第11章功和机械能

第一部分教材知识梳理,第11章功和机械能,中考要点全梳理,考点1,力学中的功（1）定义：如果一个_作用在物体上，物体在这个力的方向移动了一段_,就说这个力对物体做了功.（2）做功的两个必要因素：一个是对物体要有_的作用；另一个是物体在这个力的方向上通过一定的_.,功,力,力,距离,距离,考点清单,不做功的三种情况（1）缺距离无功：物体受力，但没有在力的方向上移动距离；（2）缺力无功：物体不受力，但由于惯性移动了一段距离；（3）垂直无功：物体受力，也通过了距离，但移动方向与力方向垂直,F表示力，单位为.s表示物体在力的方向上通过W_的距离，单位为.W表示功，单位为，简称，符号是.,2.功的计算（1）定义：力学中，功等于力与物体在力的方向上移动的距离的_.（2）公式,乘积,Fs,牛顿(或N),m(或米),焦耳,焦,J,1.物理意义：在物理学中，用功率表示做功的_2.定义：_与_之比叫做功率，它在数值上等于_所做的功3.公式：P表示功率，单位是_，简称_，符号是_.P_W表示功，单位是J.t表示时间，单位是s.,功率,快慢,瓦特,做功所用的时间,单位时间内,功,瓦,W,考点2,1功率越大的机器，做功越多()理由：2跳伞运动员竖直下落时，重力对他做了功，空气阻力对他也做了功()理由：,示,失,分,警,4.单位换算：1kW=_W.,1103,功率越大的机器做功越快，做功不一定多.,考点3,动能和势能,能量：物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能，能量的单位是_一个物体能够做的功越多，表示这个物体具有的能量越大2.动能（1）定义：物体由于_而具有的能，叫做动能，一切运动的物体都具有动能（2）影响因素：a.物体的_；b.物体的质量,焦耳,运动,运动速度,3.势能：_势能和_势能是常见的两种势能.（1）重力势能：定义：在地球表面附近，物体由于_并处于一定高度时所具有的能.影响因素：物体的质量越大，位置越高，它具有的重力势能就越_.（2）弹性势能定义：物体由于发生_而具有的能.影响因素：物体的_越大，它具有的弹性势能就越大.,重力,弹性,运动,大,弹性形变,弹性形变,1.机械能：动能、重力势能和弹性势能统称为_，动能和势能可以相互_.2.机械能转化：动能和势能可以相互_，如蹦床运动员从高处落下，在与蹦床将要接触时，具有一定的_与蹦床接触后，运动员的动能转化成蹦床的_；滚摆下降时，_转化为_，上升时_转化为_,考点4,机械能及其转化,机械能,转化,转化,动能,弹性势能,重力势能,动能,动能,重力势能,3.机械能守恒：如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和_，或者说，机械能是守恒的.4.水能和风能的利用：从能量的角度来看，自然界的流水和风都是具有大量_能的天然资源.让水流冲击水轮转动，用来汲水、磨粉；船靠风力鼓起帆航行；水能和风能都可用来发电.,不变,机械,1.物体沿水平方向匀速运动时，动能和势能一定不变（）理由：物体沿水平方向匀速运动时，若物体的质量发生变化，则动能和势能也会改变，如匀速前进的洒水车2.跳伞运动员匀速降落过程中，机械能守恒，重力势能转化为动能（）理由：跳伞运动员匀速降落时动能不变，重力势能减小，机械能减小3.撑杆跳高运动员在上升过程中是弹性势能转化为重力势能（）理由：上升过程中，是将弹性势能转化为重力势能和动能,1(2016永州15题2分)如图，小明水平向右推放在水平地面上的箱子，但没有推动，下列说法正确的是（）A.箱子虽然没有被推动，但小明对箱子做了功B.箱子没有被推动，选择的参照物是地面C.箱子对地面的压力与地面对箱子的支持力是一对平衡力D.箱子没有被推动是因为推力小于摩擦力,判断物体是否做功,命题点1,第1题图,【解析】箱子虽然受到力的作用但是没有在力的方向上通过距离，所以小明对箱子没有做功，A错误；箱子相对于地面位置没有变化，所以以地面为参照物，箱子是静止，因此箱子没有被推动可以选择的参照物是地面，B正确；箱子对地面的压力作用在地面上，地面对箱子的支持力作用在箱子上，两个力是一对相互作用力，而不是平衡力，C错误；箱子没有被推动，箱子处于平衡状态，受到的是一对平衡力，所以推力和摩擦力大小相等，D错误,【答案】B,2.（多选）(2014株洲13题3分）在排球运动中，跳发球（如图）是最具威力的发球方式，其动作要领可简化为“抛球、腾空、击球和落地”四个过程，其中运动员对排球做功的过程有（）,A.抛球B.腾空C.击球D.落地,第2题图,【解析】做功的必要因素是有力和在力的方向上通过的距离，产生力的条件必须是物体对物体作用，也就是必须要有相互作用.“腾空”和“落地”时，运动员与球并没有接触，没有力的作用.“抛球”和“击球”的一瞬间，运动员对排球有力的作用，同时在力的方向排球有一定的距离，做了功.故选AC.,【答案】AC,功、功率的计算,命题点2,2.(2015郴州16题2分)如图所示，用不变的拉力F匀速拉动重为G的物体A，使物体A沿水平方向移动了一段距离s，在此过程中拉力F做的功为（）A.FsB.GsC.2FsD.(GF)s【解析】动滑轮对A的拉力由2段绳子承担，则拉力移动的距离是物体移动距离的2倍，即L2s，拉力做的功WFL2Fs.故选C.,第2题图,C,3.（2013常德15题2分）甲、乙两种机械所做的功W随时间t变化的图像如图所示，则从图像可以判断（）A.甲比乙做功多B.甲比乙做功少C.甲比乙做功快D.甲比乙做功慢,【解析】功率是表示物体做功快慢的物理量，其大小等于单位时间内所做的功；由图像可知，在相同的时间内，甲做的功比乙做的功多，根据得：甲的功率比乙大，即甲比乙做功快，故C正确，D错误；由于A、B没有说时间相同，故不能判断甲和乙做功的多少，所以A、B都错误.故选C.【答案】C,4.（2014永州15题2分）小李同学先后用同样大小的力F使一木箱分别在如图所示的甲、乙、丙三个表面上沿力的方向移动相同的距离s，该力F在这三个过程中所做的功分别为W甲、W乙、W丙.关于做功大小的下列说法正确的是()A.W甲W乙W丙B.W甲W乙W丙C.W甲W乙=W丙D.W甲W乙W丙,第4题图,【解析】由题意可知，三种情况下作用在物体上的力大小相等，且沿着力的方向上移动的距离也相等，根据WFs可知，三个过程中力F所做的功相等.故选C.【答案】C,10.(2016长沙38题6分)某海上蹦极挑战者的质量为50kg，下落的高度为45m，所用时间为5s，g取10N/kg，求（1）挑战者下落的平均速度；解：挑战者下落的平均速度是：,（2）重力对挑战者所做的功；,解：挑战者的重力是：Gmg50kg10N/kg500N重力对挑战者所做的功为：WGh500N45m2.25104J,（3）重力做功的功率解：重力做功的功率：一题多解：PFv500N9m/s4.5103W.,一,【解析】洒水车洒水时，水的质量减小，速度不变，所以动能减小；而水的质量减小的同时，水的重心也在降低，所以其重力势能也减小，而机械能是动能和重力势能的总和，因此洒水车的机械能减小故选C.,2.(2016怀化7题3分)炎热的夏天，环卫工人利用洒水车给马路洒水降温，洒水车在匀速行驶洒水的过程中，以下关于能量变化说法正确的是（）A.动能减小，机械能不变B.动能不变，机械能减小C.动能减小，机械能减小D.动能增大，机械能增大.,C,5.（2014长沙26题3分）如图所示是蹦极运动的简化示意图.弹性绳一端固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，到A点处时弹性绳自然伸直，B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点，C点是蹦极运动员到达的最低点（忽略空气阻力），下列说法正确的是（）A.从O点到C点运动员的速度一直在减小B.从O点到C点运动员的机械能一直在增大C.从O点到C点运动员的机械能一直在减小D.从O点到A点运动员的机械能不变,【解析】运动员从O点到达B点前，重力大于弹性绳的拉力，做加速运动，即动能增大；因到达B点时运动员受到的重力和弹性绳的拉力相等，是一对平衡力，不再向下做加速运动，此时，人的下落速度达到最大，故动能也达到最大；由于惯性，运动员从B点将继续向下运动到达C点，弹性绳伸长，绳子对人的弹力继续增大，而人的重力是保持不变的，此时绳子对运动员的拉力大于重力，方向竖直向上，与运动员下落的运动方向相反，此过程中，运动员将作减速运动，直至速度为零，动能为零.由以上分析可知，运动员从O点到C点的过程中，运动员的速度先增大、再减小，故A错误.因忽略空气阻力，则机械能守恒，整个过程中机械能不变，故B、C错误，D正确.故选D.【答案】D,探究物体的动能跟哪些因素有关,1.（2015永州31题8分）为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患，小谢同学设计了如图所示的探究实验；将A、B、C三个小球先后从同一装置高分别为hA、hB、hC的位置滚下(mA=mBmC，hA=hChB)，推动小木块运动一段距离后静止.请你根据生活经验和所学的物理探究方法，回答以下问题：,命题点4,（1）在图甲和图丙实验中，A球、C球刚滚到水面时的速度_(选填“相等”或“不相等”).,第1题图,相等,【解析】因为A球和C球所处的高度相同，故它们刚滚到水平面时具有相同的速度；,（2）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”）.,越大,【解析】小球推动木块运动的距离越大，说明小球具有的能量就越大，能对木块做的功就越多，因此，其安全隐患越大.,（3）用来研究超载安全隐患时，我们应选择_两个图所示实验进行比较.,甲、丙,【解析】从图甲和丙可知，A和C的速度相同，C的质量大于A的质量，且C对物体做功较多，因此，要研究超载安全隐患时，应选择甲和丙.,（4）用来研究超速安全隐患时，我们应选择_两个图所示实验进行比较.,甲、乙,【解析】从图甲和图乙中可知，质量相等的A和B，A的初速度较大，对物体做的功较多，因此，要研究超速安全隐患时，应选择甲和乙.,探究物体的重力势能跟哪些因素有关,1.(2015衡阳25题6分)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三球的质量为m，B球质量为2m，让A、B两球从距沙表面高H静止下落，C球从距沙表面高2H静止下落，D球从距沙表面高2H的光滑弯曲,命题点5,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两球陷入沙深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙深度均为h3，且h1h2h3.,第1题图,（1）本实验中，铅球的重力势能大小是通过_来反映的.,铅球陷入沙子,的深度,【解析】本题考查探究影响重力势能大小的因素.用铅球陷入沙子的深度来间接反映物体重力势能的大小，这种研究物理问题的方法称为转换法；,（2）比较A、B两球，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当下落高度一定时，_.,质量越大，重力势能越大,【解析】B球比A球重，A、B两球下落高度同而B球在沙内凹陷的程度大，说明物体质量越大，重力势能越大.,（3）比较_两球，发现C球陷入沙中深度更大，由此可得出结论：当物体质量相同时，下落高度越高，物体的重力势能越大.,A、C,【解析】依据控制变量法的要求，在比较高度对物体重力势能的影响情况时，需控制两球的质量相同，因此应选A、C两球进行实验对比；,（4）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径_(选填“有关”或“无关”).,无关,【解析】C、D两球质量和所处位置的高度相同，但D球运动路径与C球不同，而在沙中凹陷得程度相同，说明重力势能与物体运动路径无关.,（5）小球在下落过程陷入沙面前，将重力势能转化为_能，陷入沙中后到小球静止过程中，将机械能转化为_能.,动,内（热）,【解析】球从高处下落时，高度越来越低、速度越来越大，这是将物体的重力势能转化为动能；当铅球接触沙子静止后，其动能变为零，这是因为运动铅球克服沙子的阻力做功，将自身的动能全部转化为沙子的内能.,例1(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,常考类型剖析,类型1,判断力是否对物体做功,例1题图,【解析】球受到的重力竖直向下，而球是沿水平桌面移动的，故重力不做功，A选项错误；手推动球杆时，球杆沿推力的方向向前运动，对球杆做了功，B选项正确；桌面对球的支持力竖直向上，而球是沿水平桌面运动的，支持力不做功，C选项错误；白球撞击黑球后没有静止，是因为白球具有惯性，而人的手对白球不做功，D选项错误故选B.,【答案】B,练习1（2016北京）水平地面上的购物车在水平推力的作用下，沿推力的方向运动一段距离，则下列判断中正确的是（）A.重力对购物车做了功B.支持力对购物车做了功C.推力对购物车做了功D.没有力对购物车做功,【解析】重力的方向竖直向下，在竖直方向上没有移动距离，重力没有做功，A错误；支持力的方向竖直向上，在竖直方向上没有移动距离，支持力没有做功，B错误；购物车在水平推力的方向上移动了一段距离，符合做功的条件，即推力做功，C正确，D错误故选C.,C,【解析】根据题意可知，大石头的重力Gmg5103kg10N/kg5104N，提升高度h1m，提升大石头时，起重机的拉力等于大石头的重力，故拉力做功为W1FhGh5104N1m5104J.,功、功率的计算,例2（教材素材改编题）用起重机将质量为5t的大石头以0.5m/s的速度匀速提升了1m，随后以1m/s的速度匀速平移了5m(g取10N/kg）,例2题图,（1）上升过程中起重机的拉力对大石头做的功是_J；,类型2,5104,解:（2）拉力做功的功率为=5104N0.5m/s=2.5104W,（2）上升过程中起重机的拉力对大石头做功的功率是_W；,（3）平移过程中起重机的拉力对大石头做的功是_J；,【解析】平移过程中起重机的拉力方向竖直向上，大石头运动方向为水平方向，所以拉力和运动方向垂直，故拉力对大石头不做功，即做功为0.,0,2.5104,功、功率的计算,注意：(1）公式中的物理量必须对应于同一物体和同一过程；（2）计算时要统一用国际制单位,动能和势能的影响因素及其转化,例3（1）匀速下落的雨滴动能_，重力势能_，机械能_；（2）在同一高度匀速飞行的飞机动能_，重力势能_，机械能_；（3）汽车启动的过程中动能_，汽车刹车的过程中动能_；,不变,变小,变小,不变,不变,不变,变大,变小,类型3,（4）网球运动员将网球拍出，网球在离开球拍上升的过程中，若不计空气阻力，网球的动能_，重力势能_，机械能_，_能转化为_能除（4）问最后两空外均选填“变大”、“变小”或“不变”,变小,变大,不变,动,重力势,从隐含条件中判断动能、势能的变化情况（1）判断速度大小的变化，如从“匀速”v不变、“加速（越来越快）”v变大和“减速（刹车）”v减小；（2）判断高度的变化从“上升”h变大、“下降（下滑）”h减小、“近地点（远地点）”等；,（3）判断高度的变化，如从“投放救灾物资的飞机”、“正在洒水的洒水车”m减小；（4）判断能量变化，如根据“光滑”无摩擦力做功、“粗糙”克服摩擦做功等判断机械能变化或根据动势能变化判断机械能变化,1.实验方法（转换法、控制变量法）2.控制小球下落的高度相同的目的（控制小球到达斜面底端的速度相同）3.转换法的应用（通过小球推动其他物体运动的_来反映物体动能的大小，推动其他物体运动的距离越远，物体的动能越_）,实验突破,实验1,探究物体的动能跟哪些因素有关,距离,大,4.控制变量法的应用a.探究动能大小与质量的关系（控制质量_(选填“不同”或“相同”)的物体在_位置释放，控制物体撞击水平面上的物体时速度_）b.探究动能大小与速度的关系控制质量_(选填“不同”或“相同”)的物体在_位置释放，使同一物体在撞击水平面上的物体时速度_5.控制变量法的应用,相同,同一,不同,相同,不同,不同,6.实验推理与假设(当水平面绝对光滑，小球将做_运动)7.实验总结与评价实验结论：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,匀速直线,例1（2016广东）如图所示是“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，木块沿水平向右运动直至停止.,例1题图,（1）实验中是通过观_来判断钢球的动能大小.【解析】（1）在研究物体动能大小与什么因素有关时，我们是通过观察钢球推动木块移动的距离来反映小球动能大小的，采用的是转换法的思想.,木块被推动距离的大小,（2）让同一钢球从斜面的不同高度由静止开始滚下，目的是探究钢球的动能大小与_的关系.【解析】（2）图中实验中让同一钢球从同一个斜面上不同的高度由静止开始运动，即钢球滚动到斜面底端的速度是不同的，即探究动能大小与物体运动速度的关系.,速度,（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.【解析】（3）不同质量钢球从相同的高度释放，运动到斜面底端的速度也就相同，即该实验探究的是钢球动能与质量的关系.,质量,（4）木块最终会停下来的主要原因是_，在此过程中，是将动能转化为_能.【解析】（4）由于木块受到摩擦力的作用，所以木块最终会停下来；在此过程中木块通过做功方式把动能转化为内(热)能.,受摩擦力作用,内（热）,（5）如果木块在运动过程中所受的摩擦阻力为0，木块将_.【解析】（5）根据牛顿第一定律可知，若物体在不受任何外力情况下，将永远保持静止状态或匀速直线运动，故如果木块在运动过程中所受的摩擦阻力为0，木块将永远做匀速直线运动.,做匀速直线运动,（6）小明在准备实验器材的时候，有两块相同长度的光滑长木板A和粗糙长木板B，为了使实验顺利进行，小明应选择长木板_(选填“A”或“B”)（7）小车从斜面运动到底端的过程中，小车的_能转化为_能,B,重力势能,动,（8）如本实验中水平面绝对光滑，本次实验将_(选填“能”或“不能”)达到实验目的，原因是_.（9）实验中，通过比较钢球推动木块距离的远近来判断钢球动能的大小，这种常见的实验方法是_(选填“控制变量法”或