浙教版九年级科学中考复习课件：功、功率和机械能

课件95张PPT。 功、功率和机械能分块讲解一　功【知识回顾】
功
(1)做功的两个必要条件:一是物体要受到___的作用,
二是物体要在力的方向上通过_________。二者要同
时具备,缺一不可。力一段距离(2)功的计算:功的大小等于力与物体在___________
___________的乘积,即W=Fs。功的单位是焦耳,符号
是J。
(3)做功的过程实质就是_________过程。力对物体
做多少功,就有多少能量发生了转化。力的方向上通过的距离能的转化【基础落实】
1.(2017·怀化)小张用40 N的推力将重为100 N的物
体沿水平方向匀速推动了10 m,则小张对物体所做的
功是 ( )
A.400 J　　　 B.600 J　　　
C.1 000 J　　　 D.1 400 J
解析　本题考查功的计算。W=Fs=40 N×10 m=
400 J。注意本题中的F是推力,而不是重力。A2.(中考题改编)在甲、乙两图中,甲图地面光滑,乙图
地面粗糙。质量分别为m,2m的两个物体在大小为F的
恒力作用下,在力的方向上前进了相同的距离,则下
列结论正确的是 ( )BA.甲图中F做的功小于乙图中F做的功
B.甲图中F做的功等于乙图中F做的功
C.甲图中F做的功大于乙图中F做的功
D.条件不足,无法确定甲、乙图中F做的功谁大解析　根据题意,两个物体在大小为F的恒力作用下,在力的方向上前进了相同的距离s,根据W=Fs可知,甲图中F做的功等于乙图中F做的功。3.(2016·连云港)下列有关功的说法正确的是 ( )
A.足球在水平地面上滚动时重力对足球没有做功
B.吊车吊着重物使其沿水平方向匀速移动过程中,吊车对重物做了功
C.运动员举着杠铃在空中停留的时间内对杠铃要做很大的功
D.用相同的力将质量不同的两个物体沿力的方向移动相同的距离所做的功不同A解析　足球在水平地面上滚动时,足球没有在重力的方向上通过距离,因此重力对足球没有做功,吊车吊着重物使其沿水平方向匀速移动过程中,吊车的拉力与物体通过距离的方向垂直,所以吊车对重物不做功,运动员举着杠铃在空中停留的时间内,有力但没有距离,所以运动员对杠铃不做功,用相同的力将质量不同的两个物体沿力的方向移动相同的距离,根据W=Fs可知,两次所做的功相同。【要点精讲】
要点　功
【重要提示】做功应符合做功的两个必要因素。利用公式W=Fs熟练应用做功的公式、功率的公式是解题的关键。【例】(2017·绍兴)如图为四旋翼无人机,质量为
1.2 kg,下方悬挂着一个质量为0.1 kg的摄像机。在
10 s内无人机从地面竖直上升了20 m,然后边摄像边
斜向上飞行了30 s,仪表盘上显示离地面高度为36 m。
无人机前10 s对摄像机做功__________J,整个过程
中,无人机对摄像机做功的功率为__________W。
(g取10 N/kg)?解析　本题考查功和功率的计算。
摄像机的重力为:G=mg=0.1 kg×10 N/kg=1 N;
无人机前10 s对摄像机做功为:
W=Gh=1 N×20 m=20 J;整个过程中对摄像机所做的功为:
W′=Gh′=1 N×36 m=36 J;
无人机对摄像机做功的功率为:
P= =0.9 W。
答案　20　0.9【变式训练】(2017·丽水)2016年浙江最大抽水蓄能电站在缙云开建。其工作原理如图所示。用电低谷时(如深夜),电站利用电网多余电能把水从下水库抽到上水库中储存起来;用电高峰时,再利用上水库中的水发电。(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)(1)蓄能时,水被抽到上水库中,电能转化为水的__________。?
(2)发电时,若该电站上水库可用于发电的库容量为7.86×104 m3,上下水库平均水位差637 m。上水库中可用于发电的水流到下水库,水的重力做功为________J。?解析　(1)蓄能时,水从下水库被抽到上水库中,
电能转化为水的重力势能。
(2)水的质量为:m=ρV=1.0×103 kg/m3×7.86×
104 m3=7.86×107 kg;
水的重力为:
G=mg=7.86×107 kg×10 N/kg=7.86×108 N;
水的重力做功为:
W=Gh=7.86×108 N×637 m=5.006 82×1011 J。
答案　(1)重力势能　(2)5.006 82×1011分块讲解二　功率【知识回顾】
功率
功率反映了物体做功的快慢。物体在_________内
做的功叫做功率。功率的计算公式为P= 。功率
的单位是瓦特,符号为W。单位时间【基础落实】
1.(2016·益阳)如图所示,重为150 N 的物体在大小
为40 N的水平拉力F作用下,向右匀速运动了10 m,所
用的时间为20 s,则拉力做的功是____J,拉力做功的
功率为_______W。?40020解析　拉力做的功:W=Fs=40 N×10 m=400 J,拉力
做功的功率:P= =20 W。2.(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 ( )CA.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
解析　由物体做功公式W=Fs,F相同,s相等,则W相等,而两次拉力作用时间不清楚,所以无法比较功率大小。3.(2017·德阳)一定质量的物体在水平拉力的作用下
沿水平面运动,物体运动的路程(s)-时间(t)图像如图
所示,根据图像,下列判断正确的是 ( )BA.物体10 s时的速度大于4 s时的速度
B.0～6 s拉力对物体所做的功大于6～12 s拉力对物体所做的功
C.0～6 s拉力对物体做功的功率小于6～12 s拉力对物体做功的功率
D.0～6 s物体所受的拉力大于6～12 s物体所受的拉力解析　从图像上看,0～6 s和6～12 s物体以不同的
速度做匀速直线运动,而0～6 s过程中通过的路程是
3 m,6～12 s的过程中通过的路程为1 m,因为相同时
间内通过的路程越多,速度越大,因此0～6 s过程中的
速度大于6～12 s过程中的速度,即4 s时的速度大于
10 s时的速度,故A错误;不论物体以多大的速度做匀
速直线运动,滑动摩擦力大小相同,且拉力与摩擦力平衡,大小相等,由W=Fs可知,0～6 s内拉力做的功大于6～12 s内拉力做的功,故B正确,D错误;根据P=Fv可知,0～6 s拉力对物体做功的功率大于6～12 s拉力对物体做功的功率,故C错误。【要点精讲】
要点　功和功率的计算
【重要提示】主要考查v-t图像,非平衡力与平衡力,以及功和功率的计算,由v-t图像,可知在0～10 s内,小推车加速运动,据此分析解答,根据f=0.15G可求;由v-t图像,可知在10～20 s内,小推车做匀速运动,处于平衡状态,推力等于阻力,根据s=vt求出路程,再根据W=Fs求功。【例1】(2017·苏州)小华和妈妈去超市购物,她们将17 kg物品放在小推车中推行,小推车在某段时间内速度v随时间t变化的关系图像如图所示。已知小推车重130 N,所受阻力是总重的0.15倍。(g取10 N/kg)(1)在0～10 s内,水平推力________(选填“大于”“小于”或“等于”)阻力,阻力大小为________N。?
(2)10～20 s内水平推力做了多少功?
(3)10～20 s内水平推力的功率多大?解析　 (1)由v-t图像可知,在0～10 s内小推车做加速运动,此时水平推力大于阻力。
f=(170 N+130 N)×0.15=45 N。
(2)10～20 s内推车做匀速直线运动,根据二力平衡可知推力与阻力相等,
即:F=f
行走的距离是:s=vt=0.8 m/s×10 s=8 m,
水平推力做的功是:W=Fs=45 N×8 m=360 J。(3)水平推力的功率是:P= =36 W。
答案　(1)大于　45　(2)360 J　(3)36 W【变式训练1】(2016·绍兴)重15 000 N的小汽车受到发动机800 N的牵引力作用,在水平地面上做匀速直线运动,其路程随时间变化如图所示。求:(1)小汽车速度。
(2)10秒内重力对小汽车做的功。
(3)10秒内发动机对小汽车做的功和发动机的功率。解析　(1)由图像可知,当t=10 s时,s=120 m,
则小汽车的平均速度v= =12 m/s。
(2)小汽车在水平地面上做匀速直线运动,在重力的方向上没有通过距离,因此10秒内重力对小汽车做的功为0 J。(3)10 s内发动机对小汽车做的功:
W=Fs=800 N×120 m=9.6×104 J,
发动机的功率:P= =9.6×103 W。
答案　(1)12 m/s　(2)0 J
(3)9.6×104 J　9.6×103 W【例2】(2017·湖州)建筑工人利用如图所示装置,将质量为100 kg的沙袋从地面匀速提到3 m高的一楼楼面,用时30 s。已知动滑轮的质量为8 kg,不计绳子重力和摩擦。
求:(1)拉力的大小。
(2)这段时间内人拉绳子做功的功率。解析　(1)物体的重力为:
G=mg=100 kg×10 N/kg=1 000 N;
动滑轮的重力为:G轮=m轮g=8 kg×10 N/kg=80 N;
则拉力为:F= =540 N。(2)拉力移动的距离为s=2h=2×3 m=6 m;
拉力做的功为:W=Fs=540 N×6 m=3 240 J;
拉力的功率为:P= =108 W。
答案　(1)540 N　(2)108 W【变式训练2】(2017·杭州)如图所示装置,在水平拉力F的作用下,物体M沿水平地面匀速直线运动,已知弹簧秤读数为10 N,物体M的运动速度为1 m/s(若不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间摩擦)。那么在此过程中 (　　)A.物体M与地面间的摩擦力为5 N
B.物体M与地面间的摩擦力为10 N
C.水平拉力F做功的功率为20 W
D.1 s内滑轮对物体M做功为10 J解析　如图所示,n=2,物体做匀速运动,f=2F=2×
10 N=20 N;故A、B错误;
物体移动的路程s′=v物t,
拉力移动的距离:s=2s′=2×v物t=2×1 m/s×1 s=2 m,
拉力做功:W=Fs=10 N×2 m=20 J,
拉力做功功率:P= =20 W;故C正确,D错误。
故选C。
答案　C分块讲解三　机械能【知识回顾】
机械能
(1)动能:物体由于_____而具有的能。物体动能大小
与物体的_________和速度大小有关。质量相同的物
体,运动的速度越___,它的动能也越___;运动速度相
同的物体,质量越___,它的动能也越___。运动质量大小大大大大(2)势能:物体由于_______或发生_________而具有
的能,叫做势能。故势能包括重力势能和弹性势能。
重力势能:物体由于被举高而具有的能。重力势能的
大小与物体的_________和被举高的_____有关。在物
体的质量一定时,物体被举得越高,其具有的重力势能
就越大;物体的高度一定时,质量越大,其具有的重力
势能就越大。被举高弹性形变质量大小高度弹性势能:物体由于发生弹性形变而具有的能。弹性势能的大小跟物体的材料以及发生弹性形变的程度有关,弹性形变越大,物体的弹性势能就越大。(3)动能、势能(重力势能、弹性势能)统称为机械
能。动能和势能可以_________。在一定条件下,动能
可以转化为势能,势能也可以转化为动能。在转化过
程中,如果不受阻力,机械能的总量_________。相互转化保持不变【基础落实】
1.(2016·淄博)如图所示,空中加油机正在给匀速水
平飞行的战斗机加油,加油后战斗机仍以原来的高度
和速度做匀速飞行,则战斗机的( )DA.动能不变,势能不变,机械能不变
B.动能不变,势能减少,机械能减少
C.动能增加,势能不变,机械能增加
D.动能增加,势能增加,机械能增加解析　加油后战斗机仍以原来的高度和速度做匀速飞行,战斗机油量增加,质量增大,动能增大。战斗机的质量增大,高度不变,重力势能增大。机械能=动能+势能,战斗机没有发生弹性形变,不考虑弹性势能。故战斗机的动能增大,重力势能增大,机械能增大。2.(2016·金华)2016年4月14日,NBA巨星科比·布莱
恩特迎来职业生涯的最后一场比赛,如图是科比在比
赛中的一次投球过程,下列说法不正确的是( )BA.他用力蹬地身体却向上跃起,是因为力的作用是相互的
B.他在起跳后的上升过程中,势能转化为动能
C.球离开手后能继续往前飞行,是因为物体具有惯性
D.球撞击篮板后反弹,是因为力能改变物体的运动状态解析　他用力蹬地,地面同时给他一个反作用力,所以身体却向上跃起是因为力的作用是相互的。他在起跳后的上升过程中,质量不变,速度越来越小,高度越来越高,所以动能变小,重力势能变大,是动能转化为重力势能。球离开手后能继续往前飞行,是因为物体具有惯性,仍要保持原来的运动状态;球撞击篮板后反弹,是因为力能改变物体的运动状态。3.(2017·广州)电梯匀速上升过程中,电梯的 ( )
A.动能保持不变　　　 B.机械能保持不变
C.重力势能保持不变 D.动能转化为重力势能A解析　动能与质量和速度有关,质量越大,速度越大,动能越大;重力势能与质量和高度有关,质量越大,高度越高,重力势能越大。因为电梯匀速,因此动能不变;又因为上升,所以重力势能增大,机械能是重力势能和动能之和。因此机械能增大。故选A。4.(2017·通辽)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。该实验中小球的动能是
由_________转化而来的,实验时通过比较木块在木板
上滑行的_____来比较动能大小的。图中错误的操作
是_______________________。改正错误后进行实验,
发现乙图木块滑出的远些,则可以得出结论:
_____________________________________。重力势能距离未保持木块初始位置相同在速度相同的情况下,质量越大,动能越大解析　小球在下落过程中,高度减小,速度增加,重力势能转化为动能;
小球撞击木块,通过比较木块在木板上滑行的距离来比较动能大小;距离越远,动能越大;
图中错误的操作是两次实验中未保持木块初始位置相同;
乙图木块滑出的远些,则表明小球的动能大,可以得出结论:在速度相同的情况下,质量越大,动能越大。【要点精讲】
要点　动能、势能、机械能
【重要提示】动能和重力势能的影响因素:动能与物体的质量和速度有关,质量越大,速度越大,物体的动能也就越大;重力势能与物体的质量和被举高的高度有关,质量越大,被举高的高度越大,物体的重力势能越大。物体克服摩擦做功,机械能转化为内能。弹性势能的大小与物体弹性形变的程度有关,物体弹性形变的程度越大,弹性势能越大。动能、势能之间是可以相互转化的,解题时要注意它们之间的转化特点。【例1】(2017·温州)如图为自动垂直升降式车库的停车过程示意图。下列关于汽车匀速上升时的说法,正确的是 (　　)A.动能增加,重力势能不变
B.动能增加,重力势能增加
C.动能不变,重力势能不变
D.动能不变,重力势能增加解析　汽车匀速上升时,质量不变,速度不变,动能不变;质量不变,高度增加,重力势能增加。故选D。
答案　D【变式训练1】(2017·杭州)如图所示,木块沿斜面从顶端匀速下滑的过程中,木块的 (　　)
A.重力势能减小,动能增大
B.重力势能减小,机械能减小
C.动能不变,机械能不变
D.重力势能不变,机械能减小解析　本题考查机械能及其影响因素。木块沿斜面从顶端匀速下滑的过程中,质量不变,速度不变,高度减小,因而动能不变,重力势能减小,机械能减小,故选B。
答案　B【例2】(2017·常德)行驶在高速公路上的小汽车,司机突然发现刹车失灵,为了避险,将车开上铺有碎石且沿山坡向上的避险车道,最终停下。下列说法正确的是 (　　)A.上坡过程中,小汽车的机械能保持不变
B.小汽车停下后,不再具有惯性
C.上坡过程中,小汽车处于平衡状态
D.上坡过程中,小汽车动能减小,重力势能增加解析　为了避险,将车开上铺有碎石且沿山坡向上的避险车道,上坡过程中,机械能转化为内能,机械能减小,故A错误;物体在任何时候都有惯性,小汽车停下后,惯性不可能消失,故B错误;上坡过程中,小汽车速度逐渐减小,运动状态发生变化,小汽车处于非平衡状态,故C错误;上坡过程中,质量不变、速度减小,所以动能减小;高度增加,所以重力势能增大,故D正确。
答案　D【变式训练2】(2017·自贡)如图所示,一名运动员投掷铅球的过程示意图。铅球在b点离手,c点是铅球运动的最高点,不计空气阻力。在a到d的整个过程中,下列说法不正确的是(　　)A.只有在a到b的过程中,运动员对铅球做了功
B.在b到d的过程中,铅球的机械能先增加后减少
C.在c到d的过程中,铅球的重力势能减少
D.在a到d的过程中,铅球的运动状态在不断地变化解析　本题考查机械能的转化及守恒。从a到b的过程中,运动员对铅球有推力作用,运动员对铅球做功,A正确;从b到d的过程,铅球只受到重力作用,因此机械能守恒,B错误;从c到d的过程中,铅球的高度变小,重力势能减少,C正确;从a到d的过程中,铅球一直只受重力作用,其运动状态一直在变化,D项正确。
答案　B分块讲解四　综合提升
【综合运用】
压强的大小及其计算;功的计算公式的应用
【重要提示】考查了二力平衡条件和压强公式、功公式的应用。物体静止时处于平衡状态,受到的力为平衡力;根据W=Pt求出消耗的电能,从而求出克服重力所做的功,根据W=Gh求出高度,重力势能的大小与物体的质量和高度有关,考查了能量转化的判断、压强的计算和功的计算。【例】(2017·阜新)家住阜新市区的明明一家,星期天早8:00 开车去某乡村的采摘园采摘,9:30到达采摘园。从阜新市区到该采摘园全程共90 km,车和人总重1.8 t,车轮与地面总接触面积0.1 m2。(g取10 N/kg)求:(1)该车在水平路面上静止时对路面的压强是多大?
(2)该车全程的平均速度是多少km/h?
(3)若汽车在某高速公路上以108 km/h的速度匀速直线行驶,汽车所受阻力是车和人总重的0.1倍,则该汽车牵引力的功率是多大?解析　(1)因为汽车静止在水平路面上,
所以F压=G=mg=1.8×103 kg×10 N/kg=1.8×104 N,
该车在水平路面上静止时对路面的压强:
p= =1.8×105 Pa。
(2)该车全程运行的时间:
t=9:30-8:00=1.5 h,
则该车全程的平均速度:v= =60 km/h;(3)根据题意可得,
阻力f=0.1G=0.1×1.8×104 N=1.8×103 N,
汽车匀速直线行驶,受到的阻力与牵引力是一对平衡
力,所以牵引力F=f=1.8×103 N,
此时汽车的速度v′=108 km/h=30 m/s,
则该汽车牵引力的功率:
P= =Fv′=1.8×103 N×30 m/s=5.4×104 W。
答案　(1)1.8×105 Pa　(2)60 km/h
(3)5.4×104 W【变式训练】(2016·金华)“骑泥马”是一种海涂趣味运动(如图),小金双手握住“泥马”上的横档,一只脚跪在“泥马”上,另一只脚用力蹬海涂,“泥马”就在海涂上“疾行如飞”,已知小金质量为62 kg,“泥马”的质量为10 kg。(不考虑运动中泥对“泥马”和人质量的影响,g取10 N/kg)(1)小金以他所骑行的“泥马”为参照物,他的运动状态是________。?
(2)小金在运动过程中的某一时刻,一只脚跪在水平“泥马”上,另一只脚悬在空中,“泥马”对海涂压力的受力面积是0.4 m2,求此时“泥马”对海涂的压强。
(3)运动结束后,小金从地面将“泥马”抬到距地面高为1.2 m 的架子上,用时2 s,求此过程中,他克服“泥马”重力做功的功率。解析　(1)小金以他所骑行的“泥马”为参照物,他与
“泥马”之间的位置没有变化,所以他的运动状态是
静止。
(2)G人=m人g=62 kg×10 N/kg=620 N,G马=m马g=10 kg
×10 N/kg=100 N,则人和泥马对海涂的压力:F=G总=
G人+G马=620 N+100 N=720 N,此时“泥马”对海涂的
压强:p= =1 800 Pa。(3)克服“泥马”重力做的功:W=G马h=100 N×
1.2 m=120 J,则功率:P= =60 W。
答案　(1)静止　(2)1 800 Pa　(3)60 W【实验探究】
探究影响物体动能大小的因素
【重要提示】研究动能大小的决定因素时运用了控制变量法,影响动能大小的因素是质量和速度,反映动能大小时运用了转换法,要掌握这两种方法的应用。探究动能大小与速度关系时,应控制质量不变,改变速度;探究动能大小与质量的关系时,应控制速度相同时,研究动能与质量的关系,分析清楚图示情景是正确解题的关键。【例】(2017·镇江)图甲是小丽探究动能大小与速度关系时的实验场景:斜面上有两平行轨道,将两小球①、②从轨道上由静止释放,与放置在水平木板上的两个相同木块①、②发生碰撞,两个木块初始位置到斜面底端的距离相等。(1)为完成实验,应使两个质量______的小球从轨道上________高度由静止释放。(均选填“相同”或“不同”)?
(2)由图甲场景可知,碰撞木块前瞬间,小球________的动能较大,两木块通过A、B两点处所受的滑动摩擦力大小分别为fA、fB,则fA______fB,滑行中,木块的动能转化成______能。?(3)图乙是某次实验的场景:将两小球从图中E、F处由静止释放,最终木块①从水平木板的右端滑出,小丽用质量更大的木块③替换木块①后继续此次实验,将两小球仍从图中E、F处由静止释放,木块③未滑出木板,小丽的实验改进有一处遗漏,它是_________。?解析　本题考查探究动能大小的影响因素。(1)由图甲可知,两小球在轨道上的高度不同,则应使两个质量相同的小球从轨道上不同的高度由静止释放。(2)碰撞木块前瞬间,小球①的速度大,动能大;两小球质量相同,对水平木板的压力相同,而且接触面也相同,因而A、B两点处所受的滑动摩擦力相等;滑行中,木块克服摩擦力做功,将动能转化为内能。(3)在探究动能与速度的关系时,要保持木块的质量相等,小丽的遗漏是:没有将木块②也更换为与木块③相同的木块。答案　(1)相同　不同　(2)①　=　内
(3)没有将木块②也更换为与木块③相同的木块【易错警示】
动能和势能的转化与守恒
【例】(2016·济宁)弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动,其结构如图甲所示。图乙是小希玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程,针对此过程,下列分析正确的是 (　　)A.在a状态时弹簧的弹性势能最大,小希的机械能为零
B.a→b的过程中,弹簧的弹力越来越大,在b状态时弹力最大
C.b→c的过程中,弹簧的弹性势能转化为小希的重力势能
D.a→c的过程中,小希先加速后减速,在b状态时速度最大解析　A.由图可知,a状态时弹簧的形变程度最大,弹簧的弹性势能最大;小希处于最低位置,高度为0、速度为0,故小希的重力势能和动能均为0;所以小希的机械能为零。B.a→b的过程中,弹簧的形变程度变小,所以弹簧的弹力越来越小。到达b点时,弹簧恢复到原长,所以此时弹力为0。C.b→c的过程中,即离开地面上升的过程,小希的速度减小,动能减小,高度增大,重力势能增大,所以该过程中是动能转化为小希的重力势能。D.a→b的过程中,开始一段时间内,弹簧的形变量较大,向上的弹力大于向下的重力,小希做加速运动;随着弹簧形变量的减小,弹力减小,当弹力等于重力时,小希的速度达到最大;弹力继续减小,向上的弹力小于向下的重力时,小希做减速运动;而b→c的过程中,小希在重力作用下做减速运动;所以,a→c的过程中,小希先加速后减速,在b状态时速度并不是最大(此时弹簧恢复到原长,无弹力,人只受重力作用,处于减速阶段)。错解原因　小希在玩弹跳杆整个过程中动能、重力势能和弹性势能的相互转化情况判断,特别是a→c的过程中小希的运动速度变化学生较易发生错误。
答案　A