《功和机械能》复习.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 1J 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 1W 1J s 1kW 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 1000 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22017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 50N 的力把重为20N的实心球扔到10m远的地方 球又在地上滚了5m停下 请问整个过程中小王对实心球做的功为 A 500JB 750JC 0JD 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 需要重点掌握下面三个有关力 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60N的力沿水平方向拉着重为200N的小车前进5m 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 3 103 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1500kg 该车以30m s的速度沿水平方向做匀速直线运动 行驶了180s 汽车在行驶过程中受到的阻力为车重的0 16倍 g 10N 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 30m s 180s 5400m 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 16mg 0 16 1500kg 10N kg 2400N牵引力的功率P Fs t 2400N 5400m 180s 72000W 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SAB SCD 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220m 每秒流过水流横截面的水量是18m3 将1 8 104kg的水提高220m 水泵对水所做的功是J 做功的功率是W g取10N kg 水 1 0 103kg m3 3 96 107 3 96 107 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 3m2 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 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 质量 高度相同时 质量越的物体 重力势能越大 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 动能就越大 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 重力势能就越大 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 第1课时 功功率 练习题 基础巩固 能力提升 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 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 1 2016 乐山 将物理课本从地面上捡起放在课桌上 在此过程中做功大约为 A 0 2JB 2JC 20JD 200J 基础巩固 B 2 下列各个情境中 没有做功的是 A 石头被撬起的过程中手向下压撬棍的力B 足球飞向空中后足踢球的力 C 货物被提升的过程中绳子对货物的拉力D 爬楼梯时人的重力 B 3 如图所示 小宇对箱子施加水平推力 下列说法中错误的是 A 当推力为75N时 箱子不动 此时推力等于地面对箱子的摩擦力 B 当小宇增大推力 箱子由静止开始运动 说明力可以改变物体的运动状态 C 当推力为100N时 箱子做匀速直线运动 地面对箱子的摩擦力为100N D 箱子做匀速直线运动时 人对箱子的推力不做功 D 2014 佛山 如图所示 将同一物体分别沿光滑的斜面AB AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点A 已知AB AC 施加的力分别为F1 F2 拉力做的功为W1 W2 拉力做功的功率分别为P1 P2 则下列判断中正确的是 A F1 F2 W1 W2 P1 P2 B F1 F2 W1 W2 P1 P2 C F1 F2 W1 W2 P1 P2 D F1 F2 W1 W2 P1 P2 A 能力提升 7 有甲乙两台机器 甲做的功是乙做功的2倍 而乙做功所花的时间是甲的一半 由此可知 A 甲做功快B 乙做功快C 甲 乙做功一样快D无法比较 8 两台机器的功率之比为5 4 若它们做的功相等 则所用时间之比为 A 5 4B 4 5C 1 1D 16 25 B C 9 2016 包头 如图甲所示 木块放在水平面上 用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做直线运动 两次拉动木块得到的s t关系图像如图乙所示 两次对应的弹簧测力计示数分别为 F1 F2 两次拉力的功率分别为P1 P2 下列判断正确的是 A F1 F2 P1 P2 B F1 F2 P1 P2 C F1 F2 P1 P2 D F1 F2 P1 P2 B 11 用10N的水平拉力拉着重为60N的小车在水平路面上前进3 5m 拉力做的功为J 重力对小车做的功是J 如果小明用力将该小车匀速举到1 5m的高度 则他对该小车做功为J 12 甲乙功率相同的两辆汽车 如果在相同时间内匀速通过距离之比为S甲 S乙 2 5 那么两辆汽车的牵引力之比为 两辆汽车做的功之比为 13 在水平地面上 用100N的力沿水平方向拉重为500N的物体 在10s内匀速前进5m 则物体的速度等于m s 拉力做的功等于J 功率等于W 此过程是人体内的能转化为物体克服摩擦的内能 35 0 90 5 2 1 1 0 5 500 50 化学 11 用10N的水平拉力拉着重为60N的小车在水平路面上前进3 5m 拉力做的功为J 重力对小车做的功是J 如果小明用力将该小车匀速举到1 5m的高度 则他对该小车做功为J 12 甲乙功率相同的两辆汽车 如果在相同时间内匀速通过距离之比为S甲 S乙 2 5 那么两辆汽车的牵引力之比为 两辆汽车做的功之比为 13 在水平地面上 用100N的力沿水平方向拉重为500N的物体 在10s内匀速前进5m 则物体的速度等于m s 拉力做的功等于J 功率等于W 此过程是人体内的能转化为物体克服摩擦的内能 35 0 90 5 2 1 1 0 5 500 50 化学 16 如图甲所示 一块质量为0 2kg的铁块被吸附在竖直放置且