功和机械能 单元知识点梳理
11.1《功》
一、学习目标:
1、理解做功的两个必要因素,知道功的概念、公式及单位
2、判断力对物体是否做功
3、能够计算功的大小
二、重点难点:
重点:对功的理解
难点:判断力是否对物体做功,以及功的计算。
三、导学方法:
【自主学习】
1、通常而言,如果一个力作用在物体上,物体在_______________ ___ ______,就说这个力做了。
2、功包含的两个必要因素:一个是________ _______;另一个是_____ ___________ _____ 。
3、功用字母_____表示,它等于___________ _____。
即功=__ ___×___ __.
公式表示为:________________.
符号的意义及单位:F----__力 -----单位___牛___( N )
S----__ __-----单位________( )
W---- -----单位________( )
注意:功的单位有一个专门的名称叫做_________,简称_______,符号是______,所以 1J=__ __N·m
【合作探究】
探究:对物体做功的认识
(1)你把书举高过程中,支持力是否对书包做功?
(2)你举着书水平移动的过程中,支持力是否对书包做功?
(3)你把书举在高处停留不动的过程中,支持力是否做功?
(4)你把书斜着举高的过程中,支持力是否对书包做功?
(5)你把书盘旋着举高的过程中,支持力是否对书包做功?
(6)你用力把书在桌面上推出,书在桌面上滑动了一段距离的过程中,手对书做功了吗?
(7)把书举高后,让书自由落下的过程中,什么力对书做功了?
【公式应用】
(1) 小李用力把重80N的水桶从地上提起0.3 m,小李做了多少功?
(2)随后,小李提着重80N的水桶,原地不动,停了1min,这个过程中,小李做了多少功?
(3) 小王提着同样重的水,沿水平方向前进了20m,小王做了多少功?
(4)小张提着重80N的水桶上坡,已知坡的长度为20m,高度为4m,小张做了多少功?
11.2功率
1.比较物体运动快慢有哪些方法:____________________________、___________
___________________、______________。
2.速度的定义:___________________________,计算公式:________________。
3.____________是表示物体运动快慢的物理量。
4.做功的两个必要因素是:_________________;___________________________。物理学中,把__________________________________的乘积叫做功,用公式可表示为:________________________。功的单位是:__________。
5.右图中运送同样多的砖到同样高的地方,仔细
观察右图,思考并完成下面的讨论。
讨论:①由图可知“人工”和“起重机”完成相同的
功_______________用的时间短。
②若让“人工”和“起重机”工作相同的时间
______________________做的功多。
由上面的分析可知:“人工”和“起重机”做功的快慢_________(填“相同”或“不同”),___________做功快,物理学中用__________来表示物体做功的快慢。
6.___________________________叫做功率,计算公式为:__________________,其中W表示_______,单位________;t表示_________,单位_________;P表示_______,单位_________。
7.107W=____________KW。
课堂练习:
1、比较做功快慢的两种办法:①相同时间,比较___________。
②做相同的功,比较______________。
2功率的定义:物体在____________所做的功。
3、功率物理意义:它是表示物体做功_______的物理量。
4、功率的计算及单位:公式:P=_________,其中_____的单位为J,_______的单位为s,P的单位为________,且1W=___________J/s,1KW=_______W。
5、下列关于功率的说法中,正确的是( )
A.物体做功越多,功率越大 B.物体做功时间越短,功率越大
C.物体做功越快,功率越大 D.物体做功时间越长,功率越大
6一台机器的功率是125瓦,它表示的意思是( )
A.这台机器完成125焦耳的功
B.这台机器在1秒内完成125焦耳的功
C.这台机器在每秒内完成125焦耳/秒的功
D.这台机器1秒内完成125瓦的功
第3节 动能和势能
活动一 能量
定义 物体能够 ,我们就说这个物体具有能量,简称能。
单位 ,简称 ,符号为 。
例1 我国研制的“歼一2 0”隐形战斗机试飞成功,标志着我国在飞机研发和制造领域取得了很大的成就。在该战斗机减速降落的过程中 ( )
A.战斗机的动能减小,重力势能增大
B.战斗机的动能减小,重力势能减小
C.战斗机的动能增大,重力势能增大
D.战斗机的动能不变,重力势能不变
[规律总结]
一切运动的物体都具有动能,物体的动能越大,它可以对其他物体做的功越多。
活动二 动能
定义 物体由于 而具有的能,叫做动能。
影响因素 物体的动能大小与物体的 和 有关。 相同的物体,运动速度越大,它的动能越大;运动速度相同的物体,质量 ,它的动能越大。
类型2 影响动能大小的因素
例2:用如图11- 3-3所示的装置来研究影响物体动能大小的因素。在此实验中通过比较 来比较小球动能的大小。当研究动能的大小与质量的关系时,应该选用质量 的两个小球从斜面 高度滚下;当研究动能的大小与速度的关系时,应该选用质量 的两个小球从斜面 高度滚下。(后四空均选填“相同”或“不同”)
活动三 势能
1.重力势能
(l)定义:在地球表面附近,物体由于 所具有的能,叫做重力势能。
(2)影响因素:物体重力势能的大小与物体的 和 有关。处于同一高度的物体,质量越 ,重力势能越大;质量相同的物体,高度越 ,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,叫做弹性势能。
(2)影响因素:在弹性限度内, 大,形变物体的弹性势能就越大。
3.重力势能和弹性势能统称为 。
例3 小明在学习势能知识时,对影响物体重力势能大小的因素作出了如下猜想:
①可能与物体的质量大小有关;
②可能与物体所处的高度有关;
③可能与物体所处的地理位置有关。
小明在验证猜想①是否正确时,他把橡皮泥平铺在水平面上,让三个质量不同的小球从同一高度自由下落,记录实验结果如下表所示:
(1)判断小球重力势能大小的依据是
。
(2)分析实验数据可得出的结论是:
§11.4机械能及其转化
一、机械能及其转化
1. 能与 能统称为势能,动能与势能统称为 。
2.物体具有机械能的总量等于动能、势能两种能量 。
3.动能可以转化为 ,势能也可以转化为 。即动能和势能之间可以相互 ;
●自主预习二:(用1分钟快速阅读课本P72的“想想做做”及P73页上“科学世界”的内容)
二、机械能守恒
1、机械能守恒定律:如果只有动能和势能相互转化时,机械能的总量是
2、人造卫星沿 轨道围绕地球运行,离地球最近的一点叫近地点,最远的一点叫远地点,卫 星在近地点时动能最 ,重力势能最 ,卫星在远地点时动能最 ,重力势能最 。卫 星从近地点向远地点运动的过程当中,卫星的速度 ,动能 ,重力势能 ; 从远地点向近地点运动的过程当中,卫星的速度 ,动能 ,重力势能 。
动能和势能的转化
探究一:动能和重力势能的相互转化
①下降过程
释放摆轮时,摆轮在最高点处于 状态,此时摆轮只具有 能,没有 能。摆轮下降时其 降低, 能减少;摆轮旋转着下降;而且越转越快,其 能越来越大。摆轮到最低点时, 最 快, 能最大;其 最低, 势能最小。在摆轮下降的过程中,其 能逐渐转化为 能。
②上升过程中 滚摆的 能逐渐转化为 能。
探究二:动能和弹性势能的相互转化
活动一:按住回力车向后滑动一小段距离,然后静止释放小车,可以观察到什么现象?你能解释吗?
活动二:用力将小车倒着推出去,使小车由于惯性继续向后滑行一段距离,可以观察到什么现象?你能解释吗一、选择题
1.乒乓球发球机在同一高度以相同的速度朝不同方向分别发出a、b、c 三个完全一样的球(如图所示),若不计空气阻力,则下列说法中正确的是( )
A.三个小球到达水平桌面时速度不相同
B.三个小球在空中的运动过程中势能先增大后减小
C.三个小球在空中的运动过程中机械能不变
D.三个小球在空中的运动过程中机械能不相等
2.如图是一个“擦窗机器人”,其质量为2千克,它与玻璃接触处有吸盘,吸盘与玻璃的接触面积为2×10-3m2擦窗时,它的真空泵将吸盘内的空气向外抽出,它就能牢牢地吸在竖直玻璃上。下列说法错误的是( )
A.“擦窗机器人”能吸在竖直玻璃上是因为大气压的作用
B.若“擦窗机器人”竖直向下运动0.6m,重力做功为12J
C.若吸盘在此面积上对玻璃的压强为1.5×105 Pa,则吸盘对玻璃的压力为180N
D.若擦窗机器人以0.2m/ s的速度匀速竖直向下运动,重力做功的功率是4W
3.用弹簧测力计沿竖直方向两次拉着同一物体向上运动t1、t2时间(忽略空气阻力),如图所示的图线①、②分别表示这两次运动情况。其对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2,拉力所做的功分别为W1、W2,则它们的关系正确的是( )
A.F1=F2 W1=W2 B.F1=F2 W1>W2
C.F1>F2 W1>W2 D.F14.如图所示小明投掷实心球的过程示意图,球在b处离手,经最高点c处,落在地面d处,最后滚动至e处。小明对实心球有做功的阶段是( )
A.ab B.bc C.cd D.de
5.台球比赛中,选手推动球杆前进,击打白球,使白球水平向前撞击红球,对这一过程的分析正确的是( )
A.击打白球时,手对白球做了功
B.手推动球杆前进时,手对球杆做了功
C.白球撞击红球后,红球滚动时,白球对红球做了功
D.击球后,白球离开球杆向前滚动时,球杆对白球做了功
6.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.vavc>vb D.va=vb=vc
7.如图所示,水平台面由同种材料制成,粗糙程度均匀,在它上面放着质量为500g的木块,将木块用轻绳跨过定滑轮与质量为100g的钩码相连。木块在平行于台面的轻绳的拉力作用下做匀速直线运动,运动一段时间,钩码触地后立即静止,木块继续滑动一段距离停在台面上。绳重、轮与轴的摩擦均忽略不计,下列说法中正确的是(g取10N/kg)( )
A.木块匀速运动的过程中,木块与钩码的机械能总量不变
B.木块匀速运动的过程中,受到的滑动摩擦力是5 N
C.钩码触地后木块继续滑动的过程中,木块的动能越来越小
D.钩码触地后木块继续滑动,拉力对物体做功
8.“轰-6N”国产新型远程战略轰炸机,可以在空中水平匀速直线飞行的过程中给战斗机进行空中加油,在加油过程中,“轰-6N”的动能和势能变化情况为( )
A.动能不变,重力势能不变 B.动能减少,重力势能增加
C.动能不变,重力势能增加 D.动能减少,重力势能减少
9.物体A挂于弹簧测力计下,分别做图甲、乙、丙所示的匀速直线运动,已知运动的速度。则下列判断正确的是( )
A.若三个物体移动了相等的距离,则乙图中物体A增加的机械能最多
B.在相同的时间里,丙图中弹簧测力计对物体A的拉力做功最多
C.乙图中弹簧测力计对物体A的拉力做功的功率最大
D.甲、乙、丙三图中物体A的机械能均增加
10.如表整理了部分中国运动员在2021年东京奥运会夺冠的成绩,根据这些信息进行科学研究,不正确的是( )
杨倩 巩立姣 侯志慧 施廷懋、王涵
女子射击 10m气步枪 女子田径 铅球 女子举重 49公斤级 女子跳水 双人3m跳板
251.8环 20.58m 抓举94kg 326.40分
A.杨倩在瞄准靶心的时候,她肩膀对气步枪的支持力没有做功
B.已知铅球质量7.26kg,则根据巩立姣的成绩可算出她这一次投掷对铅球所做的功
C.想估算侯志慧抓举时对杠铃做功的功率,还需知道她举起杠铃的高度与所用时间
D.施廷懋体重比王涵小,故双人跳水过程中施廷懋的重力做功更小
11.如图所示,忽略空气阻力,由空中A处释放的小球经过B、C两位置时具有相同的( )
A.速度 B.动能 C.机械能 D.重力势能
12.用两块铜片、热电偶、电动机(带风扇)组成一个电路,铜片1插在90℃热水中,铜片2放在空气中,如图所示,半分钟左右风扇发生转动,这就是温差发电现象。有关该实验过程的说法,正确的是( )
A.温差发电的实质是内能转化为电能
B.温差发电不遵守能量守恒定律
C.热水的内能全部转化成风扇的机械能
D.两块铜片有温度差,风扇就会转
13.一端封闭的两个完全相同的玻璃管(如图所示)甲中装水乙中装食用油。两个完全相同的金属小球从O处静止释放,下落到P处,小球在食用油中下落的时间更长。比较两小球从O处到P处的下落情况,则小球( )
A.重力势能变化量不相同 B.获得的动能相同
C.在食用油中重力做功慢 D.机械能不变
14.如图所示,在粗糙程度相同的水平面上,先用拉力F1将物体从A拉到O,改用拉力F2将物体从O拉到C,其中LAO=LOB,用频闪相机每隔相同的时间拍下物体的位置(用虚线框表示),若拉力F在AO段所做的功为W1,拉力F2在OB段所做的功为W2,物体在AO段受到的摩擦力为f1,在OC段受到的摩擦力为f2。下列判断正确的是( )
A.W1>W2 B.W1f2 D.f115.一名普通中学生从地上拿2个鸡蛋、并把它缓缓举过头顶,此过程中他对鸡蛋做的功约为( )
A.0.2J B.2J C.20J D.200J
16.2020年6月17日15时19分,我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭,并成功将“高分九号03星”送入预定轨道,发射获得圆满成功。
(1)如图甲在运载火箭加速升空的过程中,燃料燃烧做功,把化学能最终转化为______能。
(2)“高分九号03星”进入预定轨道后,绕地球在椭圆轨道上运动,如图乙所示,不计空气阻力。卫星从近地点向远地点运动时,速度将______(填“加快”“减慢”或“不变”)。
17.某物体静置于光滑的水平桌面上,施加水平方向的作用力于物体,所施的力和物体移动的距离之间的关系如图所示。
请据图回答:
(1)物体在CD段作___________(选填“匀速”或“变速”)直线运动;
(2)从A点到C点,该作用力对物体所做的总功为___________焦耳。
18.在粗糙的水平面上有一根轻质弹簧,弹簧左端固定在墙上,右边连接一小球,当弹簧处于自然状态时小球正好在B点。如图所示,现在将小球推到A点后放手,小球第一次向右运动时最远能到达C点,此过程中:
(1)小球从A点向C点的运动过程中,速度如何变化___________?
(2)小球速度最大点出现在___________(选填“B点左侧”、“B点右侧”、“B点”或“都有可能”。
(3)当小球最后静止,将停在___________(选填“B点左侧”、“B点右侧”、“B点”或“都有可能”)。
19.如图所示,小金用已调好的弹簧测力计测量一个放在水平桌面上的钩码的重力。他从图甲所示位置(此时指针指0刻线)开始将测力计缓慢竖直向上提起,记下测力计移动的距离h和对应的读数F,并描出图像如图乙所示:
(1)钩码的重力为______。
(2)当时,弹簧测力计对钩码所做的功为______。
20.如图甲所示,一弹簧竖直固定在水平地面上,在t=0时刻将一金属小球从弹簧的正上方某一高度处由静止释放,小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点。通过安装在弹簧下端的压力传感器得到弹簣弹力F随时间t变化的图像如图乙所示,用速度探测仪得到小球速度v随时间t变化的图像如图丙所示。由图可知小球的重力为______牛,t2-t3时间段内能量转化的情况是______。(弹簧质量不计,空气阻力不计)
21.如图所示,原长为l的轻质弹簧一端固定在竖直墙面上,另一端与水平面上的木块相连。推动木块压缩弹簧,当其左端至A点时,弹簧具有的弹性势能为50J;松手后,木块在弹簧的作用下往复运动若干次后静止,此时弹簧具有的弹性势能为1J。则木块最终静止时其左端的位置一定不可能位于________________(选填“B”“C”或“D”)点,整个过程中木块速度最大时其左端可能位于_____________(选填“B”“C”或“D”)点。
22.某物理实验小组在探究“影响重力势能大小的因素”时,提出了如下猜想:
猜想一:重力势能的大小可能与物体的质量有关
猜想二:重力势能的大小可能与物体所在的高度有关
猜想三:重力势能的大小可能与物体的体积有关。
实验中用到的小球,A、B、C球体积均为V,D球体积为2V,A、C、D球质量均为m,B球质量为2m。实验时均让小球从图中高度自由下落,记录小球下降到最低点时弹簧的长度,所用实验装置如上图所示。请你根据图中实验情景完成下列问题:
(1)为验证猜想一,可以通过比较___________两球的实验;
(2)通过本实验可知,猜想___________是正确的;
(3)小科认为利用这套实验装置,还可以探究影响动能大小的因素,比如通过比较A、C两球实验,可以探究___________对动能大小的影响。
参考答案:
1.C
2.C
3.A
4.A
5.B
6.D
7.C
8.D
9.C
10.B
11.C
12.A
13.C
14.B
15.B
16. 机械 减慢
17. 变速 16
18. 先变大后变小 B点左侧 都有可能
19. 4.5 0.45
20. 50 小球的动能和重力势能转化为弹簧的弹性势能
21. C B
22. A和B 一、二 速度
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