备战2022 浙教版科学 中考一轮复习 第19课时 功和能 课件(共59张PPT)

(共59张PPT)
第19课时　功和能
　 动能和势能
例1　如图所示的情境中，力对物体做功的是( )
A．图甲，人提水桶水平移动
B．图乙，运动员举着杠铃不动
C．图丙，足球飞向空中后踢球的力
D．图丁，石头被撬起的过程中手向下压撬棍的力
【解析】人提水桶水平移动，人给水桶一个向上的力，水桶向上没有移动距离，故人对水桶没有做功，A不符合题意；运动员举着杠铃不动，给杠铃一个向上的力，杠铃向上没有移动距离，故力对杠铃没有做功，B不符合题意；足球飞向空中靠惯性向前飞行，有距离无力，故踢球的力不再做功，C不符合题意；石头被撬起的过程中手向下压撬棍的力，有力也有距离，具备做功的两个必要因素，D符合题意。
例2　仅用8天就建成的武汉火神山医院，彰显的不仅是中国速度，更是战胜疫情的坚强决心。为了在最短的时间完成地面基础建设，上百台挖掘机同时工作，其目的是增大所有挖掘机总的( )
A．机械效率 B.功率
C．功 D．有用功
【解析】建成一所医院所做的有用功是一定的，为了减小做功的
时间(缩短工期)，根据P＝ 可知，需要增大挖掘机的功率，所
以，上百台挖掘机同时工作，其目的是增大所有挖掘机总的功
率。
例3　在自由下落过程中物体的运动速度会越来越大。一个物体由A点自由下落，相继经过B、C两点，已知AB＝BC，如图所示，物体在AB段重力做功为W1，做功功率为P1；在BC段重力做功为W2，做功功率为P2，则下列关系正确的是( )
A．W1≠W2，P1≠P2
B.W1＝W2，P1＝P2
C．W1＝W2，P1>P2
D．W1＝W2，P1【解析】由题意知，AB＝BC，根据W＝Gh可知，物体在AB段和BC段
重力做的功相等，即W1＝W2；小球在自由下落时做加速运动，根
据t＝ 可知，小球在BC段运动的时间短，根据公式P＝ 可知，
物体在AB段重力做功的功率小于物体在BC段重力做功的功率，即
P11．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
2．在体育训练中，小翔用200N的力将重10N的实心球投到了10m远处。则球在空中飞行时做功情况的说法中，正确的是( )
A．做功2000J B．做功100J
C．没有做功 D．条件不足，无法计算
3．如图所示，OQ是水平地面，物体在水平拉力作用下从O点匀速直线运动到Q点。OP段拉力F1为300N，F1做的功为W1，功率为P1；PQ段拉力F2为200N，F2做的功为W2，功率为P2，则( )
A．W1>W2 B.W1C．P1>P2 D.P14．两次水平拉动同一物体在同一水平地面上做匀速直线运动，两次物体运动的s t图像如图所示，根据图像，下列判断正确的是( )
A．两次物体运动的速度：v1B．两次物体所受的拉力：F1>F2
C．0～6 s内两次拉力对物体所做的功：W1>W2
D．0～6 s内两次拉力对物体做功的功率：P1　 功的计算
例4　如图甲所示，水平地面上的一物体受到方向不变的水平推
力F的作用，F的大小与时间t的关系和物体运动速度v与时间t的关
系如图乙所示。则第2s时，物体处于_______状态； 6～9s，推力
F做功_____J。
静止
24
【解析】由图乙可知，0～3s物体处于静止状态。6～9s物体做匀速直线运动，运动的距离：s＝vt＝2m/s×3s＝6m，物体受到的推力为4N，所以推力F做的功：W＝Fs＝4N×6m＝24J。
5．如图甲所示，物体在水平拉力F的作用下由静止沿粗糙水平地面向右运动，0～6s内拉力随时间变化的规律如图乙所示，速度随时间变化的规律如图丙所示，则在2～4s内，物体克服摩擦力所做的功为( )
A．10J B．30J C．50J D.80J
6．步行不仅是一种简易的健身运动，而且还能方便地
对一些长度进行估测。人正常步行时，步距变化不大，
因此，步距可作为身体上的一把“尺子”。
(1)小华测出自己的步距为0.5m，他从教学楼的一端走
到另一端，共走了84步，这个过程用时35s，则他的步行速度是多少？
(2)小华根据自己的腿长和步距画出了如图所示的步行示意图，对步行时重心的变化进行了分析：当两脚一前一后着地时重心降低，而单脚着地迈步时重心升高，因此每走一步都要克服重力做功。如果小华的质量为50kg，请根据图中小华测量的有关数据，计算他每走一步克服重力所做的功。(g取10N/kg)
　 功率的计算
例5　质量为45kg的某同学在跳绳时重心高度随时间变化的关系如图所示，根据图像可估算出该同学在1min内克服重力做功的平均功率为( )
　
A．45W B.135W C．169W D.270W
7．小明的质量为50kg，背着重30N的书包，从一楼上到五楼，再沿着走廊走8m进入教室，总共用时40s。若每层楼高3m(g取10N/kg)，则在此过程中，下列有关说法正确的是( )
A．小明对书包做功450J
B．小明对书包做功的功率为15W
C．小明做功10600J
D．小明做功的功率为159W
8．某跳伞运动员从飞机上跳下，沿竖直方向降落，一段时间后打开降落伞，最后安全着地。已知运动员和跳伞设备的总重力为700 N，跳伞过程中下降的速度与时间的关系如图甲所示。
(1)图甲中曲线OA段速度越来越大的原因是 _________________
_________________。
(2)图乙是跳伞过程中部分阶段的情景及受力示意图，其中与图
甲曲线中CD阶段对应的是_____。
运动员和跳伞设备
的总重力大于阻力
③
(3)计算运动员和跳伞设备的总重力在AB段所做的功和做功功率。
解：由图甲可知，运动员在AB段的速度为v＝50m/s，时间为t＝40s－20s＝20s，由v＝s/t得，运动员在AB段下降的高度：h＝vt＝50 m/s×20s＝1000m，则运动员和跳伞设备的总重力在AB段所做的功：W＝Gh＝700N×1000m＝7×105J，做功功率：P＝W/t＝7×105J/20s＝3.5×104W。
9．图甲所示是使用汽车打捞水下重物的示意图。汽车通过滑轮牵引水下一个圆柱形重物，在整个打捞过程中，汽车以恒定的速度v＝0.2 米/秒向右运动，图乙是此过程中汽车拉动重物的功率P随时间t变化的图像。设t＝0时汽车开始提升重物，忽略水的阻力和滑轮轮与轴之间的摩擦，ρ水＝1.0×103千克/米3，g取10牛/千克。求：
(1)t2＝60秒时，汽车拉动重物的拉力；
(2)圆柱形重物的密度。
　 动能
例6　在水平街道上匀速行驶的洒水车，一边行驶一边向道路上洒水。下列关于其动能变化的说法中正确的是( )
A．动能不变 B.动能减小
C．动能增大 D.无法确定
【解析】洒水车在匀速行驶不断洒水的过程中，虽然速度是不变的，但是质量减小，故它的动能减小。
例7　小希用如图甲所示的实验装置探究影响物体动能大小的因素。
(1)本实验运用了科学研究方法中的转换法，用 _____________
_________来表示小球动能的大小。
(2)小希通过实验探究发现质量和速度都是影响物体动能大小的因
素，得出实验结论后，又提出了新的问题：物体的质量和速度对
物体动能的影响一样大吗？小希查阅了相关资料，收集了一些物
体的动能(如下表所示)。结合生活经验分析表中数据，你认为在
“质量”和“速度”这两个因素中，对物体动能影响较大的是
_______。
木块被推动距
离的大小
速度
(3)图乙为某段道路的标志牌，请结合所学知识解释：
①对机动车限定最大行驶速度：
_________________________________。
②对不同车型限定不同的最大行驶速度：
_________________________________。
一些物体的动能
行走的牛 约60J
跑百米的运动员 约300J
飞行的步枪子弹 约5×108J
质量一定时，速度越大，动能越大
速度相同时，质量越大，动能越大
(4)用图甲中使用的装置和器材探究阻力对物体运动的影响，
必须增加的器材是____(填字母)。
A．倾斜程度不同的斜面
B．粗糙程度不同的水平表面
C．质量不同的钢球
B
【解析】(1)探究物体动能大小与哪些因素有关时，物体动能的大小无法直接判断，但可以通过木块被推动距离的大小来判断小球动能的大小，用到的是转换法。(2)由表中数据可知，行走的牛和飞行的步枪子弹相比，牛的质量大，速度小，动能小；子弹的质量小，速度大，动能大，由此可知，速度对物体动能的影响更大。(3)①机动车的质量一定时，速度越大，动能越大，刹车时制动距离越大，容易出现交通事故，所以要限速行驶；②在相同的道路上，不同车型的机动车质量不同，速度相同时，质量大的
动能大，制动距离大，质量小的动能小，制动距离小，当制动距离相同时，不同车型限速就不同。(4)要探究阻力对物体运动的影响，需要比较小车在不同表面上运动的距离，据此可知，必须增加的器材是粗糙程度不同的水平表面，故B正确。
10．如图所示是探究“动能的大小与什么因素有关”的实验示意图。小球从a处滚下，在c处与小木块碰撞，并与小木块共同运动到d处停下。下列判断正确的是( )
A．从a到b，小球的势能不变，动能增大
B．从b到c，小球的势能增大，动能增大
C．到达c处，小球的势能最小，动能最大
D．到达d处，小球的动能为零，小木块的动能最大
11．如图所示，在探究物体动能的大小与哪些因素有关时，让同一小车分别从同一斜面的不同高度由静止释放，撞击水平面上同一木块。
(1)第一次实验的情景如图甲所示，在进行第二次实验前，应先
将撞出的木块 _____________。
(2)若操作正确，第二次实验木块最终的位置如图乙所示，则此
实验的结论是：_______________________________________。
实验次数 1 2 3 4 5
木块对木板压力F/N 2 3 4 5 6
弹簧测力计示数f/N 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8
恢复到原位置
在质量一定时，物体的速度越大，动能越大
(3)若要探究动能大小与质量之间的关系，应如何操作：
_____________________________________________________。
(4)同班同学小红发现，木块被小车撞击后移动的距离没有其他同
学的明显，认为是木块太重导致滑动摩擦力过大的原因造成。为
了验证猜测，小红设计了如图丙所示探究“滑动摩擦力大小与压
力大小关系”的实验，当接触面粗糙程度不变，用弹簧测力计拉
动木块做匀速直线运动时，通过多次实验得到了表格中的相关数
据，请你根据表中数据帮她分析并得出，滑动摩擦力f与压力F之
间的数量关系式为 ________。
让质量大小不同的小车从同一斜面上同一高度由静止滑下
f＝0.3F
　 势能
例8　如图所示是运动员在铅球比赛中的场景。铅球离手后，在空中飞行过程中重力势能Ep随时间t变化的曲线最接近的是图中的 ( )
【解析】铅球在手中时，具有一定的高度，具有一定的重力势能，最初的重力势能不为零，故B错误；铅球离手后，铅球在上升过程中，高度增加，重力势能不断增大，故A、C错误；铅球在下降过程中，质量不变，高度减小，重力势能不断减小。所以在整个运动过程中，铅球的重力势能先变大后变小，故D正确。
12．下列物体运动过程中同时涉及动能、重力势能、弹性势能的是( )
13．在探究“弹性势能的大小跟哪些因素有关”时，小明提出如下猜想：
猜想一：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关；
猜想二：弹性势能的大小与弹簧的材料有关。
为此，小明选用长度和粗细分别相同，但材料不同的两根弹簧A和B，还有小球、木块等器材，利用如图所示的实验装置进行实验。实验数据记录如表所示。
序号 弹簧 被压缩后弹簧的
长度/cm 木块移动的
距离s/cm
① 弹簧A 5 s1
② 弹簧A 8 s2
③ 弹簧B 5 s3
④ 弹簧B 8 s4
(1)为探究猜想二，可选用实验序号②和_____记录的数据进行比较。若 s2≠s4 ，则说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关。
(2)为了减小木块与水平面之间的摩擦，小金认为应该尽可能用光滑的材料做实验，你认为他的观点对吗？为什么？
_________________________________。
(3)若在第①②次实验中采用了质量不同的光滑小球，能得到正
确的实验结论吗？为什么？
_______________________________________________________
_____。
不对；木块被撞击后不容易停下来
④
不能；没有控制单一变量，无法通过木块移动的距离得出正确
结论
　 动能和势能的转化
例9　2020年6月23日，我国成功发射第55颗北斗导航卫星，如图甲所示是北斗卫星在随火箭加速上升的情景。人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行时，离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点，如图乙所示。下列说法正确的是( )
A．北斗卫星上升过程中，重力势能变大，动能变小
B．人造地球卫星运行时，重力势能变大，动能变大
C．人造地球卫星从近地点向远地点运行时，速度减小
D．图甲、乙中卫星的机械能都不变
【解析】北斗卫星在随火箭加速上升的过程中，北斗卫星的质量不变，速度变大，高度增加，故动能和重力势能都变大，故A错误；由图可知，卫星从远地点向近地点运行，重力势能转化为动能，重力势能减小，动能增大，故B错误；卫星从近地点向远地点运行时，动能转化为重力势能，所以重力势能增大，动能减小，速度减小，故C正确；北斗卫星在随火箭加速上升的过程中，动能和重力势能都变大，所以机械能变大；由于人造地球卫星在大气层外运行，不受空气阻力，机械能守恒，故D错误。
例10　总长为l的橡皮筋一端固定在O点，另一端悬挂一个小钢球，将钢球从O点释放，到A点后开始向上运动，O和A两点间的距离为2l。请结合所学知识分析并画出钢球从O点运动到A点的过程中，其动能随运动距离变化的大致关系图像，并作出说明。
答：橡皮筋总长为l，小球从初始状态下降至l过程中，重力势能转化为动能，小球做加速运动，动能逐渐变大；小球从l下降至2l分为两个阶段，前一个阶段弹力小于重力，小球仍然加速，动能继续增大，后一个阶段弹力大于重力，小球开始减速，直至速度变为零，则动能也变为零。
14．毛泽东的《沁园春·雪》气势磅礴，其中有这样一句：“一代天骄，成吉思汗，只识弯弓射大雕。”从能量转化的角度来看，弯弓射箭的过程是( )
A．动能转化为重力势能
B.弹性势能转化为动能
C．重力势能转化为动能
D.动能转化为弹性势能
15．如果不计空气阻力，在如图所示单摆实验过程中，以下说法中错误的是( )
A．摆球运动到最高点时，动能为零
B．摆球下落过程中重力势能转化为动能
C．摆球运动过程中机械能守恒
D．摆球运动过程中，每次上升高度逐渐降低
16．蹦床运动员从最低点运动到最高点的过程中，运动员的动能和重力势能的变化情况分别是( )
A．动能减小，重力势能增大
B．动能增大，重力势能减小
C．动能先增大后减小，重力势能增大
D．动能先减小后增大，重力势能减小
17．2021年7月30日，东京奥运会女子蹦床决赛，整套动作完美发挥的朱雪莹，以56.635分夺得金牌，帮助中国蹦床队时隔13年重获该项目冠军。如图所示，在蹦床比赛中，运动员从高处落到蹦床上又被弹起，该过程中有关机械能及其转化的说法正确的是( )
A．运动员上升到最高点时重力势能为零
B．运动员下降过程中机械能增大
C．运动员从高处下落到蹦床前，重力势能转化为动能
D．运动员弹离蹦床后，上升的过程中弹性势能转化为动能
　机械能及其守恒
例11　乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，若不计空气阻力，则落到水平桌面时三者的速度大小关系是 ( )
A．va>vb>vc B．vb>vc>va
C．va>vc>vb D．va＝vb＝vc
【解析】乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，由于高度和速度都相同，则机械能是相同的；不计空气阻力，三个小球的机械能均守恒，所以三个小球到达桌面时的机械能相同，由于高度相同，重力势能相同，则动能相同，速度相同。
例12　如图所示，AOB是光滑轨道，A点的高度H大于B点的高度h，让小球从A点由静止开始自由滑下，沿轨道AOB到达B点后离开。不计空气阻力，则小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是哪条？为什么？
答：c最符合实际。根据题意，小球从A点由静止滑下，所以小球的机械能等于A点时的重力势能，由于轨道光滑，所以整个过程中机械能守恒，轨迹a的最高点超过了A点的高度，故轨迹a不可能；轨迹b的最高点与A点的高度相同，而在最高点时，小球仍具有向右运动的速度，所以轨迹b小球具有的机械能大于A点小球具有的机械能，故轨迹b不可能；轨迹c的最高点低于A点，由于在最高点时小球仍具有向右的速度，小球具有的总机械能可能与开始时的机械能相等，故轨迹c符合实际；小球离开轨道时，由于惯性，应具有沿轨道方向向上运动的速度，故轨迹d不可能。
18．如图所示，粗糙水平面AB与光滑斜面BC平滑连接，弹簧左端固定。小木块P被压缩的弹簧弹出并冲上斜面BC的过程中(空气阻力忽略不计)，下列说法中正确的是( )
A．小木块P运动到最高点时处于平衡状态
B．小木块P在斜面上向上运动时，动能减小，重力势能增大
C．小木块P离开弹簧后在粗糙水平面AB上滑行时机械能守恒
D．在弹簧恢复原状的过程中，弹簧的弹性势能全部转化为小木块P的动能
19．周末某公园里常见孩子们用滑板滑草，偶尔也不用滑板直接滑。下列关于孩子下滑过程的说法，正确的是( )
A．速度相同时，使用滑板比不使用滑板整体的动能大
B．同一高度时，使用滑板和不使用滑板整体的势能一样
C．孩子的动能增加，机械能增加
D．孩子的重力势能减小，机械能守恒
20．小明在校园科技节拓展活动中，发现了一个有趣的器材，如图甲所示，当把球体放在斜面底部时，发现球体开始自己往上“爬”，图乙是俯视图。该装置可简化成图丙，仔细观察发现两边轨道面材质是木棍，顶部分开的角度大于底部，还发现同体积金属球比木质球上爬的高度更大。请你利用所学知识和原理来解释上述现象。
答：小球在底部位置相对于顶部，具有较高的重心，而两轨道是木棍，摩擦力较小，因此在重力的作用下，小球会“上爬”。上爬的过程其实就是重力势能转化为动能的过程，同体积的金属小球比木质球质量更大，在底部具有更多的重力势能，金属球相对木质球更为光滑，运动过程中克服摩擦所消耗的能量更少，所以金属球比木质球上爬的高度更大。