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(共57张PPT)
功和机械能
考点一 功
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
两个必要因素 ①作用在物体上的__________;
②物体在________________上移动了距离
力
距离
力
这个力的方向
不 做 功 的 三 种 情 况 示意图
特点 物体在水平方向没有受到力的作用,但由于惯性通过了一段距离 物体受到力的作用,但保持静止状态,即没有移动距离 物体受到力的作用,也移动了一段距离,但移动方向与力的方向垂直
举例 脚对已经踢出去的足球不做功 推而未动,搬而未起 人提水桶水平前进,提水桶的力和水桶
的重力不做功
功 的 计 算 表述 力与物体在力的方向上移动的距离的__________
公式 W=__________
单位 __________(符号:J);1 J=1 N·m
大小 把两个鸡蛋举高1 m所做的功大约是__________ J
拓展 重力做功或克服重力做功W=Gh,摩擦力做功或克服摩擦力做功W=fs
说明 做功的过程实质上是能量转化的过程。计算做功多少时,要注意三个“同一”性:即力与物体移动的距离在方向上必须一致;力与物体移动的距离必须对应于同一物体和同一段时间
乘积
Fs
焦耳
1
考点二 功率
定义 在物理学中,把__________与______________________之比叫做功率
意义 表示物体__________的物理量
公式 __________
单位 基本单位是__________,符号是__________;工程技术上还常用__________,符号是__________。单位的换算关系:1 kW=__________ W,1 W=1 J/s
公式 推导
_______________
功
做功所用时间
做功快慢
瓦特
W
千瓦
kW
103
　　【提示】功率表示做功的快慢,功表示做功的多少。功率大的做功不一定多,做功多的功率也不一定大。在分析功和功率的关系时,必须考虑时间因素。
考点三 动能与势能
　　1.能量
定义 物体能够对外__________,我们就说这个物体具有能量,简称__________
单位 能量的单位是__________,符号是__________
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大
做功
能
焦耳
J
　　2.动能
定义 物体由于__________而具有的能,叫做动能
探究物体动能的大小与什么因素有关 探究 方法 控制变量法、转换法
实验 装置
运动
探究物体动能的大小与什么因素有关 实验 过程 ①让体积相同的钢球和木球从同一高度滚下,目的是使两球到达水平面时的__________相同,这是为了探究动能与物体__________的关系;②让质量相同的两木球从不同高度滚下,是为了探究动能与物体__________的关系;
③通过观察___________________________来显示物体动能的大小
实验 结论 ①甲、乙说明:动能与质量有关,__________相同的物体,质量越大,动能__________;
②乙、丙说明:动能与运动速度有关,__________相同的物体,运动速度越大,动能__________
速度
质量
速度
被撞物体移动距离的长短
运动速度
越大
质量
越大
　　3.势能
重力 势能 定义 物体由于受到重力并处在一定__________而具有的能,叫做重力势能
影响 因素 物体的__________越大,__________越高,它具有的重力势能就__________
比较 方法 质量相同时比较__________;高度相同时比较__________
弹性 势能 定义 物体由于_________________而具有的能,叫做弹性势能
影响 因素 物体的__________越大,它具有的弹性势能就__________
高度
质量
高度
越大
高度
物体的质量
发生弹性形变
弹性形变
越大
考点四 机械能及其转化
机械能 定义 __________、__________和弹性势能统称为机械能
单位 __________,符号:__________
机械能 及其 转化 动能与重力势能之间相互转化 转化的规律是减少的能量转化为增加的能量
动能与弹性势能之间相互转化
人造地球卫星能量转化 从近地点→远地点:_______能转化为__________能
从远地点→近地点:__________能转化为__________能
机械能 守恒 如果只有动能和势能的相互转化,机械能的总和保持__________,或者说,机械能是守恒的
动能
重力势能
焦耳
J
动
重力势
重力势
动
不变
课堂练习
1.(2021·常德)下面四幅图中所描述的力,对物体做了功的是 ( )
A
B
3.(2021·十堰)某汽车公司对自主研发的无人驾驶汽车性能进行测试,甲、乙两辆完全相同的汽车在同一水平路面上做匀速直线运动,且v甲A.F甲B.F甲>F乙,W甲>W乙
C.F甲=F乙,W甲D.F甲=F乙,W甲=W乙
C
4.下列有关功和功率的说法中,正确的是 ( )
A.机械做功少,功率一定小
B.功率小的机械做功不一定慢
C.功率大的机械做功一定快
D.功率大的机械一定比功率小的机械做功多
C
5.妈妈与小明进行爬山比赛,他们选择的起点、路径和终点都相同,全程设为匀速运动,妈妈的体重是小明的2倍,妈妈所用的时间是小明的3倍,若妈妈克服自身重力做功为W1、功率为P1,小明克服自身重力做功为W2、功率为P2,则下列关系正确的是 ( )
A.W1∶W2=1∶1
B.W1∶W2=2∶3
C.P1∶P2=1∶1
D.P1∶P2=2∶3
D
6.如图所示,小红同学正在做“引体向上”。她先两手握住单杠,两脚离地,两臂及身体自然下垂伸直,然后缓缓曲肘,将身体向上拉起,直到下巴超过横杠。这个过程中,小红做的功最接近 ( )
A.2 000 J B.200 J
D.2 J C.20 J
B
7.如图所示,为游乐园的过山车运行的情景,下列说法正确的是 ( )
A.过山车从高处加速滑下的过程中,机械能增加
B.过山车从高处加速滑下是由于受到惯性的作用
C.过山车从低处上升的过程中,重力势能增加
D.过山车从低处上升的过程中,重力势能转化为动能
C
8.(2021·潍坊)体育课上小明同学进行传接篮球训练,他将球斜向上抛出,球的运动轨迹如图所示,a、b、c、d为轨迹上的点,其中a、c两点高度相同,不计空气阻力,则篮球在 ( )
A.a、c两点的动能相等
B.a点的机械能比d点的机械能大
C.a点的动能比d点的动能大
D.b点的动能最大
A
9.(2020·鄂尔多斯)蹦床运动(如图所示)逐渐进入了大众生活。下列有关对蹦床者的分析,正确的是 ( )
A.下落到与蹦床接触的瞬间,动能最大
B.被蹦床弹起的过程中,弹性势能转化为重力势能
C.从接触蹦床到下落至最低处的过程中,弹性势能转化为动能
D.在空中上升过程中,动能转化为重力势能
D
10.如图所示,小华同学从地上拿起一只约50 g的鸡蛋,缓缓举过头顶(g取10 N/kg)。
(1)此过程中小华对鸡蛋做了功,理由是:小华对鸡蛋有__________的作用,且鸡蛋沿__________移动了一段距离。
(2)鸡蛋向上移动的距离约为2 m,则小华对鸡蛋
所做的功约为__________ J。
力
力的方向
1
11.(2021·泸州)如图所示,一个箱子静止在水平地面上,小聪用150 N的水平拉力将箱子移动了0.4 m,小聪的拉力做功为______ J。待箱子静止后,小明用80 N的水平推力推这个箱子没有推动,小明的推力做功为__________ J,此时箱子受到地面的摩擦力为__________ N。
60
0
80
12.(2021·绥化)甲、乙两人各自推动一辆小车,从同一地点同时向西做直线运动,乙的推力是50 N,运动情况如图所示。以乙为参照物,则甲向__________运动;乙推车的功率是__________ W。
东
200
13.(2020·孝感)如图所示,为“探究物体动能大小跟哪些因素有关”的装置示意图。
(1)原理:运动的钢球A碰上木块B后,能将B撞出一段距离s。在同样的水平面上,B被撞得越远,A对B做的功就越多,A的动能就越大,通过B被撞的远近来反映钢球A动能大小的方法在物理学中属于__________(选填“控制变量法”或“转换法”)。
转换法
(2)步骤:
①让同一钢球A分别从不同高度由静止开始滚下,高度h越高,钢球运动到水平面时速度越__________,木块B被撞得越远;
②改变钢球的质量,让不同的钢球从__________(选填“同一”或“不同”)高度由静止开始滚下,质量越大的钢球将木块B撞得越远。
大
同一
(3)结论:通过多次实验,表明质量相同的物体,运动的速度越大,它的动能越大;运动速度相同的物体,质量越大,它的动能_________。
越大
14.(2020·鄂尔多斯)某实验小组在“探究影响动能大小的因素”实验中,准备的器材有:质量分别为m、2m的两个钢球,木块和斜面等。实验过程如图所示。
(1)本实验是通过________________来反映钢球动能大小的。
(2)为了探究物体动能大小与质量的关系,应选择__________两图进行实验分析。
木块移动的距离
乙、丙
(3)实验中为了探究动能大小与速度的关系,应让质量相同的钢球,从同一斜面__________(选填“相同高度”或“不同高度”)由静止滚下。实验现象表明:当质量一定时,钢球速度越大,动能越__________。这个结论可用于解释汽车__________(选填“超速”或“超载”)带来的危害。
不同高度
大
超速
(4)实验装置中,如果水平面光滑,能否完成本实验的探究内容 并说明理由。
不能。木块将做匀速直线运动,无法停下来。
15.(2021·眉山)改革开放以来,我国人民的生活水平不断提高,汽车已成为多数人的代步工具。某品牌国产汽车以72 km/h的速度在平直公路上匀速行驶100 km,消耗了6 L汽油,汽车发动机的功率为12 kW。已知:汽油的热值为q=4.6×107 J/kg,汽油的密度为ρ=0.7×。求该汽车匀速行驶100 km的过程中:
(1)消耗汽油的质量;
(2)发动机所做的功;
(3)发动机的效率(百分号前保留整数)。
课后训练
1.(2022·齐齐哈尔)如图所示,人沿水平方向推水平地面上的箱子,但没有推动。下列说法正确的是 ( )
A.人对箱子的推力没有做功
B.箱子对地面的压力和地面对箱子的支持力是一对平衡力
C.箱子受到的重力和地面对箱子的支持力是相互作用力
D.人对箱子的推力小于地面对箱子的摩擦力
A
2.(2022·北京)如图所示的是“神舟十三号”载人飞船返回舱返回地面时的情景。打开降落伞后,若返回舱在一段时间内的运动可看作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
A
3.(2022·百色)北京时间2022年6月5日10时44分,“神舟十四号”载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射。关于飞船在离地加速升空过程中能量的变化,下列说法正确的是 ( )
A.动能增大,势能增大,机械能增大
B.动能增大,势能不变,机械能增大
C.动能增大,势能减小,机械能不变
D.动能减小,势能增大,机械能不变
A
4.(2022·海南)2022年4月16日,“神舟十三号”载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。返回舱在减速下降过程中 ( )
A.动能增加 B.重力势能增加
C.机械能增加 D.机械能减少
D
5.(2022·上海)瀑布从高峰倾泻而下,驱动发动机转动发电,在此过程中,能量转化的顺序为 ( )
A.动能→重力势能→电能
B.重力势能→动能→电能
C.电能→重力势能→动能
D.重力势能→电能→动能
B
6.(2022·安徽)如图所示,在2022年北京冬奥会开幕式上,质量约为3 t的奥运五环缓缓升起。若将升起过程看成匀速直线运动,则该过程中奥运五环的 ( )
A.重力势能不变 B.动能增大
C.机械能不变 D.机械能增大
D
7.(2022·河北)2022年5月14日,一架国产C919大飞机(如图所示)从浦东机场起飞,经过3个多小时的飞行后安全降落,这标志着即将交付的首架C919大飞机首飞试验成功。下列说法正确的是 ( )
A.飞机在升空过程中,飞行员的重力势能逐渐增大
B.飞机从起飞到安全降落的整个过程中,飞行员的
动能一直保持不变
C.飞机从起飞到安全降落的整个过程中,飞机的机械能一直保持不变
D.飞机降落后,在水平道上滑行过程中,飞机的动能转化为重力势能
A
8.(2022·毕节)如图甲所示的是“测量水平运动物体所受滑动摩擦力”的实验装置图,小宇用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,弹簧测力计的示数与时间的关系图象如图乙所示,木块在0—1 s做加速运动,在1—3 s以速度0.2 m/s做匀速直线运动。
(1)在0—1 s内木块受到的滑动摩擦力为__________ N。
(2)在1—3 s内,拉力的功率为_______ W。
(3)3 s钟后,木块不受拉力,也不会立即停止
运动,是因为木块具有__________。
0.5
0.1
惯性
9.(2022·齐齐哈尔)如图甲所示,放在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的关系如图乙所示;当水平推力为F2时,物体运动的速度与时间的关系如图丙所示,则F1__________F2。若两次推力的功率分别为P1、P2,则P1__________P2。(均选填“大于”“小于”或“等于”)
等于
小于
10.(2022·江西)如图所示,是北京冬奥会钢架雪车比赛场景。运动员在钢架雪车上,沿冰道从山坡上快速滑降,__________转化为动能;在此过程中,运动员相对于__________是运动的。
重力势能
冰道(或山坡)
11.(2022·天津)如图所示,在做“研究影响滑动摩擦力大小的因素”实验时,用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿水平长木板匀速滑动了0.5 m,弹簧测力计的示数为4 N。该过程中,木块所受的摩擦力为__________ N,拉力做功为__________ J。
4
2
12.(2022·广东)如图甲所示,过山车从A点出发,先后经过B、C、D、E点。图乙是过山车在B、C、D、E点的动能和重力势能大小的示意图,则过山车的动能在__________点最大,B点重力势能的大小__________E点动能的大小。在这个过程中,过山车的机械能是__________(选填“变化”或“不变”)的。
C
等于
变化
13.(2022·重庆A)“共建卫生城市,构建美好家园。”如图所示的是“雾炮车”喷洒水雾以减少扬尘的情景。某次喷洒完后,该车在4×103 N的牵引力作用下,匀速通过200 m的平直道路用时20 s。求:
(1)此过程中该车的速度;
(2)此过程中该车牵引力的功率。
14.(2022·广东)如图所示的某智能机器人的质量为80 kg,其轮子与水平地面接触的总面积为5×10-4 m2。在水平地面上工作时,该机器人匀速直线移动的速度为1 m/s,所受阻力是机器人重力的0.05倍。求:(g=10 N/kg)
(1)机器人对水平地面的压强;
(2)机器人在水平地面上匀速直线移动时的牵引力;
(3)机器人在水平地面上匀速直线移动30 s,此过程中牵引力做的功。
15.(2022·齐齐哈尔)如图所示的是我国研发生产的某型号航拍无人机。无人机起飞前,放在地面上要确保四脚着地。启动后,利用遥控器可对它进行控制。无人机的参数如下表:
机身总质量/kg 3.6 四脚着地总面积/cm2 12
电池充满电后储存的电能/J 108 000 最大水平速度 /(m·s-1) 6
机身尺寸/mm 400×300×200 最大上升速度 /(m·s-1) 1.5
求:(g取10 N/kg)
(1)无人机所受重力是多少
(2)无人机启动前,四脚着地静止停放在水平地面上,此时无人机对地面的压强是多少
(3)无人机以最大上升速度匀速竖直升高30 m,要飞行多长时间
(4)无人机从50 m高空降落到地面,重力做功是多少
16.(2022·怀化)2022年北京冬奥会示范运营1 000多辆氢燃料电池车(如图所示),该车的排放物是水,不产生任何污染物,是当前世界新能源汽车重要的发展方向。假设某国产氢燃料电池车总质量为5×103 kg,在某次测试中该车匀速行驶时受到的阻力是车重的0.02倍,在0.5 h内行驶了28 km的路程,消耗的氢能源为0.4 kg(不考虑氢能源燃料消耗对车质量的影响)。求该测试过程中氢燃料电池车:(已知q氢=1.4×108 J/kg,g取10 N/kg)
(1)行驶的平均速度为多少千米每小时
(2)牵引力做的功;
(3)氢能源燃烧释放的能量转化为机械能的效率。

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