广东省中考物理 第一部分 考点研究 第九章 功和机械能课件.ppt

第九章功和机械能 第一部分考点研究 考点梳理 功和机械能 功 定义 做功的两个必要因素 不做功的三种情况举例 功的计算 常考的功 功 机械功 的原理 功率 功和机械能 定义 表达式 推导式 单位换算 常考的功率 动能和势能 能量 动能 势能 机械能及其转化 定义 通常而言 如果一个 作用在物体上 物体在这个 上移动了一段距离 就说这个力对物体做了功做功的两个必要因素 作用在物体上的 物体在 的方向上移动的 不做功的三种情况举例 不劳无功 冰壶在水平面上由于惯性向前运动 在水平面上没有做功 劳而无功 举重运动员将杠铃举起后 在高处停留5秒的过程 垂直无功 人提水桶水平方向前进 提水桶的力和水桶的重力不做功 力 力的方向 力 力 距离 功 w f表示 单位是 s表示 单位是 w表示 单位是 力学中功等于 与物体在力的方向上通过的 的乘积 力 距离 fs 力 n 沿力的方向上移动的距离 m 功 j 常考的功 将地面上的物理课本捡起来放到桌子上 人对课本做的功约为2j 从地上拿起一个鸡蛋 缓缓举过头顶 大约做功1j 人从一楼走到二楼做功约为1800j 功的计算 p表示 单位是 w表示 单位是 t表示 单位是 p 功 机械功 的原理 使用机械时 人们所做的功等于不使用机械直接用手所做的功 即任何机械都不省功 功率定义 在物理学中 用功率表示做功的 与 之比叫做功率 它在数值上等于 所做的功 快慢 功 做功所用时间 单位时间内 w t 这个力做功的功率 w 某个力所做的功 j 做这些功所用的时间 s 推导式 当物体在力f的作用下 以速度v匀速运动时 由w fs可得 p w t f st fv单位换算 1kw w常考的功率 中学生跳绳的功率约为60w 优秀运动员短时间运动的功率约1kw 1000 定义 物体由于 而具有的能 一切 的物体都具有动能影响因素 质量相同的物体 越大 它的动能越大 运动速度相同的物体 越大 它的动能也越大 能量 物体能够对外做功 我们就说这个物体具有 简称 单位是 它表示物体做功本领大小的物理量 能量 能 焦耳 运动 运动 运动速度 质量 动能 动能和势能 定义 物体由于发生 而具有的能影响因素 物体的弹性形变越大 它具有的弹性势能就越 定义 物体由于 所具有的能影响因素 物体的 越大 越高 它具有的重力势能就 高度 质量 位置 越大 弹性形变 大 重力势能 弹性势能 机械能 和 统称为机械能动能和势能可以相互 机械能守恒 如果只有动能和势能相互转化 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 机械能及其转化 动能 重力势能 弹性势能 转化 保持不变 守恒 命题点 功 功率的比较1 2015沈阳5题改编 爷爷与小丽进行爬楼比赛 他们都从1楼上到6楼 爷爷的体重是小丽体重的2倍 爷爷所用的时间是小丽所用时间的2倍 若爷爷做的功为w1 功率为p1 小丽做的功为w2 功率为p2 则w1 w2 p1 p2 均选填 或 图说物理 rj八下p65图11 2 1 命题点 弹性势能 力的作用效果 惯性 机械能的转化2 2015来宾16题改编 如图所示 为运动员在射箭比赛时的情景 把弓拉的很弯 其主要目的是为了增大弓的 能 弓能被拉弯 说明力可以 弓箭被射出的过程 将弓弦的 能转化为弓箭的 能 箭离开弓后能继续向前运动 说明箭具有 rj八下p69页图11 3 6 惯性 弹性势 改变物体的形状 弹性势 动 命题点 机械能及其转化 相互作用力3 2015杭州1题改编 如图所示是蹦床运动员表演的情景 运动员从最低点到达最高点的过程中 运动员的动能 重力势能 选填 增大 或 减小 蹦床对运动员的 是由于蹦床形变产生的 而运动员也会对蹦床产生 这是一对 rj八下p71图11 4 1 相互作用力 减小 增大 支持力 压力 命题点 机械能及其转化4 2015聊城6题改编 如图所示 滚摆在到达最低点后又上升的运动过程中 能转化为 能 机械能 选填 变大 变小 或 不变 不考虑摩擦 rj八下p71图11 4 2 动 重力势 不变 例1 2016十堰 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 3000 60 0 重难点突破 功 功率的相关计算 难点 必考 一 解析 因为汽车水平匀速直线行驶 所以f f 0 2g 0 2mg 0 2 1500kg 10n kg 3000n p w t fs t fv 3000n 20m s 6 104w 60kw 汽车在水平路面上行驶 重力不做功 例2在实心球测试时 小华捡起重为20n的实心球 通过5s举至2m高处 这一过程小华对球做功 j 功率是 w 将球用力投出后 实心球向前飞行了10m 球出手后 小华对球做功 j 40 8 0 解析 小华对实心球做的功为w gh 20n 2m 40j p w t 40j 5s 8w 由于惯性 实心球出手后向前飞行了10m 这时虽然距离增加 但是小华对实心球没有力的作用 所以小华对球做的功为0j 方法指导 功 功率计算应注意的事项 注意单位的同一性 力的单位是n 距离的单位是m 功的单位才是j 功的单位是j 时间的单位是s 功率的单位才是w 力的单位是n 速度的单位是m s 功率的单位才是w 注意物理量的对应性 物理量必须对应于同一段时间和同一物体 p w t具有普遍性 而p fv只适用于匀速直线运动 例3现有30包大米 总质量为150kg 小明想尽快将它们搬上10m高处的库房 如图为小明可以提供的用于搬动物体的功率与被搬运物体质量之间的关系图像 由图可知他可以提供的最大功率为 w 为了尽可能快地将大米搬上库房 他每次应搬 包 若每次下楼时间是上楼时间的一半 则他最快完成搬运任务并返回原地所用的时间是 s g 10n kg 50 3 450 解析 由题图知当搬动质量为15kg物体时 小明用于搬动物体的功率 输出 最大 其值为50w 30包大米 总质量为150kg 每包大米的质量是5kg 由于搬动物体所需要做的总功是一定的 要尽快完成搬运工作 要求人始终在最大功率 输出 状态下工作 每次应搬动质量15kg的物体 即3包大米 每次搬运大米的重力g mg 15kg 10n kg 150n 重力做的功w gh 150n 10m 1500j 则每次上楼所用的时间t w p 1500j 50w 30s 则每次下楼所用的时间是15s 一个来回需要的时间是30s 15s 45s 搬30包大米需要10个来回 所以所用是时间一共是45s 10 450s 命题点 1 斜面的作用 使小球获得一个初始速度 越高的地方释放小球 小球的初速度 2 转换法的应用 通过水平面上的物体被推动的距离远近来反映物体动能大小 推动距离越远 动能 2016 21 1 实验突破 越大 越大 探究物体的动能跟哪些因素有关 10年2考 2016 21 2013 22 实验一 3 控制变量法的应用a 探究物体动能的大小与质量的关系 控制不同的物体在 释放 使质量不同的物体在撞击水平面物体时速度相同 2016 21 3 2013 22 2 b 探究物体动能的大小与速度的关系 控制 在不同位置释放 使同一物体在撞击水平面物体时速度不同 2016 21 2 2013 22 3 4 木块会停下来的原因 受到摩擦力的作用 2016 21 4 第1空 同一物体 同一位置 5 机械能的转化 物体从斜面释放运动到水平面由 转化为 两物体碰撞后运动一段距离停下来 由于两物体的动能转化为内能 2016 21 4 第2空 6 超载 超速问题的判断7 木板太短时的解决办法 加长木板或者在木板上放毛巾 8 实验推理与假设 当水平面绝对光滑 小球将做匀速直线运动 2016 21 5 实验结论 物体动能的大小与物体的质量和速度有关 质量相同的物体 运动的速度越大 它的动能越大 运动速度相同的物体 质量越大 它的动能越大 动能 重力势能 例1 2016乐山 物体由于 而具有的能 叫做动能 在 探究物体的动能与哪些因素有关 的实验中 小明提出如下猜想 a 物体的动能可能与物体的质量有关 b 物体的动能可能与物体的速度有关 运动 设计以下探究实验 让质量为m的小球从高为h的斜槽上滚下 在水平面上运动 运动的小球碰上水平面上静止的木块后 能将木块撞出一段距离s 实验过程如图甲 乙 丙所示 图中m1 m2 s1 s2 s1 s3 h1 h2 水平面上所用的木块是同一木块 1 通过观察比较 就可以反映小球动能的大小 这里用到的物理学研究问题的方法是 选填 放大 控制变量 或 转换 法 转换 木块移动的距离 2 通过比较甲 乙两次实验 可初步验证 填猜想序号 是正确的 3 通过比较 两次实验 可初步验证猜想a是正确的 4 实验表明 质量相同的物体 运动的速度越大 它的动能越 运动速度相同的物体 质量越大 它的动能也越 b 甲 丙 大 大 解析 物体由于运动而具有的能量叫做动能 1 实验中通过木块被小球撞击后移动的距离s的长短来表示小球的动能的大小 这种方法叫做转换法 2 甲 乙两次实验 小球质量相同 从斜面上滚下的高度不同 到达斜面底端时具有的初始速度不同 木块被撞移动的距离也不同 说明物体的动能与物体的速度有关 即可验证猜想b是正确的 3 要验证猜想a是否正确 就要控制小球的速度不变 即让小球从斜面上滚下的高度相同 改变小球的质量 可以通过比较甲 丙两次实验验证 4 影响物体动能大小的因素是物体的质量和速度 质量相同时 速度越快 物体的动能越大 速度相同时 质量越大 物体的动能越大 补充设问 1 实验中斜面的作用是 若水平面绝对光滑 小球将 2 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 所以小球和木块的机械能最终消失了 你认为他的观点是否正确 原因是 机械能只能相互转化 不会消失 给小球一个初始速度 永远运动下去 不正确 3 实验后 同学们联想到在许多交通事故中 造成安全隐患的因素 汽车的 超载 与 超速 想进一步知道 在影响物体动能大小的因素中 哪个对动能影响更大 于是利用上述器材进行了实验测定 得到的数据如下表 小球推动小木块运动的距离越大 安全隐患 选填 越大 不变 或 越小 为了探究 超载 安全隐患 应选择 两个序号的实验进行比较 为了探究 超速 安全隐患 应选择 两个序号的实验进行比较 分析表格中对应的实验数据可知 对物体的动能影响更大 当发生交通事故时 由此造成的危害更严重 专题链接 其他试题见专题三实验10 越大 1和3 1和2 速度 命题点 1 转换法的应用 通过观察物体落下时 2 使小球由静止开始下落3 小球从同一高度沿不同路径下落时陷入沙坑的深度相同 重力势能与物体的运动路径无关 4 控制变量法 沙地的凹陷程度 探究重力势能跟哪些因素有关 近10年未考 实验二 a 探究重力势能的大小与 的关系 控制高度相同 让不同质量小球从同一高度由静止落下 b 探究重力势能的大小与高度的关系 控制小球的 不变 用同一个小球从 由静止落下 5 小球下落过程到陷入沙面前所涉及的能量转化 重力势能转化为动能 6 若将沙子换成海绵 实验不具有可操作性 换成海绵 小球砸下后 痕迹会发生变化 不同高度 质量 质量 实验结论 在高度相同时 质量越大的物体具有的重力势能越大 在质量相同时 所处高度越高的物体具有的重力势能越大 例2某同学在体育活动中 从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到 物体的重力势能可能与物体的质量 下落高度和运动路径有关 于是设计了如图所示的实验 用大小 形状相同的a b c d四个铅球 其中a c d三球质量均为m b球质量为2m 让a b两球从距沙坑表面高h静止下落 c球从距沙坑表面高2h静止下落 d球从距沙坑表面高2h的光滑弯曲管道上端静止滑入 最后从管道下端竖直地落下 球在光滑管道中运动的能量损失不计 实验测得a b两球陷入沙坑深度分别为h1和h2 c d两个球陷入沙坑深度均为h3 且h1 h2 h3 1 本实验中 铅