课件29张PPT。第16讲 机械功与机械能一、理解功和功率的含义，能用功和功率的公式进行简单计算
二、知道影响动能、重力势能、弹性势能大小的因素；理解机械能守恒，知道能量的转化理解功和功率的含义；能用功和功率的公式进行简单计算1．功的两个必要条件：作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的_________，公式为：__________，单位为________，1 J＝____N·m。
2．功率是物体在___________内所做的功，公式：___________，单位：________，1 W＝____J/s。
3．功率是表示物体___________的物理量，不表示做功的多少，功率越大，做功越快，并不表示做功越多。在进行有关功与功率的计算时要注意单位的统一。距离W＝Fs焦耳1单位时间P＝W/t瓦特1做功快慢1．下列事例中，人对物体做功的是( )
A．举着杠铃原地不动
B．扛着米袋慢慢登上楼梯
C．提着水桶在水平地面上匀速前进
D．用300 N的力推汽车，汽车没动
【解析】力对物体做功的两个条件：一是力，二是在力的方向上通过距离。B选项有力也有距离，由于米袋在力的作用下，移动了距离，人对米袋做功；A选项举着杠铃原地不动，杠铃没有移动距离，所以人对杠铃不做功；C选项提着水桶在水平地面上匀速前进，水桶移动方向和力的方向垂直，人对水桶不做功；D选项用300 N的力推汽车，汽车没动，汽车没有移动距离，人对汽车不做功。故选B。B2．一个大人和一个小孩分别将5块完全相同的砖运到二楼，如图所示，这个过程中，下列说法正确的是( )
A．大人对砖做的功比小孩对砖做的功多
B．大人对砖做的功比小孩对砖做的功少
C．大人对砖做功的功率一定比小孩对砖做功的功率大
D．大人对砖做功的功率一定比小孩对砖做功的功率小
【解析】根据题意可知大人和小孩运砖时的力相同，运砖时的高度相同，根据公式W＝Fs可知，大人和小孩对砖所做的功相同；大人运砖用时10 s，小孩运砖用时35 s，根据公式P＝W/t可知，大人对砖做功的功率一定比小孩对砖做功的功率大。故选C。C3．电梯的简化模型如图甲所示，考虑安全、舒适、省时等因素，电梯速度要经过增大、不变和减小的过程。这一过程是通过改变拉力大小来实现的。某次上升过程中电梯所受拉力F随上升高度h变化的图像如图乙所示，这个过程用时1分钟，求这个过程中：
(1)电梯上升的平均速度；
(2)拉力做的功；
(3)拉力做功的功率。 决定动能、重力势能、弹性势能大小的因素；机械能守恒；能量的转化1．动能大小的决定因素：___________________。
2．重力势能的决定因素：物体的质量、举高高度。
3．弹性势能的决定因素：弹性形变程度等。
4．动能与势能转化问题的分析：
(1)首先分析决定动能大小的因素，决定重力势能(或弹性势能)大小的因素——看动能和重力势能(或弹性势能)如何变化。
(2)还要注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大——如果除重力和弹力外没有其他外力做功(即：没有其他形式能量补充或没有能量损失)，则动能势能转化过程中机械能不变。
(3)题中如果有“在光滑斜面上滑动”，则“光滑”表示没有能量损失——机械能守恒；“斜面上匀速下滑”表示有能量损失——机械能不守恒。物体质量、速度4．如图所示，斜面与水平面在M点通过小圆弧相连，弹簧左端固定，原长时右端在N点，小物块从斜面上P点由静止滑下，与弹簧碰撞后又返回到P点，则下列说法错误的是( )
A．小物块从P向M运动过程中，重力势能减少
B．小物块从P向M运动过程中，机械能减少
C．小物块从P向M运动过程中，机械能不变
D．弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大 B【解析】A.小物块从P向M运动过程中，质量不变，高度变小，重力势能减小，故A正确；BC.物块从P到N碰撞后还能返回到P说明没有能量损失，机械能守恒；小物块从P向M运动过程中，重力势能转化为动能，机械能不变，故B错误，C正确；D.弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性形变达到最大限度，弹性势能最大，故D正确。5．三峡升船机于2015年12月21日进行实船测试。如图所示，质量为2000吨的旅游船“长江电力”号先进入上游航道，开启活动桥、卧倒门、防撞装置、工作门后，旅游船缓慢驶入承船厢，随后承船厢内相关设施依次关闭。客轮在承船厢中，仿佛进入了一个装水的“大脚盆”，像坐电梯一样，由机械驱动承船厢下降，承船厢以0.2 m/s的速度匀速下降，从上游175 m水位下降至下游62 m水位处，又依次开启活动桥、卧倒门、防撞装置、工作门后，旅游船缓缓驶出承船厢。
(1)升船机承船厢在下降过程中动能、重力势能和机械能怎样变化？
(2)升船机承船厢下降过程所用的时间是多少？
(3)“长江电力”号重力所做的功是多少？(g取10 N/kg)1．下列实例中，人对物体做功的是( )
A．学生背着书包在水平路面上匀速前进
B．人推车，车未动
C．足球被踢后，在草地上滚动一段距离
D．举重运动员将杠铃举起
2．(多选)如图物体在相同力F的作用下，分别在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿着力的方向移动了相同的距离s，力F做的功分别为W1、W2、W3，则下列说法中正确的是( )
A．W2＝W3 B．W2＞W3
C．W1＝W2 D．W1＞W3 DAC3．人直接用F1的力匀速提升重物，所做的功是W1，若人使用某机械匀速提升该重物到同一高度，人的拉力为F2，所做的功是W2，则( )
A．F1一定大于F2
B．F1一定小于F2
C．W2一定大于W1
D．只有F2大于F1，W2才大于W1C4．今年入春以来，花果山部分松林发生虫灾。为了灭虫，市政府多次调动直升飞机在重灾区上空喷洒生物农药。当飞机在某一高度水平匀速飞行，喷洒农药的过程中，飞机的( )
A．动能减小，重力势能减小
B．动能不变，重力势能不变
C．动能减小，重力势能增大
D．动能增大，重力势能减小
5．跳绳是体育考试的项目之一。按评分标准，一分钟内，男生跳180下，女生跳175下可得满分。若每次跳绳时离地面高度均为0.05 m，一个体重为500 N的男同学要得到满分，一分钟内他跳绳做的功至少是________J，功率至少要达到____W。A4500756．(2017，预测)用手将一重为G的铁球缓慢放在一弹簧上，放手后，铁球从A位置开始向下运动，到达B位置速度达到最大，到达C位置小球的速度变为零。已知AC间的高度差为h，则从A位置到C位置铁球的重力做功是____；在此过程中弹簧的弹性势能增加量为____。B位置到C位置的过程中铁球所受的重力_______(选填“大于”“小于”或“等于”)弹簧所施加的弹力。(整个过程中不计能量损耗)GhGh小于7．小明想利用“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置和器材(斜面、木块、不同质量的小钢球)来探究“影响重力势能大小的因素”。请你帮助完成如下实验方案：
(1)实验中小球重力势能的大小可通过观察_______________________的大小来判断。木块被推出的距离(2)实验中小明进行了如图中4步操作，由_______________(填序号)图可探究重力势能的大小与物体的高度有关。
(3)通过比较分析可以得出的结论是_____________________________________________________。
(4)实验时若木块与水平面间无摩擦则不能得出结论，原因是__________________________________________________。①③或②④重力势能的大小与物体的质量和高度有关小球和木块将做匀速直线运动，不能达到探究的目的8．某一质量为0.05 g的雨滴匀速下落，速度为7 m/s，匀速下落距离为700 m，g取10 N/kg，假设雨滴在下落过程中质量保持不变。
(1)求这段匀速下落过程中重力对雨滴所做的功；
(2)求这段匀速下落过程中重力的功率。
解：(1)重力做功：W＝Gh＝mgh＝0.05×10－3 kg×10 N/kg×700 m＝0.35 J；
(2)这段匀速下落过程中重力的功率：P＝W/t＝Gh/t＝Gv＝mgv＝0.05×10－3 kg×10 N/kg×7 m/s＝3.5×10－3 W。1．如图甲所示，小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧。从小球刚接触弹簧到将弹簧压缩最短的过程中，得到小球的速度v和弹簧被压缩的长度Δl之间的关系，如图乙所示，其中b为曲线最高点。不计空气阻力，弹簧在整个过程中始终发生弹性形变，则小球( )
A．受到的弹力始终不变
B．运动过程动能一直增大
C．运动过程机械能不变
D．在b点时重力等于弹力 D2．王波同学帮父母搬家，现有30捆书籍，每捆书籍的质量都为5 kg。王波想尽快将它们搬上10 m高处的新家。如图是王波可以提供的用于搬运物体的功率与被搬运物体质量之间的关系图像。由图像可知，为了尽可能快地将这批书籍搬上新家，他每次应搬____捆。若每次下楼时间是上楼时间的一半，则他最快完成搬运任务并返回原地，所用的总时间为_______s。(g取10 N/kg)34503．如图所示，甲用90 N的拉力，乙用50 N的推力，在30 s内共同使一辆小车从一个倾角为30°长为60 m的斜坡底端匀速运动到顶端。甲、乙二人对小车做功________J，甲对小车做功的功率为_______W。84001804．如图所示是“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平向右运动直至停止。(1)实验中是通过观察____________________________来判断钢球的动能大小。
(2)让同一钢球从斜面的不同高度由静止开始滚下，目的是探究钢球的动能大小与________的关系。
(3)换用质量不同的钢球从斜面的相同高度由静止开始滚下，目的是探究钢球的动能大小与________的关系。
(4)木块最终会停下来的主要原因是________________，在此过程中木块通过_________方式把动能转化为内能。
(5)如果木块在运动过程中所受的摩擦阻力为0，木块将_________________________________________。木块被推动距离的大小速度质量受到摩擦力的作用做功永远做匀速直线运动5．在开展“改善农田，整理农田”的活动中，挖掘机发挥了重要作用。某型号挖掘机的实物和作业范围以及部分相关数据如图表所示。挖掘机以最大输出功率工作时，可在t＝4 s内将一满铲斗的密度为ρ＝1.6×103 kg/m3的泥土从最大挖掘深度处匀速移送到位于最大卸料高度的装载车上。g取10 N/kg，求：(1)挖掘机静止在水平地面上不工作时对地面的压强p；
(2)移送一满铲斗泥土的过程中，挖掘机对泥土所做的功W。备考集训16 机械功与机械能
1．(2016，巴中)如图所示，用大小相等的拉力F，分别沿光滑的斜面和粗糙的水平面拉木箱，在力的作用下移动的距离sAB＝sCD，比较两种情况下拉力F所做的功及其功率(C)
A．AB段做功较多
B．CD段做功较多
C．AB段与CD段做的功一样多
D．AB段的功率比CD段的功率大
2．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(B)
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
3．关于功和能的认识，错误的是(B)
A．相同时间内，物体做功越多，功率越大
B．物体的机械能越多，物体的内能就越多
C．在热机的做功冲程中，内能转化为机械能
D．反复弯折铁丝，弯折处变热，说明做功可以改变物体的内能
4．如图所示，木板A放在一水平面上，用10 N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的木板A以0.2 m/s的速度在水平地面上匀速运动，与物块B相连的弹簧测力计的示数为3 N，若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，则下列说法正确的是(A)
A．木板A与地的摩擦力为2 N
B．滑轮向右移动的速度为0.2 m/s
C．物块B受到的摩擦力为3 N，方向水平向左
D．绳子拉木板A的功率为0.6 W
5．下列关于功和能的说法正确的是(A)
A．被拉开的弹弓具有弹性势能
B．用力推车而车未动，因为用了力所以推力做了功
C．人造地球卫星从近地点向远地点运动时势能减小，动能增大
D．速度小的物体动能一定小
6．下列现象中机械能转化为内能的是(B)
A．暖手宝通电后很快发热
B．小孩子滑滑梯时屁股发热
C．热气球点火后冉冉升起
D．阳光下，纸片放在凸透镜的焦点上会着火
7．如图所示，分析小球从A点自由摆动到C点的过程，不考虑空气阻力，以下说法正确的是(D)
A．小球从A点摆动到B点的过程中动能转化为重力势能
B．小球摆动到最低点B时动能为零
C．小球摆动到C时重力势能最小
D．小球在整个过程中的机械能守恒
8.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W1__＝__W2，P1__＜__P2。(均选填“＞”“＜”或“＝”)
9．如图所示的单摆，让小球从A点静止释放，小球从A点向B点摆动的过程中，小球受到的重力对小球__做__功，细绳对小球的拉力__不做__功。(均选填“做”或“不做”)
10．在水平地面上有一长方体木箱，小林用水平推力F把木箱向前推动，如图甲所示，此过程中，推力F随时间t的变化情况如图乙所示，木块前进的速度v的大小随时间t的变化情况如图丙所示，则从3 s到5 s内，推力对木块所做的功__400__J，第2秒木块受到的合力为__100__N。
11．在探究动能大小与质量关系的两次实验中，小球从同一高度由静止开始释放时的场景如图所示，木板固定在水平面上，该实验是通过比较木块在木板上滑行的__距离__来比较小球动能大小的，图中错误的操作是__两次实验中未保持木块初始位置相同__。改正后进行实验，发现木块会从木板右侧滑出，则可以通过__增大__(选填“增大”或“减小”)木块的质量来加以改进。
12．为了探究“弹簧的弹性势能跟哪些因素有关”，小明同学设计了如图所示的装置，并进行了如下实验。
①将弹簧放在水平面上，一端固定。
②在弹性限度内，用物块(物块与弹簧不连接)将弹簧压缩，测量并记录弹簧的形变量ΔL。
③由静止释放物块，测量并记录物块在水平面上滑行的距离s。
④多次改变弹簧的形变量，重复步骤②③。
⑤分析实验数据得出结论。
请回答以下问题：
(1)本实验中，探究了弹簧弹性势能大小跟__弹簧形变量__的关系。
(2)本实验中，弹簧弹性势能大小是通过__物块滑行的距离__来间接反映的。
(3)本实验中，从物块离开弹簧到静止，物块将__动__能转化为__内__能。
13．释放化学能的过程不断地发生在人体内，食物也是一种“燃料”。营养成分在人体细胞里与氧结合，提供细胞组织所需的能量。人体摄入的能量(营养师常称之为热量)过多或过少，都有损于健康。
(1)某种巧克力的营养成分表上标有“每100g 能量2361 kJ”，该标识的含义与以下物理量__C__(填入字母代号)的含义类似。
A．热量 B．内能
C．热值 D．比热容
(2)小华同学质量为50 kg，正常情况下步行上一层楼需要12 s，他克服重力做多少功？他克服重力做功的功率是多少？(每层楼高3 m，g取10 N/kg)
(3)人体摄入过多的能量往往希望通过运动消耗掉。小华同学吃了一块净含量50 g的上述巧克力，如果他从巧克力获得的能量全部用于克服重力做功，则他要爬多少层楼？(每层楼高3 m)
解：(2)小华克服重力做功W＝Gh＝mgh＝50 kg×10 N/kg×3 m＝1500 J；他克服重力做功的功率P＝＝＝125 W；
(3)Q＝2361 kJ/100 g×50 g＝1180.5kJ，则爬的楼层n＝＝＝787(层)。
14．(2017，预测)光滑斜面甲与水平面AB平滑连接，从斜面甲高H处静止释放小球，小球运动到B点静止，如图甲；在AB上的C点平滑拼接另一光滑斜面乙，已知AB＝3AC，如图乙。回答下列问题：
(1)如果小球从斜面甲高H处静止释放，说明小球在乙斜面到达的最大高度h与H的数量关系及理由。
(2)要使小球在乙斜面上到达的最大高度变为2 h，小球应在甲斜面上多高处静止释放，并说明理由。
解：(1)从释放点到B点静止，减少的机械能等于在AB水平面上由于摩擦而损失的机械能，因为AB＝3AC，所以在AC上损耗的机械能是AB上的三分之一，所以乙斜面上时机械能比甲斜面上时的机械能少三分之一，故上升的高度h＝H。
(2)小球在乙斜面上升高度为2h，即H，因为AC段上消耗的机械能与第一次相同，即消耗高度的机械能，所以原来小球在甲斜面上的释放高度是：2h＋＝H＋＝H。
15．某同学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F－h图像如图乙所示。
(1)钩码的重力为__4.5__ N。
(2)当h＝15 cm时，弹簧测力计对钩码所做的功为多少？
解：当h＝15 cm时，钩码上升的高度为15 cm－5 cm＝10 cm＝0.1 m，弹簧测力计对钩码所做的功W＝Gh＝4.5 N×0.1 m＝0.45 J。
