2024年湖北省武汉市中考物理复习课件 (共64张PPT) 第十一讲 功和机械能

(共64张PPT)
第十一讲　功和机械能
第1课时　功　功率
目
录
1
回归教材 掌握必备知识
2
对照课标 突破核心考点
1．结合实例，认识功的概念。知道做功的过程就是能量转化或转移的过程。
2．知道机械功和功率。用生活中的实例说明机械功和功率的含义。
3．知道动能、势能和机械能。通过实验，了解动能和势能的相互转化。举例说明机械能和其他形式能量的相互转化。
1．定义：如果一个__________作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段__________，就说这个力对物体做了功。
做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的__________上移动的距离。
功
必备知识
1
力
距离
方向
2．三种不做功的情况
示意图 有力无距离 有距离无力
力与距离垂直
实例 举着杠铃原地不动 (用力推桌子但没有推动)，人对物体没有做功 踢出去的足球由于惯性向前滚动过程中，脚对足球没有做功 人提着水桶沿水平面前进，人对水桶没有做功
[劳而无功]
F≠0，s=0
[不劳无功]
F=0，s≠0
F≠0，s≠0，F⊥s
[垂直无功]
3．功的计算：力学中，功等于力与物体在力的方向上移动的距离的______；公式是_________；单位：焦耳，简称焦，符号为____，1 J＝1 N·m。
乘积
W＝Fs
J
【拓展】 利用功的公式进行计算时，注意力的方向与物体移动距离的方向必须在一条直线上：
(1)若力的方向与物体移动距离的方向相同，叫做“力对物体做功”。
(2)若力的方向与物体移动距离的方向相反，叫做“物体克服力的作用做功”。比如，将重力为G的物体举高h，克服重力做的功W＝_____。
Gh
对点练习1　下列生活实例中，力对物体做功的有(　　)
A．甲和乙
B．甲和丙
C．乙和丙
D．丙和丁
对点练习2　如图所示，水平地面上有一重为20 N的物块，在水平拉力F＝
5 N作用下向右运动了10 m，在这个过程中拉力F对物体做的功为____J，重力对物体做的功为___J。
B
50
0
【点拨】判断做功的方法：在力的方向上移动了一段距离。
对点练习3　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，下列关于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
1．定义：____与做功所用的______之比叫做功率，公式是______。
2．单位：瓦特，简称瓦，符号为____；其他常用单位是千瓦(kW)。
换算关系：1 kW＝_____W，1 W＝___J/s。
3．物理意义：表示物体__________的物理量。功率越大，做功越____。
4．常考功率估测：中学生跳绳的功率约为60 W；中学生正常上楼时的功率约为150 W。
5．推导式：P＝_____。公式中v的单位必须是______。
必备知识 功率
2
功
时间
W
103
1
做功快慢
快
Fv
m/s
【拓展】 由P＝Fv可知，当功率一定时，减小速度可以增大牵引力，如汽车上坡时换挡减速。
对点练习4　第七届世界智能大会于2023年5月18日在天津开幕，大会上展示了可穿戴的“外骨骼”机器人。参观者戴上该设备，轻松地将50 kg的物体匀速举高1 m，用时2 s，此过程中对物体做功_____J，功率为_____W。(g＝10 N/kg)
500
250
对点练习5　如图甲所示，水平地面上的物体在水平推力F的作用下做直线运动。当水平推力为F1时，物体运动的路程与时间关系如图乙所示；当水平推力为F2时，物体运动的速度与时间关系如图丙所示，则F1____F2。若两次推力的功率分别为P1、P2，则P1____P2。(均选填“＞”“＜”或“＝”)
＝
＜
在自由下落过程中物体运动速度会越来越快。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W1，做功功率P1；在BC段重力做功W2，做功功率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＜P2
核心考点 功、功率的理解及应用
1
D
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。
其中正确的是(　　)
A．甲和乙 B．甲和丙
C．乙和丙 D．甲、乙和丙
C
教材素材改编在一次举重比赛上，某选手在男子举重62 kg级的决赛中摘得金牌，他的挺举成绩是176 kg，他的身高是160 cm，杠铃的实际直径是40 cm。如图所示是用频闪照相机在1 s内所拍摄的从“支撑”到“起立”的两张照片，根据照片估算他在该过程中对杠铃做功的平均功率大约为_______W。(g＝10 N/kg)
核心考点 功、功率的计算
2
1 056
解：超音速汽车在水平轨道上匀速直线行驶，受力平衡，因此汽车在水平方向上受到的阻力和牵引力是一对平衡力，大小相等，
则汽车受到水平方向的牵引力：F＝f＝1.8×105 N；
如图所示是当今世界上最新研发的“侦探猎犬”超音速汽车，在某次测试中，该超音速汽车以1.26×103 km/h的速度在水平轨道上匀速直线行驶时，汽车受到水平方向的阻力为1.8×105 N，求在这次测试中：
(1)汽车受到水平方向的牵引力；
(2)汽车牵引力的功率。
解：汽车的速度：v＝1.26×103 km/h＝350 m/s，
汽车牵引力的功率：P＝ ＝Fv＝1.8×105 N×350 m/s＝6.3×107 W。
跨学科·数学我们计算做功的时候，除了应用公式来求解功外，还可以画出物体受力F与在力的方向移动的距离s的图象，如图甲所示，用图象F轴、s轴及与某个s值垂直的线所围成的阴影部分的面积来表示力F做的功，若力与距离的关系满足F＝ks或F＝ks＋b(k≠0)，则四线围成的三角形或梯形面积都可以作为做功的值。如图乙所示，用铁锤把钉子钉入木板，设木板对钉子的阻力与钉进的深度成正比，已知铁锤第一次对钉子做功为W，将钉子钉进的深度为d，如果第二次敲钉子时将钉子钉进的深度又为d，则第二次做功为_____(用题目中所给物理量符号表示)。
3W
【点拨】 力是变力，可以应用f-d图象分析答题：第一次敲钉子时，将钉子钉进的深度为d，则f＝kd，对钉子做功：W＝ fd；第二次敲钉子时，钉进的总深度为d′＝2d，则f′＝kd′＝k×2d＝2kd＝2f，所以第二次做功：W′＝
×(f′＋f)×(d′－d)＝ ×(2f＋f)×(2d－d)＝ fd＝3W。
本课时内容结束
第十一讲　功和机械能
第2课时　机械能及其转化
目
录
1
回归教材 掌握必备知识
2
对照课标 突破核心考点
3
实验探究 一题三阶通关
1．能量：物体能够__________，我们就说这个物体具有能量，简称能。能量的单位是________。
[功、能量、热量、电能、电热的单位都是焦耳(J)]
2．功与能的关系：一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越____。
必备知识 动能和势能
1
对外做功
焦耳(J)
大
2．滚木礌石
1．风推帆船
5．拉弓射箭
3．跳板跳水
6．峡谷漂流
4．重锤打桩
高举的重锤　　 能把水泥桩　　 砸进地里
滚木礌石 能把敌人　　 击倒击伤
流动的水　 能把小船 推动流动的空气　 能把帆船 推动
拉圆的弓　 能把箭　 弹射开压弯的跳板　 能把人　 弹起来
高举的重锤、滚木礌石
流水、运动的空气（风）
拉圆的弓、压弯的跳板
具有能量
物体能够对外做功，表示这个物体具有能量。
3．动能和势能
定义 影响因素
动能 物体由于______而具有的能 物体的质量越____，运动速度越____，具有的动能越大
势能 重力 势能 物体由于受到______并处在一定______时所具有的能 物体的质量越____，高度越____，具有的重力势能越大[无特殊说明时，“高度”一般是相对地面而言的]
弹性 势能 物体由于发生__________而具有的能 与物体的材料、弹性形变的大小有关。同一物体的弹性形变越____，具有的弹性势能越大
运动
大
大
重力
高度
弹性形变
大
大
大
【易错警示】 动能的定义是“物体由于运动而具有的能”，而不是“运动的物体具有的能”，运动的物体不止具有动能，还具有内能等其他形式的能量。
运
动
举高
弹性形变
态
势
对点练习1　在水平面上匀速行驶的洒水车在洒水过程中，动能______，重力势能______。匀速上坡的汽车，动能______，重力势能______。拉弓的过程中，弓的弹性势能______。
变小
变小
不变
变大
变大
机械能：______、__________和__________统称为______能。
必备知识 机械能
2
动能
重力势能
弹性势能
机械
速度←→形变
速度←→高度
动能
重力势能
动能
弹性势能
判断机械能如何转化的方法
对点练习2　以同样速度行驶的大卡车和小轿车，________的动能大；当大卡车在水平公路上匀速行驶时，大卡车的机械能______。沿水平方向匀速飞行的飞机，在投放军用物资的过程中，动能______，重力势能______，机械能______。人站在手扶电梯上匀速上升过程中，人的动能______，重力势能______，机械能______。
大卡车
不变
减小
减小
减小
不变
增大
增大
机械能的转化与守恒：在只有______和______相互转化时，________的总和不变，或者说机械能是守恒的。
必备知识 机械能的转化与守恒
3
动能
势能
机械能
思维拓展：
1.单个物体机械能守恒条件：只有重力做功
2.系统机械能守恒条件：只有重力和弹簧弹力做功
【拓展】 机械能及其转化：根据“加速”“减速”或“匀速”等条件判断速度大小的变化，根据“上升”“下降”“近地”“远地”等条件判断高度的变化，根据题意判断物体质量是否发生改变，确定动能和重力势能的变化；根据形变程度判断弹性势能的变化；最后确定机械能是如何转化的。
机械能是否变化：①先判断动能、重力势能和弹性势能的变化，通过动能和势能的总和来判断机械能的变化；②通过“粗糙”“光滑”“忽略空气阻力”“摆幅减小”“最终停止摆动”等条件判断是否有机械能转化为内能。
对点练习3　(1)如图甲所示，转动滚摆的轴，使其升高后释放，观察滚摆运动过程，一段时间后滚摆停止运动：滚摆在下降过程中，动能______，重力势能______，________能转化为____能和____能；滚摆在上升过程中，动能______，重力势能______，____能转化为________能和____能。滚摆在运动过程中，机械能______。
增大
减小
重力势
动
内
减小
增大
动
重力势
内
减小
起点
最低点
返回后最高点
滚摆在什么位置重力势能最大？在什么位置动能最大？在什么位置机械能最大？
① ② ③ ④ ⑤
实际的滚摆需要考虑空气的阻力，所以机械能不能守恒；
由于能量的损耗，它的最大高度会越来越小，如图所示。
(2)如图乙所示，先用绳子把一个铁球悬挂起来，然后把铁球拉开一定角度，松手后，铁球向前摆动又摆回来，忽略空气阻力。铁球在摆动过程中：从A点到B点重力势能______，动能______，________能转化为____能；从B点到C点重力势能______，动能______，____能转化为________能，这段过程中，小球的机械能______(选填“守恒”或“不守恒”)，小球____(选填“能”或“不能”)回到相同高度处。
减小
增大
重力势
动
增大
减小
动
重力势
守恒
能
　 分析单摆小球在摆动过程中动能和势能是怎样相互转化的。
单摆
A
B
C
单摆
(3)如图丙所示是篮球在下落过程中并与地面碰撞后弹起的过程，忽略空气阻力和碰撞过程中的机械能损失：
①从图a到图b：篮球重力势能______，动能______，弹性势能______，________能转化为____能；
减小
增大
不变
重力势
动
②从图b到图c：篮球重力势能______，动能______，弹性势能______，________能和____能转化为________能；
③从图c到图d：篮球重力势能______，动能______，弹性势能______，________能转化为____能和________能；
④从图d到图e：篮球________能增大，____能减小，________能不变，____能转化为________能。
减小
减小
增大
重力势
动
弹性势
增大
增大
减小
弹性势
动
重力势
重力势
动
弹性势
动
重力势
变式拓展
弹性势能
动 能
反
弹
撞击
如图所示是“神舟十六号”载人飞船返回舱返回地面时的情境。打开降落伞后，若返回舱在一段时间内的运动可看作是竖直向下的匀速运动，则关于返回舱在这段时间内，下列说法正确的是(　　)
A．返回舱的动能不变
B．返回舱的重力势能不变
C．返回舱的机械能不变
D．返回舱所受重力不做功
核心考点 机械能
1
A
2023年全国智慧农业展览会展示了利用无人机喷洒农药。如图所示，一架无人机正沿水平方向匀速飞行喷洒农药，下列说法正确的是(　　)
A．无人机的重力势能不变
B．无人机的机械能不变，动能在减小
C．水平飞行过程中重力对无人机做了功
D．无人机相对于大地是运动的，机械能减小
D
质量减小
(2023·通辽)掷实心球是通辽中考体育测试项目之一，如图所示是某同学掷出的实心球的运动轨迹，O点是实心球刚离开手的位置，A点是实心球运动到最高点的位置，B点是实心球落地前瞬间的位置，不计空气阻力，下列说法正确的是(　　)
A．实心球在最高点A时，动能为零
B．实心球从O点运动到A点时，动能转化为重力势能
C．实心球从O点运动到B点的动能先增大后减小
D．实心球在O点的机械能大于在B点的机械能
核心考点 机械能的转化与守恒
2
B
小球在A点仍在向右运动，有水平方向的速度
斜抛球
重力势能
动 能
下降
上升
教材素材改编如图所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定。做好后将它从不太陡的斜面滚下，会看到它又从斜面底部滚向斜面顶部。下列解释正确的是(　　)
A．罐子向下滚动时，重力势能全部转化为动能
B．罐子向上滚动时，弹性势能减小
C．罐子滚到斜面的底端时，橡皮筋的动能最大
D．如果不用手拦住罐子，它可以一直来回滚动
B
如图所示，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。关于运行的卫星，下列说法错误的是(　　)
A．由于不受空气阻力，只有动能和势能的转化
B．从近地点向远地点运动时，速度减小
C．从远地点向近地点运动时，动能减小
D．在远地点和近地点的机械能相等
C
蹦极的人身上系着一根弹性绳，如果人从跳台A处由静止自由落下，B为弹性绳刚好伸直的位置，C为弹力大小等于重力大小的位置，D为最低点。忽略空气阻力，请分析下列各段过程中机械能的变化：
(1)从A到B：人做______运动，人的重力势能______，动能______，________能转化为____能，人的机械能______。
(2)从B到C：人做______运动，人的重力势能______，动能______，绳子的弹性势能______，人的________能转化为人的____能和绳子的________能；人的机械能______，人减小的重力势能______增加的动能。
加速
减小
增大
重力势
动
不变
加速
减小
增大
增大
重力势
动
弹性势
减小
大于
(3)从C到D：人做______运动，人的重力势能______，动能______，绳子的弹性势能______，人的________能和____能转化为绳子的________能，人的机械能______，减小的重力势能______增加的绳子的弹性势能。
(4)动能为0的点是________；动能最大的点是____；重力势能最大的点是____；弹性势能最大的点是____。
减速
减小
减小
增大
重力势
动
弹性势
减小
小于
A、D
C
A
D
最大的重力势能
较大的动能和较小的重力势能
最大的动能、很小重力势能和较大的弹性势能
最大的弹性势能
蹦 极
类似的问题：
蹦 床
跳 水
撑杆跳高
利用如图1所示装置，探究动能的影响因素：
实验 探究物体的动能跟哪些因素有关
(1)实验中选择表面粗糙程度______(选填“相同”或“不同”)的木板，将木块放置在木板上的______(选填“相同”或“不同”)位置，将钢球从斜槽上某处由______释放，通过观察________________________来反映______(选填“钢球”或“木块”)动能大小，这里用到的探究方法是________。
相同
相同
静止
木块被撞击后移动的距离
钢球
转换法
(2)探究动能与速度的关系，应该选择图1中的________两图，要控制钢球的质量相同，通过改变钢球____________来改变钢球的速度；根据实验现象得到的结论是______________________________________________。
甲、乙
释放的高度
当物体的质量相同时，物体的速度越大，动能越大
(3)探究动能与质量的关系，应该选择图1中的________两图，要控制钢球的______相同，通过改变钢球______；根据实验现象得到的结论是______________________________________________。
甲、丙
速度
质量
当物体的速度相同时，物体的质量越大，动能越大
(4)木块在水平面上滑动时，受到水平面的摩擦力______(选填“变大”“变小”或“不变”)，克服摩擦力做功的功率______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)如图1甲所示，在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让同一钢球A从斜槽最高位置h由静止滚下，则在h位置时钢球A的____(选填字母代号)。
A．内能为零
B．动能最大
C．重力势能最小
D．机械能最大
不变
变小
D
压力大小和接触面的粗糙程度均不变
摩擦力大小不变；减速运动，速度减小
(6)如图1甲所示，让钢球从斜槽上由静止滚下，钢球运动到水平面上碰到静止的木块后，能将木块撞出一段距离。下列说法正确的是____(选填字母代号)。
A．钢球能从斜槽上滚下是因为它具有惯性
B．木块被撞得越远，说明钢球对木块做的功越多
C．钢球在斜槽上向下滚动时，它的机械能越来越大
D．木块被撞出一段距离，说明物体的运动需要力来维持
B
(7)如果水平长木板绝对光滑且足够长，钢球撞击静止的木块后，那么木块将________________，______(选填“能”或“不能”)比较动能大小。
(8)实验后，同学们联想到在许多交通事故中，造成安全隐患的因素有汽车的“超载”与“超速”，于是想进一步知道，在影响物体动能大小的因素中，哪个因素对动能影响更大？于是利用图1器材进行了实验测定，得到的数据如下表：
实验序号 钢球的质量m/g 钢球自由滚下的 高度h/cm 木块被撞后运动的距离s/cm
1 30 10 4
2 30 20 16
3 60 10 8
做匀速直线运动
不能
①钢球推动小木块运动的距离越大，安全隐患______(选填“越大”“越小”或“不变”)；
②为了探究“超载”的安全隐患，应选择______两个序号的实验进行比较；
③为了探究“超速”的安全隐患，应选择______两个序号的实验进行比较；
④分析表格中对应的实验数据可知：______对物体的动能影响更大。如图2所示的交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定的最高______。
越大
1、3
1、2
速度
速度
(9)有同学在探究“动能大小与质量的关系”时将实验装置改进成如图3所示，利用质量不同的铁球将弹簧压缩相同程度由静止释放，撞击同一木块，该实验方案是否可行？答：________，若他按此方案操作，他会看到的现象是：____________________________________。
不可行
两次实验木块被撞击后移动的距离相同
该实验是将弹簧的弹性势能转化为小球动能，弹簧压缩相同程度弹性势能
相等，两次实验小球获得动能也相等（忽略摩擦）
本课时内容结束