= W. 5.推导公式：当物体在力F的作用下，以速度v做匀速直线运动时，由W= Fs及v = s/t，可得P = . 即在功率一定时，F与v成正比 . 瓦特 Fv 1 000 例题 跳绳是我市初中毕业生体育测试的项目之一，小华想利用所学的物理知识估测自己跳绳时克服重力的平均功率（不计绳重）. （1）用体重计测量自己的质量m； （2）估测自己平均每次跳起的高度h（人的重心上升的高度）； （3）用 (填测量器材)记录跳n次所用的 （填物理量与其对应字母）. （4）数据处理： ①自己所受的重力G= ； 剖析重点实验 测功率 秒表 时间t mg ②每次克服重力所做的功 W= Gh = ，则跳 n 次所做的总功 W 总 = nW = ； ③平均功率 P= . （ 5 ）两人想比较跳绳的平均功率（假设两人跳起的平均高度相同），则 （ ） A. 频率相同，体重大的功率大 B. 频率相同，跳的时间长的功率大 C. 体重相同，频率高的功率小 D. 体重相同，跳的时间长的功率大 （ 6 ）小华要想提高跳绳测试的成绩，请你从物理学角度为他提出一条合理的建议： . mgh nmgh A nmgh/t 加快跳绳频率、降低跳起高度、减肥等 . 例 1 （ 2016 ·泰州）根据如图所示的几个情景，下列说法正确的是（ 　） A ． 女孩搬起一个箱子，女孩对箱子做了功 B ． 司机费了很大的力也未能推动汽车，但司机对汽车做了功 重难点突破 一、做功的两个必要因素 A C ． 吊车吊着货物水平移动一段距离，吊车对货物做了功 D ． 足球被踢出后在草地上滚动的过程中，运动员对足球做了功 【 点拨 1】 本题要抓住做功的两个必要因素：作用在物体上的力；物体在力的方向上通过的距离，二者缺一不可． 2. 不做功的三种情况： （ 1 ）“有力无距”：力作用在物体上，但物体没有在力的方向上移动距离 . 如“推而未动”、“搬而未起”等 . （ 2 ）“有距无力”： 物体移动了一段距离，但在此运动方向上没有受到力的作用，如推出去的实心球因惯性在空中飞行的过程中，手对实心球没有做功 . 【 点拨 1】 （ 3 ）“力距垂直”： 力作用于物体上，但物体的运动方向与力的方向垂直 . 人背书包在水平地在上行走，人对书包没有做功 . （ 2016• 杭州）在台球比赛中，选手推动球杆撞击白球，白球发生运动后碰撞其他球，以下说法正确的是（　 　） A ．在水平桌面滚动的球受到了重力，重力对它做了功 B ．手推动球杆前进时，手对球杆做了功 C ．桌面对球的支持力做了功 D ．白球撞击黑球后没有静止，是因为人的手还在对白球做功 变式拓展 1 B 例 2 201 6 年的体育考试已经开始，小 王 同学选择掷实心球作为自己的考试项目.在考试过程中，他用50 N的力把重为20 N的实心球扔到10 m远的地方，球又在地上滚了5 m停下.请问整个过程中小 王 对实心球做的功为（ ） A.500 J B.750 J C.0 J D.条件不足，无法计算 D 二、理解功的物理意义、公式并计算功 【 点拨 2】 正确进行功的计算,需要重点掌握下面四个有关力(F)与距离(s)方面的关系 (1)方向一致性：在求某一个力做的功时，物体在这个力作用下移动的距离(s)必须与这个力(F)的方向是一致的. (2)时间同一性：在功的计算过程中，作用在物体上的力(F)与物体在力的方向上移动的距离(s)也要求具有时间同一性. (3)同一物体：用来计算做功的两个物理量还要具备另外一个条件，就是F与s必须是同时对于同一个物体来说的. （ 2015• 永州）在水平地面上，用 60 N 的力沿水平方向拉着重为 200 N 的小车前进 5 m ，拉力做功 J ，重力做功 J. 300 变式拓展 2 0 例 3 关于功率概念的理解，下列说法中正确的是（ ） A ．功率大的机械做的功多 B ．功率大的机械做功时用的时间少 C ．单位时间内完成的功越多，则功率越大 D ．省力多的机械功率大 C 三、理解功率的物理意义 【 点拨 3】 功率是单位时间内完成的功的多少的物理量，单位时间内完成的功多,则功率大.与做功多少、时间长短、省力情况无关. 图 1 是甲、乙两物体做功与所需时间的关系图像，由图可知，甲物体的功率 P 甲 与乙物体的功率 P 乙 的大小关系是（ ） A ． P 甲 ＜ P 乙 B ． P 甲 ＝ P 乙 C ． P 甲 ＞ P 乙 D ．无法确定 A 变式拓展 3 例 4 （ 2016• 湖北十堰）一辆汽车以 20m/s 的速度在水平路面上沿直线匀速行驶 5 分钟，汽车的质量为 1500kg ，行驶时所受阻力为车重的 0.2 倍，则牵引力为 N ，此时汽车的功率为 kW ，重力做的功为 J ． （取 g=10N/kg ） 3 × 10 3 四、理解功率的概念、公式及单位，能计算功率 60 0 【 点拨 4】 （ 1 ）汽车在水平路面上匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，根据 f=0.2G=0.2mg 求出阻力，利用二力平衡条件 求出牵引力的大小； （ 2 ）根据 P=Fv 求出汽车的功率； （ 3 ）重力竖直向下，汽车竖直向下没有移动距离，没有做功 . （ 2015• 广东）已知小汽车的总质量为 1 500 kg ，该车以 30 m/s 的速度沿水平方向做匀速直线运动，行驶了 180 s ，汽车在行驶过程中受到的阻力为车重的 0.16 倍（ g=10 N/kg ）求： （ 1 ）汽车行驶的距离． （ 2 ）在此过程中汽车的牵引力和功率 . 变式拓展 4 （ 1 ）由 v=s/t 可知，汽车行驶的距离： s=vt=30 m/s×180 s=5 400 m （ 2 ）汽车做匀速直线运动，处于平衡状态 由平衡条件得： F=f=0.16 mg=0.16×1 500 kg×10 N/kg=2 400 N 牵引力的功率 P=Fs/t=2 400 N×5 400 m/180 s=72 000 W 答案 1 ．（ 2016• 湖州）以下四幅图中，克服物体重力做功的是（　 　） A ．人推小车在水平路面上通过一段距离 B ．人用力搬石头，石头没有被搬动 C ．叉车把货物从地面抬升到一定高度 D ．人提书包站在水平输送带上通过一段距离 C 课堂精炼 考点一：做功的必要因素 2. 在水平地面上，工人用 100N 的水平推力推动重 150N 的箱子， 4s 内前进了 6m ，在这个过程中，木箱所受重力对木箱做功为 J ；工人对木箱做功为 J. 0 600 3. 一位父亲与他 5 岁的儿子磊磊一起上楼回家，对此，下列说法中错误的是（ ） A ．爬相同的楼梯，儿子体重小做的功少 B ．爬相同的楼梯，儿子比父亲先到达，儿子的功率一定大 C ．爬相同的楼梯，父亲体重大做的功多 D ．爬相同的楼梯， 父亲比儿子先到达，父亲的功率一定大 B 考点二：理解功及功率 4 ．（ 2016 ·巴中）如图 2 所示，用大小相等的拉力 F ，分别沿光滑的斜面和粗糙的水平面拉木箱，在力的作用下移动的距离 S AB =S CD ，比较两种情况下拉力 F 所做的功及其功率（　 　） A ． AB 段做功较多 B ． CD 段做功较多 C ． AB 段与 CD 段做的功一样多 D ． AB 段的功率比 CD 段的功率大 C 5. （ 2015• 昆明）新建成的牛栏江引水济昆工程，是将水从海拔较低的德泽水库，引到海拔较高的盘龙江上游 . 每年对昆明提供 5.67 亿立方米的水，耗电及相关运行费用已近 10 亿元 . 所以，珍惜水资源是每一个市民应尽的责任和义务 . 此工程是在德泽水库库区建泵站，将水泵入山坡高处的水池后，再流回昆明 . 泵站的提水高度约 220 m ，每秒流过水流横截面的水量是 18 m 3 . 将 1.8×10 4 kg 的水提高 220 m ，水泵对水所做的功是 J ，做功的功率是 W. （ g 取 10 N/kg ， ρ 水 =1.0×10 3 kg ／ m 3 ） 3.96×10 7 3.96×10 7 6 ．（ 2016 ·广东）小明骑车在某段平直的水平路面上由静止开始运动，共用时 12s. 小明重 450N ，自行车重 250N ，轮子与地面的总接触面积是 2 × 10 -3 m 2 . 图 3-1 是速度 V 随时间 t 变化的关系图像，小明在 t=7s 时刚好到达这段路程的中点 . 图 3-2 是动力 F 随时间 t 变化的关系图像 . （ 1 ）请问小明骑自行车在水平地面行驶时，对地面的压强为多大？ （ 2 ）在 7~12s 内，自行车所受的摩擦阻力是多少？自行车克服摩擦阻力做了多少功？此时功率是多少？ （ 3 ）自行车在 0~7s 内的平均速度是多少？（保留小数点后两位） 答案： 7. （ 2014• 广东）如图 4 所示是某种升降电梯的工作原理图 , 它由轿厢、配重、缆绳、滑轮和电动机等部件组成，连接轿厢的两根缆绳非常靠近，轿厢空载时的重量是 3100 N ，配重的重量为 3 000 N. 某次电梯载货物的重量是 1000 N ，电梯匀速上升 15m 所用的时间为 10s ，不计缆绳重和一切摩擦，在此运动过程中，求： （ 1 ）轿厢的速度大小 . (2) 配重重力对配重做的功 . （ 3 ）电动机的功率至少是多大 . 7.（1）轿厢速度大小v= s / t =15 m / 10 s=1.5 m/s （2）配重下降的距离h=s 配重重力对配重做的功W= G 配重 h =3 000 N×15 m=4.5×10 4 J （3）缆绳对轿厢的拉力F 1 =G 厢 +G 货 -G 配重 =3 100 N+1 000 N-3 000 N=1 100 N 缆绳拉力做的功W 1 =F 1 s=1 100 N×15 m= 1.65×10 4 J 电动机的功率至少为P=W1 / t=1.65×10 4 J / 10 s= 1 650 W 考纲内容 考情分析 考点梳理 剖析重点实验 重难点突破 课堂精炼 第 2 课时 动能和势能 机械能及其转化 考纲内容 考点1 能用实例说明物体的动能和势能以及它们之间的相互转化. 考点2 能用实例说明机械能和其他形式的能的转化. 考点3 能用实验探究动能的大小与哪些因素有关. 考情分析 近年来广东省主要考查机械能的转化、机械能和其他形式的能的转化 . 常见题型有选择题、填空题、实验探究题、综合应用题 . 考点梳理 物体能够 ，就说这个物体具有能量，简称能 . 能量的单位是 . 注意：一个物体“能够做功”，并不是一定“要做功”，也不是“正在做功”或“已经做功”，如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功，也不一定要做功，它只不过具备做功的本领 . 一、能量 对外做功 焦耳 1.定义：物体由于 而具有的能. 2.影响因素 (1)速度：质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越 . (2)质量：运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越 . 二、动能 运动 大 大 1.重力势能 (1)定义：物体由于 所决定的能. (2)影响动能的因素 ①质量：高度相同时，质量越 的物体，重力势能越大； ②高度：质量相同时，位置越 的物体，重力势能越大. 2.弹性势能 (1)定义：物体由于发生 而具有的能. (2)影响弹性势能的因素：物体的弹性形变越 ，它具有的弹性势能越大. 三、势能 高度 大 高 弹性形变 大 1.机械能：动能、 势能和 势能的统称. 2.机械能守恒：如果只有动能和势能的相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和 ；或者说机械能是 的.若在动能和势能相互转化的过程中，伴随有其他形式的能的转化，则机械能不守恒. 3.水能和风能：水电站是利用水的 能来发电的；风力发电机是利用风的 能来发电的. 四、机械能及其转化 重力 弹性 不变 守恒 重力势 动 例1 小宇用如图所示的装置探究“动能的大小与什么因素有关”的实验. (1)实验中小球动能的大小是通过观察比较 反映出来的，这里用到了物理学研究问题的一种 （填“直接测量”、“放大”或“转换”）方法. 剖析重点实验 木块被推出的距离 转换 动能、重力势能的大小与什么因素有关 (2) 为了探究动能的大小与物体运动速度的关系， 应选用 两个图来分析，并由此得出的 实验结论是 . (3) 分析乙、丙两图，得到的实验结论是 ；其中小球在光滑斜面上从 B 处滚到底端的过程中，小球的 能转化为 能 . （ 4 ）小宇要探究重力势能与物体的高度的关系他 要选用上述图 ，具体的操作方法 是让小球从 （填“相同”或“不同”）的高度由静止滚下 . 甲、乙 质量一定时，速度越大，物体的动能越大 同一速度，质量越大，物体的动能越大 重力势 动 甲、乙 不同 （ 5 ）通过比较分析甲、乙两图可以得出的结论是 . （ 6 ）本实验中若水平面绝对光滑则不能得出结论，原因是 . 质量相同的物体，高度越高，重力势能越大 小球与木块将会做匀速直线运动 例 1 （ 2016• 淄博）如图 5 所示，空中加油机正在给匀速水平飞行的战斗机加油，加油后战斗机仍以原来的高度和速度做匀速飞行，则战斗机的 （　　） A ．动能不变，势能不变，机械能不变 B ．动能不变，势能减少，机械能减少 C ．动能增加，势能不变，机械能增加 D ．动能增加，势能增加，机械能增加 重难点突破 D 一、动能和势能以及它们之间的相互转化 点拨 1 （ 1 ）动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大． （ 2 ）重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大． （ 3 ）机械能 = 动能 + 势能．物体没有发生弹性形变，势能只考虑重力势能． 变式拓展 1 （ 2016• 安顺）如图 6 所示，光滑轨道 MNP 固定在竖直平面内， NP 段水平．一小球从 M 点由静止释放运动到 P 点的过程中，动能、势能的变化情况是 （　 　） A ． M 到 N 的过程，势能不变 B ． M 到 N 的过程，动能减小 C ． N 到 P 的过程，势能增大 D ． N 到 P 的过程，动能不变 D 例 2 （ 2016• 咸宁）如图 7 所示，小球由静止开始沿着粗糙的路面从 a 点向 d 点自由运动，其中 b 和 d 两点在同一水平高度，则下列说法中错误的是 （　　 ） A ．小球从 a 到 c 加速下滑，重力势能转化为动能 B ．小球从 c 到 d 减速上坡，动能转化为重力势能 C ．小球在 b 和 d 时重力势能和动能都相等 D ．小球从 a 到 d 的过程中部分机械能转化为内能 C 二、机械能和其他形式的能的转化 点拨 2 （ 1 ）影响重力势能的因素有：质量和高度．质量越大，高度越高，重力势能越大． 影响动能的因素有：质量和速度．质量越大，速度越快，动能越大． （ 2 ）没有摩擦、不计能量损失时，机械能是守恒的；若存在摩擦，一部分机械能会变成内能，机械能减小． 变式拓展 2 （ 2016 ·泸州）如图 8 所示，将一小钢球从 a 点竖直向上抛出（不计空气阻力），经过 b 点到达最高点 c 时速度为零，图中 h ab = h bc ，下列判断正确的是 （ 　　） A ．小钢球在 ac 段重力势能的增加量与动能的减小量相等 B ．小钢球运动到最高点 c 时所受的合力为零 C ．小钢球在 ab 段克服重力做功小于在 bc 段克服重力做功 D ．就 a 、 b 、 c 三点而言，小钢球在 a 点 具有的机械能最大 A 1. （ 2016• 揭阳）人骑自行车下坡，速度会越来越快，在这过程中（ ） A ．人和车的动能保持不变 B ．人和车的动能增大 C ．人和车的动能减小 D ．人和车的重力势能增大 B 课堂精炼 考点一：动能和势能 2 ．（ 2016• 温州）将一支内有弹簧的圆珠笔向下按压（如图 9 ），放手后笔会向上弹起一定高度． 下列关于该过程中能量变化的叙述，其中正确的是（ ） A ．向下按笔的过程中，弹簧的弹性势能减小 B ．向下按笔的过程中，笔的重力势能增大 C ．笔向上弹起的过程中，笔的重力势能增大 D ．笔向上弹起的过程中，弹簧的弹性势能增大 C 3. （ 2015• 宿迁）如图 10 ，一木块从斜面上匀速滑下，下列说法正确的是（ ） A ．木块只受到重力和斜面的支持力 B ．下滑过程中，木块的重力势能转化为动能 C ．下滑过程中，木块的重力势能转化为内能 D ．下滑过程中，木块的机械能保持不变 考点二：机械能转化及其及守恒 C 4. 如图 11 是一种神奇的“魔罐”，其制作方法是：橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，在橡皮筋的中间系一个钩码．当你将“魔罐”在水平地面上滚出后，它能自动滚回来的原因是 能转化为 能，“魔罐”滚回来后不能回到原抛出点的位置，主要原因是 . 弹性势 动 克服地面间的摩擦力做功，消耗一部分能量 5. 图 12 是皮球落地后弹跳过程中，每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片． A 、 B 是同一高度的两点，则 A 点的重力势能 B 点的重力势能（填“大于”“小于”或“等于”）；此过程中皮球的机械能 （填“增大”“减小”或“不变”）． 等于 减小 6. 小明看到运动员拉弓射箭时，弓拉得越弯，箭射得越远．小明猜想：弹性势能的大小可能与物体的弹性形变有关． （ 1 ）为验证其猜想是否正确．他设计了如下实验（弹簧被压缩后未超过其弹性限度）；如图 13 所示，将同一个弹簧压缩 （填“相同”或“不同”）的长度． 将小球置于弹簧右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，分别比较木块 ，从而比较弹性势能的大小． 考点三：探究弹性势能大小与什么因素有关 不同 木块移动的距离远近 （ 2 ）若水平面绝对光滑，本实验将 （填“能”或“不能”）达到探究目的． （ 3 ）小明根据实验现象认为：小球推动木块移动一段距离后都要停下来，所以弹簧、小球和木块所具有的机械能最终都消灭了． 你认为小明的观点是 的（选“正确”或“错误”），理由是 . 不能 错误 木块克服摩擦力做功，机械能转化为内能 7. （ 2016• 广东）如图 14 所示是“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平面向右运动直至停止 . （ 1 ）实验中是通过观察 来判断钢球的动能大小 . 考点四：探究物体动能的大小与哪些因素有关 木块移动的距离远近 （ 2 ）让同一钢球从斜面的不同高度由静止开始滚下，目的是探钢球的动能大小与 的关系 . （ 3 ）换用质量不同的钢球从斜面的相同高度由静止开始滚下，目的是探究钢球的动能大小与 的关系 . （ 4 ）木块最终会停下来的主要原因是 ，在此过程中木块通过 方式把动能转化为内能 . （ 5 ）如果木块在运动过程中所受的摩擦阻力为 0 ，木块将 . 　 速度 质量 受到阻力 ( 或摩擦力 ) 的作用 做功 一直做匀速直线运动 谢谢！！