浙江省中考科学（物理部分）第三篇主题3第一单元机械能、功和功率（课件 38张ppt）

第一单元　机械能、功和功率
主题3　能与能源
1．[2018·北京改编]如图所示为冬奥会的一些运动项目，关于这些项目中的情景，下列说法中正确的是 (　 　)


D
A．跳台滑雪运动员在空中下落的过程中，重力势能不变
B．短道速滑运动员在转弯滑行的过程中，运动状态不变
C．冰壶运动员掷出去的冰壶能继续向前运动，是由于冰壶受到惯性作用
D．冰球运动员用球杆推着冰球使其水平滑动的过程中，冰球所受重力没有做功
2．[2018·杭州上城区二模]一根不可伸长的轻绳跨过定滑轮，两端分别系着相同的小球a和b。b球离地高度为h，如图所示。绳子质量、滑轮摩擦及空气阻力都不计，当b球匀速直线下降时(　 　)
A．a球对绳子拉力小于b球对绳子的拉力
B．a球在上升过程中机械能保持不变
C．b球在下降过程中机械能增加
D．b球匀速下落过程中a、b两球速度大小相等
D
3．[2017·大连一模改编]如图所示，弹簧的左端固定在竖直的墙壁上，弹簧为原长时右端在M点。小物块从斜面上Q点由静止滑下，与弹簧碰撞后小物块又返回到斜面上，最高到达P点。则下列说法错误的是 (　 　)



A．小物块从Q点向N运动过程中，重力势能逐渐减小
B．弹簧被压缩到最短时，弹性势能最大
C．小物块从M点向N运动过程中，动能逐渐增加
D．物块从N点向P运动过程中，机械能逐渐减小
C
4．[2018·杭州]跳绳是大家喜爱的体育运动
之一，小金的质量为50kg，每次跳起高
度约为6cm(人整体上升，如图所示)，
一分钟跳100次，下列说法正确的是 (　 　)
A．向上起跳过程中小金的动能持续增大
B．在整个跳绳过程中小金的机械能守恒
C．小金跳一次克服重力做功约3J
D．小金在这一分钟内跳绳的功率约为50W
D
5．[河南中考]实验小组的同学用如图所示的装置探究“物体动能的大小与质量和速度的关系”。将钢球从某一高度由静止释放，钢球摆到竖直位置时，撞击水平木板上的木块，将木块撞出一段距离。


(1)本实验使钢球获得动能的操作方法是_____________________ ___________，钢球动能的大小是通过观察_______________来判断的。
将钢球从某一高度由
静止释放
木块滑行距离
实验
次数 钢球质量(g) 钢球下摆
高度(cm) 木块滑行
距离(cm)
1 20 20 30
2 40 20 58
3 60 20
(2)从表中数据可以看出，他们让质量不同的钢球从相同高度摆下，使钢球到达竖直位置的______相同，从而探究动能与______的关系。
(3)在第3次实验中，木块被撞后滑出木板，需要重做第3次实验，甲同学建议换用同样较长的木板，乙同学建议换一个较大的木块，丙同学建议降低钢球下摆的高度。你认为应当采用____同学的建议。
(4)由上述实验数据和现象可得出结论：____________________ ___________。
速度
质量
甲
速度一定时，质量越
大动能越大
一、列举能的多种形式
考点　列举能的多种形式(机械能、热能、电磁能、化学能、核
能)(a)
二、机械能
考点1　理解动能和势能的含义(a)
1．机械能包括______和______。
2．动能是物体由于______而具有的能。
3．势能
(1)重力势能：物体由于________而具有的能。
(2)弹性势能：物体由于______________而具有的能。
动能
势能
运动
被举高
发生弹性形变
考点2　会对物体动能、势能大小的变化进行定性的判断(b)
　 影响动能、重力势能、弹性势能大小的因素
质量
越大
质量
高度
弹性形变
影响因素
动能 物体______越大，运动速度______，动能越大
势能 重力势能 物体______越大，所处的______越高，重力势能越大
弹性势能 同一物体，__________越大，弹性势能越大
考点3　理解动能和势能的相互转化及机械能守恒(a)
1．滚摆的动能与重力势能转化
2．动能和势能可以相互转化。如果只有动能和势能的相互转化，那么机械能的总量__________。
【注意】　机械能守恒的条件一般是没有摩擦等阻力。
保持不变
滚摆
上升 速度减小，高度增大 动能减小，势能增大 动能→重力势能
滚摆
下降 速度增大，高度减小 势能减小，动能增大 重力势能→动能
考点4　能用机械能守恒解释简单现象(b)
【注意】　利用机械能守恒解释现象时，从物体的运动速度、高度、形变的变化情况入手，分析动能或势能的变化，然后根据机械能的总量保持不变，得出势能或动能的变化。
三、功
考点1　记住做功的两个必要因素(a)
1．做功的两个必要因素：___________________和_________ ______________________。
2．没有做功的三种情况：物体受到力的作用，但没有移动距离；物体不受外力，由于惯性做匀速直线运动；物体通过的距离跟它受到的力的方向垂直。
考点2　理解功的物理含义（b）
在科学上，如果物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过了一段距离，我们就说这个力对物体做了功。力做功也常说成物体做功。
作用在物体上的力
物体在力
的方向上通过一段距离
考点3　会运用功的公式W＝Fs进行有关计算(c)
考点4　知道功的国际单位制单位：焦耳(a)
功的单位：______，简称焦，符号是J。
1J＝1N·m。
考点5　理解功是能量转化的量度(b)
做功的过程实质上是__________的过程，功是能量转化的______。
焦耳
能量转化
量度
四、功率
考点1　理解功率的定义（b）
1．功率：单位时间里完成的功。
2．功率是表示______________的物理量。
考点2　知道功率的国际单位制单位：瓦特(a)
1．功率的单位是______，简称瓦，符号是W。
1瓦(W)＝1焦/秒(J/s)＝1牛·米/秒(N·m/s)。
2．常用的单位：千瓦(kW)、兆瓦(MW)。
1kW＝1000W，1MW＝106W。
物体做功快慢
瓦特
【考点延伸】



【注意】　用P＝Fv计算功率时，速度的单位要用国际单位制基
本单位，即m/s。
考点4　能区别功率和机械效率，会从能的传递和转化认识功率
和机械效率(b)
1．功率是表示________________的物理量。
2．机械效率表示有用功跟总功的比值。使用机械做功时，有用功在总功中所占的比例越大，说明利用机械工作的效率就越高，或者说机械工作时能量的利用率越高。
3．功率大小只表示做功的快慢(功率大，做功快)，与做功的多少、省力与否、机械效率的高低没有必然的联系。
4．能的传递和转化越快，功率越大；能的传递和转化比例越大，机械效率越高。
能量转化快慢
类型一　理解动能和势能大小的影响因素
典例 [广东中考]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的。
木块被推动距离的大小
(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____________________。
速度
质量
受到摩擦力的作用
做功
永远做匀速直线运动
跟踪训练 [2018·潍坊]某同学在探究弹性势能大小与形变量的关系时，猜测弹性势能可能与形变量x成正比，也可能与形变量的平方x2成正比。用如图甲装置进行探究，将弹簧套在光滑竖直杆上且底端固定在水平面上，刻度尺与杆平行，进行了如下操作：
①弹簧处于自由状态时，读出其上端距水平面的高度h0；
②将中间有孔的小铁块套在光滑杆上放于弹簧上端，竖直向下按压铁块，读出此时弹簧上端到水平面的高度h1；
③释放小铁块，当铁块上升到最大高度时，读出铁块下端到水平面的高度h2；
④改变弹簧的压缩长度，重复步骤②③，将测出的数据记录在表格中，并计算出弹簧的形变量x、形变量的平方x2和小铁块上升的距离Δh。
实验次数 h0(m) h1(m) h2(m) x(m) x2(m2) Δh(m)
1 0.50 0.40 0.55 0.10 0.01 0.15
2 0.50 0.30 0.90 0.20 0.04 0.60
3 0.50 0.20 1.55 0.30 0.09 1.35
4 0.50 0.15 2.00 0.35 0.12 1.85
(1)实验中弹簧的形变量x＝________(用所测物理量符号表示)。
(2)本实验中，弹簧弹性势能大小是通过____来间接反映的。
A．h1 B．h2
C．h2－h0 D．h2－h1
(3)该同学根据表中数据分别做出图乙Δh－x和图丙Δh－x2图像，由此得到的结论是弹簧弹性势能的大小与_______________成正比。
h0－h1
D
形变量的平方
类型二　理解能量的相互转化
典例 [2016·杭州]如图所示，一个静止小球从A点
沿粗糙程度相同的轨道下滑，经B点到达C点，
从A点到达C点的过程中，小球的动能_____；
小球的重力势能_____；小球的机械能_____(均填序号)。
①保持不变；②一直减小；③先增大后减小；④一直增大；⑤先减小后增大
③
⑤
②
跟踪训练 [2017·杭州西湖区期末]滑
雪运动越来越受到青少年们的青睐。
如图所示a、b、c、d、e是某同学在
一次滑雪中的运动轨迹。若不计空
气阻力，下列关于该同学的说法正
确的是 (　 　)
A．在a处和e处都处于静止状态，其机械能相等
B．从b→c的过程中，其动能全部转化为重力势能
C．在a处和c处速度都为零，其动能也都为零
D．从c→d的过程中，其重力势能转化为动能
D
【解析】 在a处和e处都处于静止状态，说明动能都为零，因为这两处高度不同，所以重力势能不相等，其机械能不相等；从b→c的过程中，需要克服摩擦力做功，且在c处时有水平向右的速度，则一部分动能转化为内能，一部分动能转化为重力势能。
类型三　掌握功和功率的分析与计算
典例 [2017·绍兴义乌]如图为四旋翼无人机，质量
为1.2kg，下方悬挂着一个质量为0.1kg的摄像
机。在10s内无人机从地面竖直上升了20m，然后边摄像边斜向上飞行了30s，仪表盘上显示离地高度为36m。无人机前10s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10N/kg)
20
0.9
跟踪训练 [2018·德州]我国首
款大型水陆两栖飞机“鲲龙”
AG600如图所示，该飞机蓄
满水后总质量53.5t。为检测
飞机性能，先后进行了模拟灭火和水面滑行测试。在灭火测试中：飞机盘悬在火场上方150m处，将所蓄水分次投下，每次投水200kg，用时20s到达地面。在水面滑行测试中：飞机在水平面上以10m/s的速度沿直线匀速滑行了60s，若飞机发动机牵引力的总功率始终保持2.5×106W。(ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10 N/kg)求：
(1)飞机蓄满水静止在水面上时排开水的体积。
(2)每次投下的水在下落过程中重力做功的平均功率。
(3)飞机在水面沿直线匀速滑行时，飞机所受的牵引力。
【答案】 (1)因为飞机蓄满水后静止在水面上，所以飞机受到的浮力：F浮＝G＝mg＝53.5×103kg×10N/kg＝5.35×105N，
由F浮＝ρ水gV排可得，排开水的体积：

(2)每次投下的水在下落过程中重力做功：W＝Gh＝m水gh＝200kg×10N/kg×150m＝3×105J，
物体的动能大小与哪些因素有关
1．教材实验原理图
2．实验结论
(1)结论一：质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越____。
(2)结论二：运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越____。
3．实验关键点
(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的，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，可以使小球到达水平面时具有相同的速度)。
大
大
4．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。
典例 [2018·金华丽水]相关资料表明，大部分重大交通事故是因为汽车超载超速造成的。兴趣小组决定对超载超速问题进行一次模拟探究，经讨论后认为，可以用小球作为理想模型，代替汽车作为研究对象。如图，将小球从高度为h的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一小木块向前移动一段距离s后停下。完成甲、乙、丙三次实验，其中h1＝h3＞h2，mA＝mB＜Mc。
(1)把小球放在同一高度由静止开始沿斜面滚下是为了控制______相同。
(2)实验中超载超速带来的危害程度用____________________表示。
(3)研究超载带来的危害时，选择甲、乙、丙三次实验中的________进行比较。
速度
小木块移动距离s
甲、丙
(4)为比较超载超速带来的危害程度，兴趣小组利用上述器材进行定量研究。得到数据如下表：


小球 质量(g) 高度(cm) 小木块移动距离(cm)
A 10 5 10
B 20 5 18
C 30 5 29
D 10 10 38
E 10 15 86
请根据上表数据分析，货车超载20%与超速20%两者相比，潜在危害较大的是__________。
【解析】 (3)研究超载带来的危害，应控制小球速度相同，改变小球的质量。(4)比较ABC小球代表的超载带来的危害程度和ADE小球代表的超速带来的危害程度可知，超速的潜在危害更大。
超速20%