2023浙江中考科学一轮复习（基础版）第20讲 机械能 功和功率（课件 33张ppt）

(共33张PPT)
2023浙江中考科学一轮复习（基础版）
第20讲　机械能　功和功率
动能(九上教材P76)
1．动能是物体由于________而具有的能。
2．动能的大小与物体________及物体运动的________有关。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______。
运动
质量
速度
大
大
1．(2021，嘉兴)载重卡车、旅游观光电瓶车与自行车，若三种车辆速度相等，则动能最小的是( )
A．载重卡车　　
B．电瓶车
C．自行车
D．一样大
C
势能(九上教材P77)
1．重力势能：物体由于__________而具有的能叫做重力势能。
弹性势能：物体由于________________而具有的能叫做弹性势能。
2．重力势能的大小与物体的________及物体所处的________有关。
3．弹性势能的大小跟物体的材料以及____________________的大小有关。在弹性限度内，弹性形变越大，物体的弹性势能就越______。
被举高
发生弹性形变
质量
高度
物体发生弹性形变
大
2．我国神舟13号载人飞船返回舱于2022年4月16日返回地面，在此过程中返回舱的重力势能________(填“增大”或“减小”)。若以地面为参照物，坐在返回舱里的航天员王亚平是________(填“运动”或“静止”)的。
减小
运动
机械能的相互转化(九上教材P79)
1．大量事实表明，动能和势能可以相互________。如：单摆，将摆锤拉高一定的高度后放手，摆锤在向下摆动的过程中____________转化为________，在摆锤摆过中点后向上摆动的过程中________转化为____________。(如图所示)
转化
重力势能
动能
动能
重力势能
2．机械能守恒
动能和势能统称为__________。如果没有摩擦等阻力，那么在势能和动能的相互转化中，机械能的总量保持不变，即机械能守恒。
3．如果存在摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能的总量会减少。减少的机械能转化为摩擦产生的______能。
机械能
内
3．(2022，仙桃)苏翊鸣在2022年北京冬奥会单板滑雪男子大跳台比赛中夺得金牌。如图所示为运动员在空中运动的轨迹，图中a、c两处等高，若不计空气阻力，下列说法正确的是( )
A．运动员从a处到b处重力势能转化为动能
B．运动员在a处和c处的重力势能相等
C．运动员在b处时的机械能最大
D．运动员从b处到d处速度逐渐减小
B
机械功(九上教材P82)
1．定义：如果物体受到______的作用，并且在__________________通过了一段距离，我们就说这个力对物体做了功。
2．做功的两个必要因素：____________________和____________
________________________。
力没有做功的三种情况：a.物体受到力的作用，但没有移动距离；b.物体不受外力，由于惯性做匀速直线运动；c.物体通过的距离与受到的力的方向垂直。
3．功的单位：________，简称焦，符号是J。1焦＝1 N·米。
力
这个力的方向上
作用在物体上的力
物体在力的
方向上通过的距离
焦耳
4．功的计算
公式：功＝力×距离，即W＝______(定义式)
W＝Gh(克服重力做功)
W＝fs(克服摩擦力做功)
W＝Pt(已知功率和做功时间求功)
Fs
4．(2022，杭州)现有甲、乙、丙三个质量不同的物体(m甲＞m乙＞m丙)，在相等的恒力F作用下，分别在水平方向、沿斜面向上、竖直方向通过了相等的距离s，如图所示。F在三种情况下做的功分别为W甲、W乙、W丙，三者大小判断正确的是( )
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
C
功率(九上教材P85)
1．定义：单位时间内做的功叫功率。
2．意义：功率是用来描述物体____________的物理量。功是能量转化的________，所以做功快慢也就是能量转化的快慢。因此，功率是表示能量转化快慢的物理量。
3．功率的单位：________，简称瓦，符号是W。
4．功率的计算
公式：_______，推导式：由W＝Fs可得， 。
做功快慢
量度
瓦特
【备考补充】
1．功率表示物体做功的快慢，而不是做功的多少，做功多功率不一定大。
2．汽车行驶在平坦的柏油路面时，需要的牵引力F较小，时速就可大些；在不平坦的路面行驶或上坡时，需要的牵引力较大，就必须改用低速行驶。
5．(2021，安徽)如图所示，小明在单杠上做引体向上运动，每次引体向上身体上升的高度为握拳时手臂的长度。已知小明的体重为500 N，握拳时手臂的长度为0.6 m，完成4次引体向上所用的时间为10 s。求：
(1)小明完成1次引体向上所做的功为
________。
(2)10 s内小明做引体向上的功率为
________。
300 J
120 W
物体的动能与哪些因素有关
一、教材实验原理图
二、实验结论
1．结论一：质量相同的物体，物体运动的速度越大，它的动能________。
2．结论二：运动速度相同的物体，物体质量越大，它的动能________。
越大
越大
三、实验关键
1．实验中物体的动能大小是通过观察木块被小球撞击后滑行距离的大小来判断，应用了转换法。
2．研究动能大小与质量的关系时，要保证物体具有相同的速度(让质量不同的小球在斜面的同一高度由静止滚下，可以让小球到达水平面时具有相同的速度)。
四、实验拓展
探究物体的动能大小与哪些因素有关时，由于影响动能大小的因素不止一个，所以在研究动能与其中一个因素的关系时，应该保证其他因素不变，即应用控制变量法。
机械能的相互转化
能根据动能、重力势能、弹性势能定义予以识别，知道动能大小跟质量、速度的定性关系；重力势能大小与质量、举高高度的定性关系；弹性势能与弹性形变的定性关系。由于机械能为动能与势能之和，那么机械能的变化有时可通过比较物体变化前后两种状态的动能与势能之和来判断，有时可直接判断过程中是否受到摩擦阻力等。
【例1】　(2022，杭州)如图所示为蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端系在运动员双脚上，另一端固定在跳台O点。运动员由静止开始自由下落，A点处弹性绳正好处于原长；B点处运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等；C点处是蹦极运动员到达的最低点。(整个过程忽略空气阻力，弹性绳的自重不计)
(1)从O点到A点的过程中，运动员的机械能________(填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”)。
(2)从A点到C点的过程中，弹性绳的弹性势能________(填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”，下同)；运动员的动能______________。
不变
增大
先增大后减小
1．(2021，无锡)如图所示，摆球由A点静止释放，经过最低点O到达B点，A、B两点等高。关于摆球，下列说法中正确的是( )
A．从A点到B点的过程中机械能守恒
B．在B点时处于平衡状态
C．在O点时重力势能最大
D．从A点到O点动能转化为重力势能
A
2．(2022，益阳)2021年7月30日，中国蹦床运动员朱雪莹和刘灵玲包揽了东京奥运会女子蹦床金银牌，为国争了光。比赛中朱雪莹先被蹦床弹起上升到最高点，之后从最高点下落直至将蹦床压缩到最低点。在此过程中，有关朱雪莹机械能变化的说法正确的是( )
A．在空中上升过程中，她的动能转化为重力势能
B．在最高点她的动能最大
C．下落到将与床面接触时，她的动能为零
D.蹦床被压缩到最低点时，她的重力势能最大
A
功是能量转化的量度
做功的实质就是能量转化的过程。物体做了多少功，就有多少能量转化为其他形式的能。因此当我们不便或不能直接求解能量时，可将所求能量转换为通过判断功的大小来实现。
【例2】　如图所示，质量为50 g的金属小球从a处自由下滑，经过b处、到达c处时，恰好停下，在a到b的过程中，重力做功为______J，在整个运动过程中，小球克服摩擦消耗的机械能为______J。(g取10 N/kg)
0.2
0.1
3．(2022，眉山)同学们在体育课进行实心球投掷训练，如图所示A→B表示实心球离开手之前的运动轨迹，B→C→D表示实心球离开手之后的运动轨迹，空气阻力忽略不计。下列分析正确的是( )
A．实心球从B→C过程中，动能逐渐减小
B．实心球到达最高点C时，它将处于静止状态
C．实心球从B→C→D过程中，没有力对它做功
D．实心球从A→B过程中，说明力可以改变物体的形状
A
4．如图装置，操作人员站在滑轮的正下方，手抓住绳头的A，A处距离滑轮3 m，匀速向右行走4 m到A′处，拉力大小为110 N。此过程中，物体D的机械能________(填“变大”“变小”或“不变”)，操作人员所做功大小为________J。
变大
220
应用功率公式进行计算
功率是反映做功快慢的物理量，其大小由完成的功及其所用时间共同决定。由功率的定义式为 ，可进一步推知：
。
【例3】　如图所示是疫情期间推出的一款消毒机器人。使用前对机器人进行测试，在储液箱中装满消毒液，关闭喷洒装置并使机器人在水平地面上做匀速直线运动，相关数据如表。(消毒液密度ρ取1.0×103 kg/m3)
设备参数 空载质量/kg 50
储液箱容积/L 20
测试数据 行驶时间/min 1
行驶路程/m 30
行驶功率/W 180
(1)该机器人在水平地面做匀速直线运动时，受到的牵引力为多少牛？
(2)若装满消毒液的机器人乘坐电梯上升10米，克服重力做功为多少焦？
5．质量为1.5 t的汽车，在平直公路上以额定功率60 kW从静止开始运动，经15 s运动200 m恰好达到最大速度，接着匀速运动25 s关闭发动机，滑行100 m停下。v－t图像如图所示。已知汽车在运动过程中受到的阻力恰为车重的0.2倍，下列判断不正确的是( )
A．全程中汽车所受阻力的大小为3×103 N
B．整个过程中发动机做的功为2.4×103 J
C．汽车的最大速度是20 m/s
D．0～15 s内汽车的驱动力一直大于阻力
B
【例】　(2022，绍兴)在“研究动能大小与速度关系”实验中，小敏利用图甲中的装置进行研究，在水平面铺上材料A制成的粗糙平板，同一小球从斜面不同高度静止释放，运动一段距离后停止，位置如图。
(1)根据图甲实验结果，可得出的结论是：质量相同时，物体的速度越大，____________。
动能越大
(2)图乙中，水平面铺上不同材料的平板，其中材料A、B、C粗糙程度依次减小。小敏先后三次将同一小球从同一高度静止释放，刚到底部时用频闪相机(间隔相同时间自动拍摄)开始记录小球在平板上的位置情况。请在材料C平板上画出第2、3次频闪相机拍摄到小球的大致位置。
解析：材料越光滑，阻力越小，小球在平面上速度减小得越慢，相同时间内移动的距离越长，大致位置如图。
(3)小敏调节图甲中的平板呈不同角度，重现伽利略斜面实验。不考虑底部转折处的能量损失，下列最符合实际的现象是______。
B