(共15张PPT)
第十一章 功和机械能
第1节 功
知识梳理 导学园地
1.功 (1)如果一个 作用在物体上,物体在这个力的 上移动了一段 ,就说这个力对物体做了功。 (2)物体做功的两个必要因素 ① ; ② 。 2.功的计算 (1)内容:功等于 与物体在力的方向上移动的 的乘积。 (2)公式: ;单位焦耳,简称焦,符号是J。
1.做功的两个必要因素具有同体性、同时性、同向性。
2.重力和摩擦力做功的计算
(1)计算重力所做的功或克服重力所做的功时,用W=Gh。
(2)计算克服摩擦力所做的功,用W=fs。
力
方向
距离
作用在物体上的力
力
距离
W=Fs
物体在这个力的方向上移动的距离
知识点一:做功的两个必要因素
【典题1】如图所示的情景中,人对物体做功的是( )
B
名师点睛
判断物体的做功情况
(1)分析方法
(2)明确不做功的三种特例
【变式1-1】如图所示是小超同学扔实心球的情景,包含四个过程,其中手对实心球做功的过程是( )
A.②和③ B.①和③ C.①和④ D.②和④
B
知识点二:功的计算
【典题2】小明同学用40 N的水平推力推着重100 N的书箱在水平地面上前进了2 m,松开手后,书箱仍向前滑行了1 m,整个过程中小明做功 J,书箱的重力做功 J。
名师点睛
明确功的公式的含义
在利用功的公式W=Fs进行有关计算时,要明确公式中的F是使物体沿着F方向移动s距离的过程中,始终作用在物体上的力,且力的大小和方向是不变的。
80
0
【变式2-1】如图所示是小伟同学在单杠上做引体向上时的情景,每次引体向上身体上升的高度为0.6 m,小伟的质量为50 kg,g取10 N/kg,求:
(1)引体向上前,小伟先进行了热身训练,他绕操场跑了600 m用时5分钟,他热身运动的平均速度。
(2)小伟完成1次引体向上克服重力做的功。
(3)小伟做完引体向上运动后,双脚稳稳地站在水平地面上,请你估算他此时对地面的压强。
【易错专攻】
易错点:做功的两个必要因素
(2024四川乐山中考)如图所示,某次比赛中,运动员推着冰壶从A点运动6 m到达B点时轻轻松手,随后冰壶沿冰道运动30 m停在O点。若运动员对冰壶的水平推力为9 N,冰壶运动中受到水平方向的阻力,大小恒定为1.5 N。从A点到O点冰壶沿直线运动中( )
A.推力对冰壶做功为270 J
B.推力对冰壶做功为324 J
C.冰壶克服阻力做功为54 J
D.冰壶克服阻力做功为45 J
易错提醒
对公式W=Fs中“F”和“s”的含义理解不清,不能正确理解做功的两个必要因素,在判断做功时易出现错误。
C
1.关于力对物体做功的多少,下列说法正确的是( )
A.作用在物体上的力越大,力对物体做的功就一定越多
B.物体移动的距离越大,力对物体做的功就一定越多
C.力一定时,物体通过的距离越大,力对物体做的功就一定越多
D.力一定时,物体在力的方向上通过的距离越大,力对物体做的功就一定越多
2.下列关于力对杯子做功的描述正确的是( )
A.用力推杯子,杯子没动,推力对杯子做功了
B.托着杯子长时间不动,托力对杯子做功了
C.托着杯子水平向右移动,托力对杯子做功了
D.托着杯子竖直向上移动,托力对杯子做功了
D
D
3.如图所示,A、B、C三个物体的质量关系是mA
A.一样多
B.对A做的功多
C.对B做的功多
D.对C做的功多
4.(多选)(2024 湖南中考)某建筑工地上,一台起重机将两种材料同时从地面竖直匀速起吊送至两个不同的高度,整个过程中起重机提升材料所做的功W与提升高度h的关系如图所示。由图可知(g取10 N/kg)( )
A.两种材料总质量为1.5 t
B.两种材料总质量为3 t
C.吊到40 m高处的材料质量为1 t
D.吊到40 m高处的材料质量为1.5 t
A
BC
5.(多选)图甲是工人装车的情境,图乙是其示意图,工人将货物从a点匀速推到b点,再水平匀速推到d点。整个过程推力大小保持800 N不变,方向始终与货物运动方向一致,货物重1 000 N,下列说法正确的是( )
A.推力在bd段没有对货物做功
B.货物的重力在bd段做了1 500 J的功
C.推力在ab段做的功与bd段相同
D.整个过程中克服货物重力做功900 J
6.如图所示,水平桌面上放一物体A,物体A在3 N的水平推力F的作用下运动0.2 m,从图甲位置运动到图乙位置,在此过程中,推力F对物体A做功 J,物体A受到桌面的摩擦力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
CD
0.6
不变
7.自动驾驶汽车是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车,这种汽车正不断走进我们的生活。质量为1.8 t的某型号自动驾驶汽车,在水平公路上匀速直线行驶了5 km的路程,汽车受到的阻力为车重的 ,此时汽车受到的牵引力是 N,牵引力做的功
是 J。(g取10 N/kg)
8.在某次劳动课上,小明同学用F1=200 N的力水平向左推小车,小阳同学用F2=100 N的力作用在该小车上,要使两人作用在小车上的力的效果最大,两个力的方向须 ;在两人共同作用下,10 s内小车加速前行了5 m,则此10 s内两人作用在小车上的力做的总功为 J。
3.6×103
1.8×107
相同
1 500
9.(2024四川成都中考)2024年1月,“成都造”飞行汽车AE200在民航西南地区管理局的见证下首飞成功,如图所示。此飞行汽车是全国首个获民航局适航审定批复的有人驾驶电动垂直起降飞行器,其最大航程可达300 km。若该飞行汽车实现通航,从成都市中心出发飞往天府国际机场,航程为68 km,仅耗时15 min,g取10 N/kg。
(1)求该飞行汽车从成都市中心到天府国际机场的平均速度。
(2)若飞行汽车载着质量为70 kg的乘客竖直匀速上升500 m,汽车对该乘客做功为多少
【能力提升练】
10.跳绳是一种健身运动,某同学对此做了专门研究:跳绳者的质量m=
50 kg,所受重力为 N,跳绳者的重心高度随时间变化的情况如图
所示。根据所给条件可估算出此跳绳者每跳一次克服重力所做的功
是 J。跳绳者1 min 内克服重力所做的功是 J。(g取10 N/kg)
11.如图所示,小明用水平推力F把木块沿水平地面向前推动,推力F和木块前进的速度的大小随时间的变化情况分别如图甲、乙所示。求:
(1)第1 s内木块受到的摩擦力是 N。
(2)第3~5 s内,推力对木块所做的功是 J。
500
45
8 100
100
400
12.如图所示,用一根无弹性的细线绕过定滑轮分别连接木块和钩码,木块在粗糙的水平桌面上向左做匀速直线运动时开始计时。在t1时刻剪断细线,木块继续运动到t2时刻静止。请在坐标系中画出从开始计时到t2时刻这一过程,木块克服桌面摩擦力做功随时间变化关系的大致图像
如图所示(共15张PPT)
第十一章 功和机械能
第3节 动能和势能
知识梳理 导学园地
1.能量 (1)定义:物体能够对外 ,我们就说这个物体具有 ,简称 。 (2)单位:能量的单位是 ,符号是 。 (3)功与能量的关系:一个物体能够做的功越多,表示这个物体的 越大。 2.动能 (1)定义:物体由于 而具有的能,叫作动能。 (2)质量相同的物体,运动的 越大,它的动能越大;运动速度相同的物体, 越大,它的动能越大。 3.势能 (1)重力势能 ①定义:物体由于受到 并处在一定 时所具有的能,叫作重力势能; ②影响因素:物体的 越大, 越高,它具有的重力势能就 。 (2)弹性势能 ①定义:物体由于发生 而具有的能,叫作弹性势能; ②影响因素:物体的 越大,它具有的弹性势能就 。 (3)势能: 势能和 势能是常见的两种势能。
1.能量的单位与功的单位相同,都是焦耳。
2.物体重力势能的大小是相对的,判断物体重力势能的大小,一般以水平地面为参照面。
3.一个物体可以同时具有动能和势能,也可以只具有动能或势能。
做功
能量
能
焦耳
J
能量
运动
速度
质量
重力
质量
位置
越大
弹性形变
弹性形变
越大
重力
弹性
高度
知识点一:能量
【典题1】下列说法错误的是( )
A.物体具有能量就能对外做功
B.能够对外做功的物体一定具有能量
C.没有做功的物体就没有能量
D.做功越多消耗的能量就越多
名师点睛
关于能量
(1)能量是描述物体做功本领的物理量,是一个状态量,只要物体具有做功的本领就具有能量。
(2)“能够对外做功”指的是物体不一定正在做功,不一定非得做功,有对外做功的本领即可。
C
【变式1-1】下列关于功和能的关系的说法,正确的是( )
A.一个物体没有做功,它一定不具有能量
B.一个物体能够做的功越多,其动能一定越大
C.一个物体具有能量,说明它正在做功
D.一个物体能够做功,说明它具有能量
【变式1-2】下列关于能量的说法不正确的是( )
A.正在做功的物体,才具有能量
B.被压缩的弹簧具有能量
C.具有能量的物体,可能在做功,也可能不在做功
D.同步卫星相对于地面静止不动,实际上它也具有能量
D
A
知识点二:动能
【典题2】小彤设计了如图所示的实验来模拟汽车超速、超载带来的危害,通过电磁铁的控制,让质量分别为m1和m2(m1(1)分析甲、乙两图可知, (选填“甲”或“乙”)图中的小钢球在刚到达水平面时的速度更大。
(2)比较甲、乙两图可知,在 一定时,小钢球的 越大,动能越大。
(3)比较 两图可以模拟汽车超载带来的危害。
(4)假如你是一名汽车驾驶员,请你从物理学的角度谈谈在安全行车方面需要注意的事项:
。
甲 乙 丙
乙
质量
速度
乙、丙
不要超速和超载,无论是超速还是超载,都会使车的动能增大,遇到交通事故时,其破坏程度就增大
名师点睛
关于探究影响动能大小的因素的实验
(1)实验中应用了控制变量法。让同一个小钢球从不同的高度滚下,小钢球到达水平面时的速度不同,这是控制质量相同来探究动能与速度的关系;换用质量不同的小钢球,让它们从同一高度滚下,这是控制速度相同来探究动能与质量的关系。
(2)实验中应用了转换法。利用小钢球推动纸盒做功,通过纸盒被推动的距离大小来判断小钢球动能的大小
【变式2-1】为探究物体的动能跟哪些因素有关,利用斜槽、钢球、木块等器材在同一水平面上进行探究活动。钢球从高为h的斜槽上滚下,在水平面上运动,运动的钢球碰上木块后,能将木块撞出一段距离s,如图所示。
(1)实验中探究的“物体的动能”是指 (填选项字母)。
A.钢球在斜面上的动能
B.钢球撞击木块时的动能
C.木块被撞击后的动能
(2)若水平面是光滑的, (选填“能”或“不能”)达到探究目的。
(3)实验过程中,发现木块移动的距离较短而不易进行观察和比较。对此请你写出一条改进措施: 。
B
不能
增大斜面高度
知识点三:势能
【典题3】热爱劳动的小阳,在家学做天津特色菜“贴饽饽熬鱼”时,一个饮料瓶不小心落到了松软的玉米面团上,在面团上留下较深的痕迹。于是他灵机一动,利用玉米面团和装有水的饮料瓶,依次做了如图所示的实验,对如下两个问题进行了探究。
问题一:压力作用效果跟哪些因素有关;
问题二:重力势能大小跟哪些因素有关。
(1)做实验①②③是为了探究 (选填“问题一”或“问题二”)。
(2)利用实验④⑤可探究重力势能大小与 是否有关。
(3)《中华人民共和国民法典》中规定“禁止从建筑物中抛掷物品”,生活中更要杜绝“高空抛物”这种严重危害公共安全的行为,“高空抛物”危害性大的原因,可通过分析实验⑤⑥得出的结论来解释,请你写出该结论: 。
问题一
质量
质量相同的物体,位置越高,重力势能越大
名师点睛
正确理解重力势能和弹性势能
(1)重力势能的大小与高度有关,起点位置不同则相对高度不同,重力势能的大小不同,所以重力势能具有相对性。一般情况下以水平面为零势能面。
(2)物体的弹性势能跟物体的性质和形变大小有关。弹簧的弹性势能大小跟弹簧的弹性形变大小有关,在弹性限度内,弹性势能与形变大小成正比。弹性势能的零点在弹簧原长时的长度。
【变式3-1】(2024湖南长沙中考)2024年5月3日,长征五号遥八运载火箭搭载嫦娥六号探测器成功发射,开启了人类月背取样的旅程。嫦娥六号加速升空的过程中( )
A.重力势能和动能都增大
B.重力势能和动能都减小
C.重力势能减小,动能增大
D.重力势能增大,动能减小
【变式3-2】“高空抛物”危害性大的原因是高处的物体具有较大的 (选填“动能”“重力势能”或“弹性势能”)。
A
重力势能
【基础达标练】
1.下列物体,既具有动能又具有势能的是( )
A.静止在树上的小鸟
B.机械手表中旋紧的发条
C.正在下降的飞机
D.在地面上跑动的运动员
2.运动员在射箭比赛时总是要把弓拉得很弯,其主要目的是( )
A.增大箭的弹性势能
B.增大箭的动能
C.增大弓的弹性势能
D.使箭沿直线运动
C
C
3.飞鸟如果撞在静止的飞机的前窗玻璃上,不会给飞机造成太大的伤害,但如果飞鸟撞上高速飞行的飞机,常常会撞破坚固的玻璃窗,甚至造成驾驶员的伤亡事故。对上述现象的解释,下列说法正确的是( )
A.飞机静止时动能为零,高速飞行时的动能很大
B.鸟在地面飞行时,重力势能很小,在高空飞行时,重力势能很大
C.鸟在地面飞行时,动能很小,在高空飞行时,动能很大
D.对于高速飞行的飞机来说,鸟飞行的速度很大,因此相对于飞机的动能也很大
4.东南海域水质的改善,给了中华白海豚一个温馨的家。下列说法正确的是( )
A.海豚跃出海面减速上升过程,动能不变
B.海豚跃起到最高点时,重力势能最大
C.海豚从高处落回海面过程,重力势能不变
D.海豚在海面下加速下潜过程,动能变小
D
B
5.如图所示,货架上放着A、B、C、D四个体积相同的实心球,其中A和B为铅球,C和D为铁球,那么A和B两球相比较, 球的重力势能大;B和C两球相比较,做功本领更大的是 球。(ρ铅>ρ铁)
6.如图所示,北京时间2024年10月30日,搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。火箭加速升空的过程中,飞船的动能 ,重力势能 。
A
B
增大
增大
7.某兴趣小组将一张硬卡片对折,在开口的一边剪两个小豁口A和B,然后套上橡皮筋,做成了一个会跳的卡片(如图所示)。为了探究卡片跳起的高度与哪些因素有关,该兴趣小组提出了如下猜想:
A.与卡片的质量有关
B.与橡皮筋的形变量有关
C.与橡皮筋的条数有关
为了验证猜想,小组选用几根相同的橡皮筋和几张相同材料的卡片进行实验。
(1)小明将图中的卡片反过来,把它放在桌面上用手向下压,使橡皮筋伸长,迅速松开手,观察到的现象是 ,这个现象说明:发生弹性形变的橡皮筋能对卡片 ,因此它具有弹性势能。
(2)探究跳起高度与质量是否有关,应选择质量不同的卡片,控制其他实验条件相同。操作中将卡片反过来,每次把它在桌面上用手压平的目的是 。
卡片被弹起
做功
控制橡皮筋的形变量相同
8.(2024贵州一模)如图所示,在探究“物体动能大小与质量关系”的实验中,将钢球A从光滑斜面O点由静止释放后,撞击静置于粗糙水平面底端M点的物块,随后A与物块共同运动至N点静止,钢球A的动能随位置变化关系的大致图像如图乙所示。现仅换用一个质量更大的钢球B从O点静止释放重复以上实验,B与物块共同运动一段距离后静止。请在图乙同一坐标系中画出钢球B的动能随位置变化关系的大致图像。
如图所示(共17张PPT)
第十一章 功和机械能
第4节 机械能及其转化
知识梳理 导学园地
1.机械能及其转化 (1)机械能的定义: 和 统称为机械能。 (2)转化: 和 可以相互转化。 (3)机械能守恒:在不计摩擦和阻力的情况下,如果只有 相互转化,尽管动能和势能的大小会 ,但机械能的总和 。 2.水能和风能的利用 (1)水能和风能:自然界的流水和风都是具有大量 的天然资源。 (2)水能的利用 ①让水冲击水轮转动,用来 ; ②利用水能来 。 (3)风能的利用:风能也可以用来 。
1.能量转化可以发生在同一物体上,也可以发生在不同物体之间。
2.机械能守恒是有条件的,若考虑摩擦等阻力,机械能的总量就会变少,这是因为机械能转化成了其他形式的能,如落地的乒乓球越跳越低,最后静止在地面上,机械能的总量在减少。
动能
势能
动能
势能
动能和势能
变化
不变
机械能
汲水、磨粉
发电
发电
知识点一:动能和势能的相互转化
【典题1】下列四个情境中,属于动能转化为势能的是( )
名师点睛
判断物体动能和势能相互转化的方法
首先分析决定动能大小的因素(质量和速度)、决定重力势能大小的因素(质量和高度)或弹性势能大小的因素(弹性形变)如何变化,再看动能和重力势能(或弹性势能)如何变化。
C
【变式1-1】如图所示,弹簧的左端固定,右端连接一个小球,把它们套在光滑的水平杆上,a是压缩弹簧后小球静止释放的位置,b是弹簧原长时小球的位置,c是小球到达最右端的位置,则小球从a运动到c的过程中,在 (选填“a”“b”或“c”)位置动能最大;从b到c的过程中,小球的动能转化为弹簧的 。
【变式1-2】下列实例中,由弹性势能转化为动能的是( )
A.风吹动树叶
B.秋千从高处向低处摆动
C.汽车沿盘山公路匀速前进
D.拉弯的弓把箭射出
b
弹性势能
D
知识点二:机械能守恒与不守恒
【典题2】如图所示,小球沿轨道由静止从A 处经B、C 运动到D 处的过程中,忽略空气阻力和摩擦力,则( )
A.小球在A 处的动能等于在D 处的动能
B.小球在A 处的动能大于在D 处的动能
C.小球在B 处的机械能小于在C 处的机械能
D.小球在B 处的机械能等于在C 处的机械能
名师点睛
机械能守恒的条件
不计空气阻力和摩擦,机械能没有转化为其他形式的能,则机械能守恒;若考虑摩擦等阻力因素,则在动能和势能相互转化的过程中,机械能不守恒。
D
【变式2-1】(2024内蒙古呼和浩特中考)如图所示,小明同学将小球由a点静止释放,小球在管道内沿abcd 运动,ab 段和bc 段内壁光滑,cd 段内壁粗糙,a点略高于c点,b点与d点等高。下列说法正确的是( )
A.从a 到c 的过程中,小球重力势能不变
B.小球在c、d 两点的动能可能相等
C.从a 到d 的过程中,小球运动到d 点时,动能最大
D.从a 到d 的过程中,小球机械能守恒
【变式2-2】我国独立自主研制的天问一号火星探测器沿椭圆轨道绕火星运动时,不考虑空气阻力,只有动能和势能的相互转化,由近火点向远火点运动时,探测器的动能 ,机械能 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
B
变小
不变
【易错专攻】
易错点:判断物体机械能是否变化
1.如图所示,跳伞运动员在空中匀速下降的过程中,他的( )
A.动能增大,重力势能减小,机械能不变
B.动能减小,重力势能增大,机械能不变
C.动能不变,重力势能减小,机械能不变
D.动能不变,重力势能减小,机械能减小
2.立定跳远时的动作分解如图所示,在此过程运动员( )
A.上升时,动能减小,势能减小 B.上升时,动能增大,势能增大
C.下落时,势能增大,动能减小 D.下落时,势能减小,动能增大
易错提醒
对动能和势能的影响因素理解不深,不能根据物体的质量、高度和运动速度来判断机械能的变化以及转化。
D
D
【基础达标练】
1.(2024安徽中考)如图所示为某次蹦极运动的精彩瞬间,若一游客绑上安全绳之后从平台上由静止开始下落,则从开始下落至第一次到达最低点的过程中,游客的( )
A.动能一直增大 B.重力势能一直减小
C.机械能保持不变 D.机械能一直增大
2.滑跃式起飞是一种航母舰载机的起飞方式。飞机跑道的前一部分是水平的,跑道尾段向上翘起。如图所示,飞行员驾驶舰载机从图示位置由静止开始一直加速直至离舰的过程中,下列说法正确的是( )
A.飞行员的动能先增大后减小
B.飞行员的机械能一直减小
C.飞行员的机械能一直增大
D.飞行员的机械能先不变后增大
B
C
3.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
4.如图所示,在A点静止的同一铁块分别沿AB、AC、AD三个光滑斜面下滑到斜面底端时( )
A.沿AB滑下时的动能大
B.沿AC滑下时的动能大
C.沿AD滑下时的动能大
D.沿三个斜面滑下时的动能一样大
A
D
5.(2024四川成都中考)2023年7月28日,第31届世界大学生夏季运动会在成都隆重开幕。如图是我国运动健儿在跳高比赛中的场景。关于跳高运动员的能量,下列结论正确的是( )
A.助跑过程中,动能保持不变
B.助跑过程中,机械能总量保持不变
C.起跳后的上升过程中,重力势能增大
D.越过横杆后的下降过程中,动能保持不变
6.如图所示,粗糙程度相同的斜面与水平面在a点相连,弹簧左端固定在竖直墙壁上,弹簧处于自由状态时右端在b点,小物块从斜面的c点由静止自由滑下,与弹簧碰撞后又返回到斜面上,最高到达d点。下列说法正确的是( )
A.弹簧被压缩到最短时,弹性势能最小
B.小物块从c点向a点运动的过程中,重力势能减小
C.小物块从b点向a点运动的过程中,动能增加
D.小物块在整个运动过程中,机械能守恒
C
B
7.如图所示,用手旋转“橡皮筋动力车”的扇叶,将橡皮筋拧紧,使橡皮筋具有了 (选填“动”“重力势”或“弹性势”)能;松手后,橡皮筋将获得的能量转化为扇叶的 (选填“动”“重力势”或“弹性势”)能,扇叶快速转动,小车沿水平地面运动起来,小车的重力势能 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
弹性势
动
不变
8.在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,让不同质量的钢球从斜槽同一高度由静止开始滚下,将静止在水平面上的木块撞出一段距离,如图所示。
(1)在钢球从斜槽滚下的过程中,钢球的重力势能转化为 。
(2)实验表明,钢球质量越大,将木块撞得越远,对木块做功越 ,钢球的动能就越 。
(3)在水平面上,被撞出的木块由于受到 力的作用而停下。假如水平面光滑且足够长,它将做直线运动。
动能
多
大
阻
9.(多选)如图所示,某次跳水比赛中,运动员站立在跳台上的A点,然后保持直立姿势从跳台上竖直向上弹跳后腾空,至最高点B 处后自由下落,至C 点落入水中。关于上述运动过程运动员腾空后的机械能,下列分析正确的是(不计空气阻力)( )
A.运动员在C点时,动能最大、重力势能最小
B.运动员从A点运动到C点的过程中,机械能守恒
C.运动员从A点运动到B点的过程中,动能逐渐增大
D.运动员从B点运动到C点的过程中,重力势能逐渐增大
AB
10.在探究“汽车的速度”的实验中,甲、乙两辆相同的汽车在同一水平地面上做直线运动的图像分别如图a、b所示。由图可知,甲车的动能 (选填“大于”“小于”或“等于”)乙车的动能;经过相同的时间,甲、乙两车牵引力做的功之比为 。(空气阻力忽略不计)
大于
5∶3
11.有一种弹珠游戏,用力下拉手柄到合适距离后松手弹出弹珠,弹珠在游戏底板上,沿着轨道向上运动,最终掉落到下方。图甲是弹珠弹出后运动轨迹的示意图,请在图乙中画出小球被弹出到掉落底部过程中,重力势能Ep随时间t变化的大致图像。
如图所示
1.(2024内蒙古兴安盟中考)如图所示,从A点沿水平桌面滚落的小球运动轨迹如虚线所示,C、F 两点等高,D 为小球与水平地面的接触点,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.小球在C 点和F 点的机械能相等
B.小球在C 点和F 点的动能相等
C.小球从E 点到F 点的过程中,机械能变小
D.小球在E 点的动能不为零
D
2.(2023贵州中考)如图甲所示,水平面AB 段光滑,B点右侧粗糙,一轻质弹簧左端固定于竖直墙面。用小木块P压缩弹簧至A点由静止释放,木块离开弹簧后,动能随位置变化关系的大致图像如图乙所示。若换另一相同底面的小木块Q(mQ>mP),将弹簧同样压缩至A点由静止释放,弹簧形变均在弹性限度内。请在同一坐标系中画出小木块Q从离开弹簧至静止的过程中,动能随位置变化关系的大致图像。
如图所示(共15张PPT)
第十一章 功和机械能
第2节 功率
知识梳理 导学园地
1.功率 (1)物理意义:物理学中,用功率来表示做功的 。 (2)定义:功与 之比叫作功率,它在数值上等于单位时间内完成的功。 2.功率的计算 (1)计算公式: 。 (2)单位:①国际单位 ,简称瓦,符号是 ;②常用单位及换算1 kW= W,1 MW= W。 (3)推导公式:P= = = (F为恒力,v不变)。
功率的大小由做功的多少和做功时间的长短两个物理量共同决定。我们不能说物体做的功越多,物体的功率越大;也不能说物体做功的时间越短,功率越大。
快慢
做功所用时间
瓦特
W
103
106
Fv
知识点一:功率
【典题1】如图所示,大人与小孩爬相同的楼梯所用时间相同,下列说法正确的是( )
A.大人与小孩做功相同,两人功率相同
B.大人与小孩做功相同,小孩功率大
C.大人比小孩做功多,大人功率大
D.大人比小孩做功多,小孩功率大
名师点睛
比较做功快慢的三种方法
(1)做功时间相同,比较做功的多少,做功多的做功快。
(2)做功的多少相同,比较做功的时间,时间短的做功快。
(3)做功和所用时间都不相同时,运用公式P= 求出功率进行比较。比较单位时间内做的功,单位时间内做的功多,做功快。
C
【变式1-1】(2024江苏连云港中考)如图所示,一个人先后两次用同样的时间、同样大小的力,将不同质量的物体在不同的表面上分别移动相同的距离。该力在此过程中所做功的大小分别为W1、W2,功率的大小分别为P1、P2。下列关于它们之间的大小关系说法正确的是( )
A.W1B.W1>W2,P1>P2
C.W1=W2,P1=P2
D.W1P2
【变式1-2】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取10 N/kg)
C
500
250
知识点二:功率的计算
【典题2】(2024云南中考)AI机器人逐渐改变了我们的生活,我国自主研发的某款人形机器人身高1.65 m,质量55 kg。某次测试中该机器人用100 N竖直向上的力将箱子在2 s内匀速抬高1 m(g取10 N/kg)。求:
(1)机器人所受的重力。
(2)2 s内机器人对箱子所做的功。
(3)2 s内机器人对箱子做功的功率。
【变式2-1】如图所示,重为20 N、棱长为10 cm的正方体物块放在水平桌面上,在10 N的水平拉力F 的作用下,5 s内沿水平方向匀速移动了50 cm,则物块对水平桌面的压强为 Pa,水平拉力F 做功的功率为 W。
2 000
1
【易错专攻】
易错点:对功率的理解
1.下列关于功率的说法错误的是( )
A.功率大的机器做功不一定多 B.完成相同的功,用时越少,功率越大
C.做功越多,机械的功率越大 D.相同时间内做功越少,功率越小
2.关于功和功率,下列说法正确的是( )
A.机器做功少,功率一定小 B.功率小的机器做功不一定慢
C.功率大的机器一定比功率小的机器做功多 D.功率大的机器做功一定快
易错提醒
功率的大小可由做功的多少和做功时间这两个物理量来计量,它只反映做功的快慢,不能表示做功的多少,所以不能片面地认为做功多或做功所用时间短的机器功率就一定大。
C
D
【基础达标练】
1.四个同学在某公园进行登山比赛,如果规定功率最大者获胜,那么最后胜出者一定是( )
A.体重最大的一个
B.时间最短的一个
C.速度最快的一个
D.做功最快的一个
2.一位中学生用20 s从一楼走到三楼,他上楼时的功率可能是( )
A.1.5 W B.15 W
C.150 W D.1 500 W
3.甲、乙两个集装箱质量相同,用起重机将甲集装箱以0.5 m/s的速度提升10 m,再将乙集装箱以1 m/s 的速度提升到相同高度,那么起重机( )
A.第一次做功多,功率大
B.第二次做功多,功率大
C.两次做功一样多,功率一样大
D.两次做功一样多,第二次功率大
D
C
D
4.如图所示,一个小球从A点由静止开始下落,速度越来越大,先后经过B、C、D 三点,已知B、C两点间的距离等于C、D 两点间的距离,则下列说法正确的是( )
A.小球在下落过程中重力做功BC 段最多
B.小球在下落过程中重力做功BC 段最快
C.小球所受的重力在BC 段做的功小于在CD 段做的功
D.小球所受的重力在BC 段做功的功率小于在CD 段做功的功率
5.小明在超市购物时,用10 N 的力沿水平方向推着购物车在水平地面上前进10 m,用时10 s,则推力做的功等于 J,推力的功率等于 W。
6.一辆轿车在水平的公路上匀速行驶,轿车上的速度表如图所示,在此过程中,若轿车发动机的输出功率(有用功率)为40 kW,则该车行驶中所受阻力为 N。
D
100
10
1 600
7.物体A重5 N,如图甲所示,A在水平拉力F1的作用下,在水平面从M 匀速直线运动到N 用时3 s;如图乙所示,在A上放置一个砝码,A在水平拉力F2的作用下,在另一水平面从P 匀速直线运动到Q用时2 s。
(1)在MN、PQ段,A的速度分别为v1、v2,A所受摩擦力分别为f1、f2,则v1 v2,f1 f2。(均选填“>”“<”或“=”)
(2)A从M 运动到N,F1做的功为 J,功率为 W,A所受重力做的功为 J。
<
0.3
0.1
0
>
【能力提升练】
8.如图甲,小林用水平推力F 推动水平地面上的一木块,此过程中,推力F 和木箱前进的速度v 的大小随时间t 的变化情况分别如图乙、丙所示,则在0~3 s内推力F 做的功为 J,3~5 s推力F 的功率为 W,5~6 s木块受到的摩擦力大小为 N。
300
200
200
9.2023年全国和美乡村篮球大赛(“村BA”)在贵州省台江县台盘村如期举行,如图所示是1 000架无人机在比赛现场为观众带来的精彩绝伦的灯光表演。如图乙是某架无人机在某次飞行时做功的情况,请据此在图丙中画出其0~4 s的功率随时间变化的图像。
如图所示
10.学校新购了一箱物理实验器材,小明同学将它从一楼搬到三楼,小阳同学想测定小明搬运器材过程中对箱子做功的功率,请帮他回答下列问题。
(1)实验器材: 、 、 。
(2)小阳同学设计的测量步骤如下,其中多余的是 (填选项字母)。
A.测出箱子的质量m
B.测出楼梯的总长度L
C.测出一楼到三楼的竖直高度h
D.测出小明上楼所用的时间t
E.算出小明搬运箱子的功率P
(3)小明搬运器材过程中对箱子做功的功率的表达式是P= 。
(4)请你帮小阳设计一个记录实验数据的表格。
台秤
卷尺
秒表
B
表格如下所示
1.(2024黑龙江牡丹江中考)如图甲所示,我国自主研制的R20000-720型塔式起重机,拥有性能超强、技术先进、专利众多等特点,是塔机制造史上一次重要的突破。该塔机最大起重量为720 t,最大起升高度为400 m,g 取10 N/kg。
(1)请在图乙中画出物体沿竖直方向匀速上升过程中受力的示意图。
(2)若塔机一次将100 t的物体沿竖直方向匀速提升100 m,拉力做的功是多少
(3)若塔机在(2)过程中所用时间为200 s,拉力做功的功率是多少
2.(2024内蒙古包头中考)如图,装载车和收割机以2 m/s的速度同向做匀速直线运动,收割机每分钟将50 kg粮食装载到车上。装载车空载时质量为5×103 kg,车轮与地面总接触面积为0.5 m2,车受到的阻力为车总重力的 (g取10 N/kg,收割开始时车为空载状态,设装载车始终在水平地面上,不计空气阻力)。求:
(1)装载车1分钟内走过的路程。
(2)装载车空载时对地面的压强。
(3)装载车工作多长时间功率达到30 kW。(共9张PPT)
第十一章 功和机械能 章末复习与拔高
【网络建构】
【易错过关】
易错点一:应用W=Fs 计算时,混淆各个物理量的含义,使F 与s 不对应
1.一学生用100 N的力将质量为0.5 kg的球迅速踢出,在水平地面上滚动20 m远,则该学生对球做的功是( )
A.2 000 J B.1 000 J
C.16 J D.无法确定
2.用一水平推力使重为800 N的小车在水平道路上前进了10 m,当撤去推力后,小车又前进了2 m。若推力对小车做的功为400 J,则推力的大小是( )
A.400 N B.200 N
C.40 N D.33.3 N
D
C
易错点二:对机械能守恒的条件理解不深
3.掷实心球是某市的中考体育加试项目之一。掷出去的实心球从a 处出手后,在空中运动的轨迹如图所示,实心球最终停在水平地面e点处(不计空气阻力),则实心球( )
A.在a 处重力势能最小
B.在b 处动能为零
C.在a、b、c 三处的机械能相等
D.在d 处动能为零
4.如图所示是跳水运动员跳板跳水时的情景,跳板跳水运动有起跳、腾空、落水几个阶段,若不计空气阻力,从腾空到落水的过程中( )
A.动能增大,机械能增大
B.重力势能减小,机械能减小
C.动能先减小后增大,机械能不变
D.重力势能先减小后增大,机械能不变
C
C
【高频考点过关】
考点一:做功的两个必要因素
1.如图所示,力对物体做功的是( )
C
2.如图所示为一名举重运动员做挺举连续动作时的几个状态图,下列说法正确的是( )
A.从发力到上拉的过程中,运动员对杠铃不做功
B.从上拉到翻站的过程中,运动员对杠铃不做功
C.从翻站到上挺的过程中,运动员对杠铃不做功
D.举着杠铃稳定站立的过程中,运动员对杠铃不做功
D
考点二:功和功率的计算
3.用大小为5 N的水平方向的拉力F 使重力为20 N的物体在10 s内匀速运动10 m,求这段时间里物体拉力F 做的功W 和功率P。
4.随着生活水平的提高,房车旅游受到了大众的青睐,某公司推出了如图所示的小型房车。小林和父母参观车展时试驾了该车,该车在平直公路上以54 km/h的速度匀速行驶了3 600 m。已知车轮与水平地面总接触面积为0.4 m2,试驾时车和人的总质量为4×103 kg,阻力是车重力的 。(假定汽车静止时对地面的压力大小等于汽车总重力,汽车匀速行驶时牵引力等于阻力,g 取10 N/kg)
(1)该房车匀速行驶了多长时间
(2)该房车静止在水平地面上时,对地面的压强是多少
(3)该房车匀速行驶时牵引力做功的功率是多大
考点三:动能与势能及其相互转化
5.在水平地面上铺一张白纸,将皮球表面涂黑,使其分别从不同高度处自由下落,在纸上留下黑色圆斑A、B,如图所示。下列说法正确的是( )
A.皮球下落过程中动能转化为重力势能
B.皮球落地发生形变的过程中动能转化为弹性势能
C.形成圆斑B时皮球是从更高处下落的
D.形成圆斑A时皮球接触地面后形变程度更小
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( )
B
D