功和机械能讲义

#/15课题功和机械能一、上次课错题讲解二、知识点梳理考点1功、功的原理、解读：1.力学里所说的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。.不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。.力学里规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。 公式：W=Fs.功的单位：焦耳，1尸1N-m。 把一个鸡蛋举高1m，做的功大约是0.5J。.应用功的公式注意：①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；②公式中s一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。③功的单位“焦"（牛•米=焦），不要和力和力臂的乘积（牛•米，不能写成“焦”）单位搞混。.内容：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功；即：使用任何机械都不省功。.说明：①功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。②功的原理告诉我们：使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。③使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。④我们做题遇到的多是理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）理想机械：使用机械时，人们所做的功（Fs）=直接用手对重物所做的功（Gh）.应用：斜面①理想斜面：斜面光滑②理想斜面遵从功的原理；③理想斜面公式:FL=Gh其中：F：沿斜面方向的推力；L：斜面长；G：物重；h：斜面高度。如果斜面与物体间的摩擦为f,则：FL=fL+Gh这样F做功就大于直接对物体做功Gh。【针对练习】（2013杭州）在甲、乙两图中，甲图地面粗糙、乙图地面光滑。质量分别为m,2m的两个物体在大小为F的恒力作用下，在力的方向上前进了相同的距离，则下列结论正确的是

A.甲图中F做的功小于乙图中F做的功B.甲图中F做的功等于乙图中F做的功C.甲图中F做的功大于乙图中F做的功D.条件不足，无法确定甲、乙图中F做的功谁大【解析】功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积，甲和乙通过的距离相等，作用在甲乙两物体上的力相等，做的功相等。选项B正确。考点：功2.在2.在图所示的四种情境中，人对物体做功的是：（ ）举着柘铃原地不■动涧水平她面推动小车B打■同力推汽车,汽车毁勘大力士史将着上轮船静止未动DC举着柘铃原地不■动涧水平她面推动小车B打■同力推汽车,汽车毁勘大力士史将着上轮船静止未动DC【答案】B【解析】力学里所说的功包括两个必要因素；一是作用在物体上的力J二是物体在力的方向上通过的距离,不做功的三种情况;有力无距高、有距离无力、力和距离垂直口推动小车时，对车的推力向前，车通过的距离向前,符合做功的两个必要因素』故对车做功口选项三正确口考点：功点评：解决本题方的关键是功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。难度中等。点2功率：1、定义：单位时间里完成的功2、物理意义：表示做功快慢的物理量。a公式p—卬―国―厂3、公式：P—————Fvtt4、单位：主单位为W，常用单位有kW、mW、马力等。换算：1kW=103W1MW=106W1马力=735W某小轿车功率66kW,它表示：小轿车1s内做功66000J【针对练习】1三位同学准备进行爬楼比赛，看看谁的功率大。他们展开了如下的讨论：甲：只有测出各自的体重、爬楼用的时间和爬楼的高度，才能进行比较；乙：在爬楼的时间相同时，只要测出各自的体重、爬楼的高度，就可以进行比较；丙：在爬楼的高度相同时，只要测出各自的体重、爬楼的时间，就可以进行比较。A.甲、乙和丙B.甲和乙C.甲和丙D.乙和丙【答案】D【解析】功率是表示做功快慢的物理量，在教值上等于单位时间所做的功。甲二只有测出各自的体重、爬楼用的时间和爬楼的高度，才能进行比较；控制一个变量可以比较甲错误；Z：在爬楼的时间相同时，只要测出各自的体重,爬楼的高度，就可以进行比较；要相同时间里做功多的做功快丙：在爬楼的高度相同时，只要测出各自的体重、爬楼的时间，体重和时间比情小的做功快口选项口正确◎考点：功率点评：解决本题方的关键是功率是做功快慢的物体量。难度中等。2中学生小华在一次跳绳的体能测试中，1min内跳了120次，每次跳离地面的高度约为5cm，则他跳绳时的功率最接近（）A.5WB.50W C.500W D.5000W【答案】B1解析】中学生的体重约为ON,每次跳离地面的高度约为5亦，Imin内跳了 次，假功功率约为：选项B正确。考点；功率点评：解决本题方的关健是功率计算公式的应用口难度中等口 考点3机械能（动能和势能）解读：1.能量：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能理解：①能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量。②一个物体“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。.机械能：动能和势能统称机械能⑴动能：定义：物体由于运动而具有的能量决定其大小的因素：物体速度越大、质量越大，动能就越大⑵势能：重力势能和弹性势能统称势能。①重力势能：定义：物体由于被举高而具有的能量。决定其大小的因素：物体质量越大、举得越高，势能就越大②弹性势能：定义：发生形变的物体具有的能量。决定其大小的因素：物体弹性形变越大、弹性势能就越大.探究决定动能大小的因素：（1）猜想：动能大小与物体质量和速度有关;（2）实验研究：研究对象：小钢球方法：控制变量；如何判断动能大小：看小钢球能推动木快做功的多少如何控制速度不变：使钢球从同一高度滚下，则到达斜面底端时速度大小相同;如何改变钢球速度：使钢球从不同同高度滚下;（3）分析归纳：保持钢球质量不变时结论：运动物体质量相同时；速度越大动能越大；保持钢球速度不变时结论：运动物体速度相同时；质量越大动能越大；.机械能：动能和势能统称为机械能。理解：①有动能的物体具有机械能；②有势能的物体具有机械能；③同时具有动能和势能的物体具有机械能。【针对练习】1图17是探究“物体动能的大小与哪些因素有关？”的实验示意图。（1）实验要探究的是物体动能的大小与物体和质量的关系。（2）实验中探究的是（填"A”或"B”）物体的动能，物体动能的大小是通过—

【笞案】口）速度C2）J&【解析】物体能做的功越多具有的动能越大,我们通过比较木块移动的距离的多少来比较动能的大小,如图是通过改变高度h来改变小球到平面的速度,是比较物体动能的大小与速度的关系，实险中探究的是物体A的动能，通过做功多少来比较，做功多少是通过3移动的距离来体现的。考点：物体动能的大小与哪些因素有关点评:解决本题方的关键是通过做功多少来体现。难度中等。.国庆期间，在北京举行了一场空中跳伞表演。飞机在高空沿水平方向匀速飞行，跳伞运动员从飞机上鱼贯而出，跳入蓝天白云间，运动员在下落的开始阶段降落伞没有打开，受到的阻力较小，其动能逐渐（选填“增加”、“减少”或“不变”），重力势能;当接近地面，打开降落伞一段时间后，运动员匀速下落，此时其动能，重力势能;在整个过程中，机械能。【答案二增加 减少不变减少雇少【解析】动靛大小的哥响因素：质量、速度.重力势能大小的哥响因素：质量.高度.运动员在下落的开始阶段降落伞■'没有打开，受到的阻力救小，质量不变，速度变大，所以动能变大j被举高的高度变小，所以重力势能减小j当接近地面，打开降落伞一段时间后,运动员匀速下落，质量不变，速度不变，所以动能不变5被举高的高度涧小,所以重力势能减小n所以机械能减小。考点；动能、势能，机械能点评；解决本题方的关键是熟知餐响动能和势能的因素。难度较小口考点4动能和势能的转化、水能和风能的利用转化弹性势能1.知识结构:动能・转化弹性势能1.知识结构:动能・转化势能重力势能.动能和重力势能间的转化规律：①质量一定的物体，如果加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能；②质量一定的物体，如果减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能；.动能与弹性势能间的转化规律：①如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能；②如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。.动能与势能转化问题的分析：⑴首先分析决定动能大小的因素，决定重力势能（或弹性势能）大小的因素——看动能和重力势能（或弹性势能）如何变化。

⑵还要注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大——如果除重力和弹力外没有其他外力做功（即：没有其他形式能量补充或没有能量损失）则动能势能转化过程中机械能不变。⑶题中如果有“在光滑斜面上滑动”则“光滑”表示没有能量损失一一机械能守恒；“斜面上匀速下滑”表示有能量损失一一机械能不守恒。5.知识结构：5.知识结构：机械能的天然资源「拦河筑坝［广 ；发电水能海海水潮汐J〔直接做功'风能6.水电站的工作原理：利用高处的水落下时把重力势能转化为动能，水的一部分动能转移到水轮机，利用水轮机带动发电机把机械能转化为电能。【针对练习】1人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行。它从近地点向远地点运动过程中A.动能增大，势能减小，机械能不变B.动能增小，势能减大，机械能不变C.动能不变，势能增大，机械能变大D.动能减小，势能不变，机械能变小【答案】3【解析】人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行的过程中，在近地点具有最大的动能,远地点具有最大的势能,当它从近地点向远地点运动过程中。动能减小，势能增大』机械能不变。选项三正确口考点；机械能的转化点评：解决本题方的关键是知道近地点具有最大的动能，远地点具有最大的势能口难度中等口2（2013广州）如图9所示，足球以初速度v沿着凹凸不平的草地从a运动到d,足球（）图9图9A.在bA.在b、d两点动能相等C.从b到c的过程机械能减少B.在a、d两点动能相等D.从c到d的过程重力势能减少【答案】C【解析1足球在运动过程中由于受到草地的阻力『机械能在不断减小『在M』两点高度相等,动能不相等，小球在口点有速度动能不为雾，小球在d速度为零动能为零，从。到d的过程中高度增大，重力势能增大口选项C正确。考点；机械能的转化点评；解决本题方的关键是足球在运动过程中由于受到草地的阻力,机械能在不断减小口难度较大口三、同步训练一、选择题1（2013四川自贡）小明将掉在地面上的物理书捡起来放在课桌上，他对课本所做功最接近于（ ）A.0.02JB.0.2JC.2JD20J【答案】C【解析】功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积.物理书的重力约3N,从地上捡起来移动的高度约0.8m做功：甲二Fs■二G42.4J.选项C正确。考点：功点评：解决本题方的关键是功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积口难度较小口 2（2013江苏盐城）下列情形中，对物体没有做功的是（）A.举着杠铃不动 将弹簧拉力器拉长C.将实心球抛向空中 D把掉在地上的羽毛球捡起来【答案】，【解析】不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。举着杠铃不动F有力作用在物体上.在力的方向上没有移动距离，不做功。选项A正确。考点：功点评：解决本题方的关键是不做功的三种情况：有力无距离,有距离无力、力和距离垂直难度较小口难度较小仆3、一个重为2N的皮球从10m高处下落3m的过程中，重力对它所做的功为A.20J B.6J C.14JD.26J【答案】B【解析】功等干力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积口重力做功是物体在重力方向上逋过的距离,由公式：W="S=2Nx3m=dJa选项E正确&考点,：功点评：解决本题方的关键是功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。难度较小。4（2013年北京市）下列有关力做功的说法中正确的是A.用水平力推着购物车前进，推车的力做了功B.把水桶从地面上提起来，提水桶的力没有做功C.书静止在水平桌面上，书受到的支持力做了功D.挂钩上的书包静止时，书包受到的拉力做了功【答案】A【解析】做功的二个必要条件；一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上通过的距离，用水平力推着购物车前进，有推力作用在车上,在推力的方向通挝了距离，推车的力做了功。选项A正确。考点；功点评：解决本题方的关键是做功的二个必要条件：一是作用在物体上的力】二是物体在力的方向上逋过的距离m难度较小口5（2013年苏州市）在如图所示的四位科学家中，以其名字命名功率单位的是・・儿牛/ 凡他于卡 C.无抻 以罩耳藁I廷【答案】C【解析】牛顿是力的单位5帕斯卡是压强的单位5瓦特是功率的单位5焦耳是能量的单位。选项匚正确“考点:单位点评二解决本题方的关键是知道单位对应的科学家。难度较小。6（2013漳州）用水平拉力F拉物体A在光滑水平面上沿力的方向移动距离S,拉力F做功为W1；用同样的力F拉物体A在粗糙水平面上沿力的方向移动相同的距离s,拉力F做功为W2,则A.W1=W2 B.W1>W2 C.W1<W2 D.条件不足，无法比较 .恪案】A【解析】做功的二个必要条件；一是作用在物体上的力,二是物体在内的方向上通过的距离，由题可知，作用在物体上的力的大小相等,物体移动的距离相等，做的功相等地口选项A正确口考点；功点评：解决本题方的关键是功等于作用在物体上的力和物体在力的方向上通过距离的乘积口难度中等口7.（2013•长沙）我们居住的城市高楼林立，如不小心发生高空坠物事件，则可能给人们的生命财产造成损害，更不可有意为之.日前，某小区的陈先生在早上下楼取车时发现车的后挡风玻璃被穿了一个孔，上面还插着一个可乐瓶，肇事的可乐瓶里大约还有的可乐.对此，下列描述正确的是（ ）A.可乐瓶从高空坠落，动能会转化为重力势能B.可乐瓶对挡风玻璃没有做功C.车的后挡风玻璃被穿了一个孔，上面还插着一个可乐瓶D.可乐瓶砸在挡风玻璃的瞬间，具有很大的重力势能【答案】C【解析】高处的物体在下落过程中把重力势能车专化为动能,通过动能做功把物体损坏,车的后挡风玻璃被辞了一个孔，上面还插着一个可乐瓶，这是可乐瓶的重力势能做功造成的。选项二正确。考点:能的转化点评:解决本题方的关键是重力势能转化为动能。难度较小。8（2013南通）.某同学的质量约为50kg,他以正常速度从教学楼的一楼走上二楼。请估算在此过程中该同学上楼的功率最接近于A.1W B.10W C.100W D.1000W【答案】3【解析】这个同学从一楼到二楼的时间大约是⑷秒『做的功是：W=F2Gh=500M<4m=2。皿J：上楼的功率：?=Wt=WWJ1C上出口选项3最接近口选项□正确口考点;功率点评:解决本题方的关键是估算上楼的时间口难度较小口9（2013南通）如图所示，男孩脚踩滑板车从高处滑下，在下滑的过程中A.动能增加，势能减少B.动能增加，势能增加 C.动能减少，势能增加 D.动能减少，势能减少【答案】A【解析】如图所示，男孩脚踩滑板车从高处滑下，在下滑的过程中他的高度减小重力势能减少，下落时男孩的速度变大，动能增大。选项A正确。考点：能的转化点评：解决本题方的关键是下落过程速度增大。难度较小。10.（2013•湘西州）如图是一同学正在体育课中进行实心球投掷训练，投出的实心球在上升过程中（ ）A.动能不变、重力势能增加 B.重力势能不变、动能增加C.动能转化为重力势能 D.重力势能转化为动能【答案】C【解析】投出的实心球在上升过程中，实心球的高度噌大,速度遍小，高度增大,重力势能增大,速度减小,动能减小口选项C正确。考点:能的转化点评:解决本题方的关键是实心球上升时速度溢小口难度中等口11（泰州市2013）如图所示，滚摆上升的过程中A.动能增大B.重力势能减小C.重力势能转化为动能D.动能转化为重力势能【答案】D【解析】滚摆上升的过程中,高度增加F速度减小，高度增加重力势能增大，速度减小J动能减小,上升过程中动能转化为重力势能。选项D正确。考点；机械能的转化点评；解决本题方的关键是深摆上升的过程中，高度赠加，速度减小。难度中等口12（2013年苏州市）如图所示的四个实例中，机械能正在减小的是A.蓄势待发的火箭B.水平匀速飞行的飞机C匀速下降的热气球D.加速上升的飞艇第8题【答案】C【解析】蓄势待发的火箭动能和势能都不变『机械能不变口E.水平匀速飞行的飞机『动能和势能都不变,机械能不变c,匀速下降的热气球,高度降低速度不变，重力势能1s小,动能不变机械能减小。口,加速上升的飞艇，高度增大，速度变快，动能和重力势能喜得都增大，机械能增大口选项C正确“考点；机械能的转化点评：解决本题方的关键是判断速度和高度的变化口难度中等口13（荆门市2013年）有一种运动叫蹦极，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，A点处弹性绳自然伸直。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，运动员从。点到C点的运动过程中忽略空气阻力，则A.从。至C运动员速度一直减小B.从。点至A点运动员机械能不守恒,从A点至C点机械能守恒C.从。至A过程中运动员速度增大，从A至C过程中运动员速度减小D.从。至B过程中运动员速度增大，从B至C过程中运动员速度减小【答案】D【解析】如图所示是蹦极运动的简化示意图，弓电性绳一端固定在□点另一端系住运动员，运动员从口点自由下落，A点处强性绳自然佃直。E点是运动员受到的重力与世性绳对运动员拉力相等的点,二点是瞬极运动员到达的最低点，运动员从0点到C点的运动过程中忽略空气阻力，过3点时强性绳有弹力，但弹力小于重力，组续加速，到B点弹力等于重力『再向C运动时弹力大于重力速度漏小口选项D正确。考点；机械能的神化点1评；解决本题方的关键是判断速度的变化口难度中等。14（荆门市2013年）一根细长绳的下端系一金属小球，上端固定，制成一个摆，把小球拉离竖直位置松手，让他摆动起来，如图所示，可以观察到小球摆动过程中摆动的幅度会逐渐减小，最终停下来，对于小球在摆动过程中的能量转化情况，下列说法不正确的是・・・A.小球从高处向低处摆动过程中，势能部分转化为动能B.小球从低处向高处摆动过程中，动能部分转化为势能C.小球摆动过程中机械能守恒D.小球依次经过最低点时，动能会逐渐减少【答案】C【解析】A.小球从高处向低处摆动过程中，高度降低速度增大，势能部纣转化为动能正确.王小球从低处向高处摆动过程中j高度增加速度减小,动能部分特化为势能正确。口小球摆动过程中的幅度会逐渐减小.机械能减小错误。口.机械能减小，小球依次经过最低点时.动能会逐渐减少正确。选项C正确。考点：机械能的转化点评：解决本题方的关键是判断速度的变化。难度中等口15（2013新疆维吾尔）对在高速公路上行驶的汽车要进行限速，其实质是限制了汽车的A.摩擦力B.势能c动能D.惯性【答案】C【解析】对在高速公路上行驶的汽车要进行限速，其实底是限制了汽车的动能，汽车的动能越大能做的功越多，出事时造成的伤害遨大口选项C正确。考点；动能点评；解决本题方的关健是动能的大小和什么因素有关口难度较小口二、填空题（2013•绵阳）体重60kg的王健做引体向上，在1min时间内完成了10个，每次上拉，身体重心上升30cm,则他每完成一次引体向上做功J,1min内的平均功率是—W.（g取10N/kg）【答案】180、30【解析】功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。公式：W=FS=Gh=600NX0.3m=180J。做功的平均功率：P=W/t=180JX10/60s=30w。考点：功和功率点评：解决本题方的关键是功率公式的应用。难度中等。（2013•长沙）2013年长沙体育中考，男生新设引体向上项目.如图是引体向上的示意图，小云同学在半分钟内做了12个规范的引体向上.已知小云的质量为60kg,每次引体向上他能将自身重心提高0.4m,则小云每做一次引体向上所做的功为J,整个过程中的平均功率为—W.（g取10N/kg）【答案】24C,06【解析】功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。公式：W=F£=Gh=6况做功的功率：?=Wt=24mxl2考点3功和功率点评:解决本题方的关键是功率公式的应用。难度较小。18（2013镇江）图是皮球落地后弹起过程中每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片.由图可知，下落过程中，皮球的速度,离开地面上升的过程中，皮球重力势能,动能.皮球运动过程中的机械能.（均选填“增大”、“减小”或“不变”.）1答案】增大增大减小减小【解析】皮球下落过程中高度降低，重力势能减小，动能熠大，上升过程中重力势能增