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(共37张PPT)
第2节　机械能及其转化
第十讲
真题链接
1.（2023江西）我国无人机技术世界领先，应用广泛。如图所示，当送快递的无人机匀速下降时，它相对于地面是_________的，机械能_________（选填“变大”“变小”或“不变”）。
机械能及其转化
运动
变小
2.（2022江西）如图所示的是北京冬奥会钢架雪车比赛场景。运动员匍匐在钢架雪车上，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
3.（2019江西）如图所示，悬挂着的两个
静止的易拉罐，一个装满湿沙子，另一个
是空的。用一个较大的力推装满湿沙子的
易拉罐，使它来回摆动起来。假如易拉罐
摆动到最高位置的瞬间，绳子突然断了，则此刻易拉罐具有哪种形式的机械能？
当易拉罐摆动到最高位置时，其速度为0，易拉罐受到竖直向下的重力和绳子对其的拉力，绳子断开后，拉力变为0，易拉罐只受到竖直向下的重力。综上所述，易拉罐只具有重力势能。
4.（2017江西）如图所示的是承承在
乒乓球比赛中高抛发球时的情景。不
计空气阻力，请你回答下列问题：
（1）在乒乓球上升的过程中，乒乓球
的能量是如何转化的？其机械能如何变化？
在乒乓球上升的过程中，乒乓球的质量不变，速度变小，动能变小，同时高度升高，重力势能变大，动能转化为重力势能；机械能为动能和势能之和，因为不计空气阻力，所以机械能大小不变。
（2）乒乓球运动到最高点时是否处于平衡状态？请说明理由。
乒乓球运动到最高点时不处于平衡状态。因为乒乓球运动到最高点时，只受重力作用，合外力不为零。
5.（2015江西）探究篮球反弹性能的强弱与哪些因素有关。
【猜想与假设】
猜想一：可能与篮球的材质有关；
猜想二：可能与篮球的_________、_________有关。
【制订计划与设计实验】在探究猜想一时，我们只选择材质不同、其他因素都相同的篮球，并设计了以下实验方案。
质量
体积
方案一：其他条件都相同，用力向下拍不同的篮球，观察比较它们反弹后的高度。
方案二：其他条件都相同，使不同的篮球从同一高度自由下落，观察比较它们反弹后的高度。
方案三：其他条件都相同，使不同的篮球反弹到相同的高度，观察比较它们所需自由下落的高度。
【评估与交流】
（1）按照方案一探究，不足之处是___________________
________________________________。
（2）按照方案二探究，篮球反弹后的高度越高，反弹性能就越_________（选填“强”或“弱”）；像这种用反弹的高度来表示篮球反弹性能强弱的方法，在物理学上，我们称为_________。
　不容易控制手向下拍
篮球的力相等（合理即可）
强
转换法
（3）按照方案三探究，篮球所需自由下落的高度越高，反弹性能就越_________（选填“强”或“弱”）。
【拓展应用】类比于机械效率，我们可以用篮球反弹后的机械能与反弹前的机械能的________来描述篮球反弹性能的强弱，其值越大，反弹性能就越_________（选填“强”或“弱”）。
弱
比值
强
1.能量：一个物体能够①_________，就说这个物体具有能量。一个物体能够做的功越多，它具有的能量就越大。能量的单位是焦耳（J）。
考点扫描
动能和势能（10年6考）
做功
2.动能和势能
定义 影响因素
动能 物体由于②_________而具有的能。一切运动的物体都具有动能 a.质量；b.③_________。质量相同的物体运动的速度越大，动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，动能越大
运动
速度
定义 影响因素
重力势能 物体由于受到重力并处在一定高度而具有的能 a.④_________；b.高度。物体的质量越大，位置越高，它具有的重力势能越大
弹性势能 物体由于发生⑤___________而具有的能 弹性形变的程度。物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能越大
质量
弹性形变
1.物体具有能量，说明物体具有做功的本领，但不一定正在做功。
2.弹性势能不是只有弹簧具有，物体只要发生了弹性形变，就具有弹性势能。
机械能及其转化（10年6考）
定义 动能、重力势能和弹性势能统称为机械能
守恒 如果只有动能和势能相互转化，虽然动能、势能的大小会变化，但机械能的总和⑥________，或者说机械能是⑦_________的。
不变
守恒
转化 不计能量损失，质量不变时，能量转化情况如图所示

1.在动能和势能的相互转化过程中，如果存在摩擦阻力，则机械能会不断减小，即机械能不守恒。
2.在一定的条件下，机械能还可以与内能、电能等其他形式的能相互转化。
1.物理观念 （2023吉安吉州区一模）若卫星沿椭圆形轨道绕地球运行，从近地点向远地点运行的过程中，其动能_________（选填“变大”“变小”或“不变”）。若卫星绕地球做匀速圆周运动，则卫星受___________（选填“平衡力”或“非平衡力”）。
考向聚焦
变小
非平衡力
2.科学思维 （2023株洲）投出的铅球在空中飞行，它在整个运动过程中的动能Ek与距离地面的高度h的关系如图所示。已知铅球出手时的高度为2m，铅球落到地面时的重力势能为零，不计空气阻力。由图可知，铅球出手时的重力
势能为（　　）
A.80J B.100J
C.180J D.280J
A
首先分析影响动能、势能大小的因素如何变化，抓住转化的特点，即被转化的能量是减少的，转化的能量是增加的，从而确定能量的转化方向。注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和补充。如果除重力和弹力外，没有其他外力做功，即没有其他形式的能量补充或没有能量损失，此过程中机械能守恒。如果存在能量的补充或损失，则机械能是不守恒的。
重难突破
机械能的转化与守恒
（2023凉山）如图所示，从A点沿水平桌面自由滚落的小球的运动轨迹如虚线所示，C、F两点等高，D为球与水平地面的接触点，不计空气阻力。下列说法不正确的是
（　　）
A.小球在C点的机械能等于在F点的机械能
B.小球在C点的动能大于在F点的动能
C.小球从E点到F点的过程中，机械能不变
D.小球从D点离开地面到达E点的过程中，动能转化为重力势能
A
（2023景德镇一模）蹦极是
年轻人非常喜爱的一项极限运动。如图所示，
运动员从O点自由下落，到A点处弹性绳自然
伸直，到B点处运动员受到的重力与弹性绳对
运动员的拉力大小相等，C点是蹦极运动员到
达的最低点。忽略空气阻力，运动员在下落的整个过程中，到达_________点时动能最大，最终，运动员的重力势能转化为弹性绳的_________能。
B
弹性势
实验　探究物体的动能与哪些因素有关（10年未考）

【设计并进行实验】
1.实验装置（如图所示）
实验探究
2.实验器材及作用
（1）斜面，其作用是使小球具有速度并控制速度的大小。
（2）水平面，其作用是使小球在竖直方向上受到的重力和支持力相互平衡，在水平方向上只受摩擦力。
3.实验操作
（1）将小球从斜面上高h1处由静止开始释放，小球碰到木块后，将木块撞出一段距离，用刻度尺测出木块移动的距离s1。
（2）将同一小球从斜面上高h2（h2＜h1）处由静止开始释放，小球碰到木块后，将木块撞出一段距离，测出木块移动的距离s2。
（3）将质量不同的小球从斜面上高h1处由静止开始释放，小球碰到木块后，将木块撞出一段距离，测出木块移动的距离s3。
4.实验方法
（1）转换法：通过水平面上木块移动的距离来反映物体动能的大小，移动距离越远，表示物体的动能越大。
（2）控制变量法：
①探究物体动能的大小与质量的关系：控制质量不同的两个小球从同一位置由静止滚下，使质量不同的两个小球在撞击水平面上的木块时的速度相同。
②探究物体动能的大小与速度的关系：控制同一小球从不同位置由静止滚下，使小球在撞击水平面上的木块时的速度不同。
【分析论证】通过比较几次实验中小球将木块撞开距离的远近，可得出小球动能的大小关系。撞开的距离越远，小球对木块做的功越多，小球的动能越大。
【探究结论】物体动能的大小与物体的质量和运动速度有关。质量相同的物体，运动速度越大，动能就越大；运动速度相同的物体，质量越大，动能就越大。
【交流与反思】
1.小球在水平面上不能立即停下来，是因为小球具有惯性，木块在水平面上最终停下来，是因为受到阻力作用，此过程中能量的转化是动能转化为内能。
2.科学推理：若水平面绝对光滑，则木块一直做匀速直线运动，将不能达到探究目的。
3.超速、超载问题的判断：超速时，质量不变，速度较大，动能较大；超载时，速度不变，质量较大，动能较大。
小明和小红在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中，让小球从斜槽上一定高度的位置滚下，在水平面上运动，撞击木块C并将C推动一段距离，通过推动距离的大小来反映动能大小。
（1）实验中探究的动能是指_________。
A.小球撞击木块时的动能
B.小球撞击木块后的动能
C.木块被小球撞击后的动能
A
（2）图甲为小明两次实验的示意图，小球的质量mA＞mB，高度hA＞hB，距离sA＞sB。他由此得出“物体的质量越大，动能越大”的结论。他的实验方法________（选填“正确”或“错误”）。理由是____________________ 　____________________。
（3）小红让小球A分别从同一斜面的不同高度由静止自由滚下，撞击木块。这是为了探究物体动能与________的关系。
错误
没有控制小球到达水平
面时的速度相同
速度
（4）【交流与反思】①木块从被撞击后开始运动到停下的过程中，机械能逐渐_________（选填“增大”或“减小”）。若水平面绝对光滑，本实验将_________（选填“能”或“不能”）达到探究目的。
②实验中通过比较_________________来判断小球动能的大小，这里运用的研究方法是_________（选填“转换法”或“控制变量法”）。
减小
不能
木块移动的距离
转换法
（5）【拓展实验】①小明还做了以下实验。根据乙、丙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车________（选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因。
超载
②分析乙、丁两图的实验现象，可以初步得到的结论是：_______________________________________。
③用此实验装置探究阻力对物体运动的影响，必须增加的器材是_________。
A.倾斜程度不同的斜面
B.粗糙程度不同的水平面
C.质量不同的小球
质量相同时，物体的速度越大，动能越大　
B
④如图戊所示，小红觉得利用质量不同的小球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块，能探究小球的动能大小与质量的关系。如图己所示，小明觉得将质量不同的小球从同一高度由静止释放，撞击同一木块，也能探究小球的动能大小与质量的关系。________（选填“小明”或“小红”）的设计方案不可行。如果用该方案，你将观察到的现象是______________________。
小红
木块移动的距离相同(共22张PPT)
第1节　功和功率
第十讲
课标要求
真题链接
1.（2017江西节选）如图所示的是台球比赛中球杆击球后
两球相撞的场景。台球在桌面上滚动的过程中，球杆对台
球_________（选填“做功”或“不做功”）。
判断物体是否做功
不做功
2.（2022江西节选）如图所示的是某同
学陪奶奶去超市买的一桶食用油，奶奶
说这桶里的油有10斤。已知食用油的密
度为0.92×103kg/m3，1L＝1dm3。该同
学提着这桶油在水平路面上走了10m。
求此过程中拉力对油做的功。
解：该同学提着油在水平路面上走了10m，但油在拉力方向上没有移动距离，所以此过程中拉力对油做的功为W＝0J。
功和功率的计算
3.（2019江西）如图所示的是根据王爷爷驾驶汽车在某段平直高速公路上行驶时记录的数据，描绘出的s－t图像。
（1）求20～40min内汽车的速度。
解：在20～50min内，图像是一条斜线，说明汽车在这个时间段内做匀速直线运动，则在20～40min内汽车的速度v1＝＝＝＝80km/h
（2）求0～50min内汽车的平均速度。
解：由图可知，0～50min内汽车的平均速度
v2＝＝＝＝96km/h
（3）已知汽车以速度v匀速行驶时间t，汽车的总重力为G，汽车匀速行驶时受到的阻力为总重力的，求汽车在这段时间内的功率。（温馨提示：本问计算结果请用字母表示）
解：由题可知，汽车做匀速直线运动，则汽车受到的牵引力F＝f＝G
汽车做的功W＝Fs＝Gvt
则功率P＝＝＝
4.（2015江西）炎热的夏天，王爷爷驾驶一辆功率为120kW的小轿车，带着家人前往井冈山休闲度假，途中在一段平直的高速公路上，以90km/h的速度匀速行驶。求在此过程中：
（1）小轿车在5min内行驶的路程。
解：由v＝可得，小轿车在5min内行驶的路程s＝vt＝90km/h×h＝7.5km
（2）小轿车受到的阻力。
解：由P＝Fv可得，小轿车受到的阻力
f＝F牵＝＝＝4800N
考点扫描
机械功（10年3考）
定义 一个力作用在物体上，且物体在这个力的方向上移动了一段距离，就说这个力对物体做了功
两个必要因素 一是①________________________；
二是② _________________________________
作用在物体上的力
物体在力的方向上通过的距离
三种不做功的情况 劳而无功：物体受到力的作用，但物体没有移动一段距离，这个力对物体没有做功
不劳无功：由于惯性而运动的物体，虽然通过了一段距离，但没有受到力的作用，这种情况没有做功
垂直无功：物体运动方向跟力的方向垂直，这种情况下虽然有力的作用，物体也通过了一段距离，但这个距离不是在力的方向上通过的距离，这个力没有做功
功的计算 功等于力与沿力的方向通过的距离的乘积。表达式：W＝③ _________
功的单位 焦耳，符号为J，1J＝1N·m
Fs
初中阶段研究力做功的几种情况：力的方向和物体运动方向一致时，力对物体做功；力的方向和物体运动方向相反时，克服这个力做功；力的方向与运动方向垂直时，力不做功；力的方向与运动方向不垂直时，力对物体做功。
功率（10年4考）
比较做功快慢的两种方法 （1）在相同时间内，④_________的做功越快；（2）做相同的功，所用时间越短的做功越快
物理意义 表示物体⑤___________的物理量
定义 在物理学中，功与⑥_________之比叫做功率
公式 P＝⑦ _________
做功越多
做功快慢
所用时间
　
推导公式 P＝＝＝Fv（适用于做匀速直线运动的物体）
单位 基本单位是瓦特，符号是W；工程技术上还常用千瓦，符号是kW
单位的换算关系 1kW＝103W，1W＝1J/s
1.科学思维 （2023绥化）如图所示，斜面长L＝5m，高h＝2m。小华用平行于斜面向上的拉力F，用时10s将重150N的物体从斜面底端匀速拉到斜面顶端，物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力恒为20N。则拉力所做的功为_________J，拉力的功率为_________W。（物体的体积不计）
考向聚焦
400
40
2.教材图片 下列四幅图中，力对物体做了功的是（　　）
D
A.推车时车未动
B.提着滑板水平前行
C.搬石头未搬起
D.用绳子提升物体
功、功率计算公式的应用：
W＝Fs＝
P＝＝＝Fv，适用于物体在力F的作用下以速度v做匀速直线运动。
重难突破
功和功率的计算
（2023内江）如图所示的是当今世界上最新研发的“侦探猎犬”超音速汽车，其最大车速能达到1.6×103km/h，创造了短期内无法超越的世界纪录。在某次测试中，该超音速汽车以1.26×103km/h的速度在水平轨道上匀速直线行驶时，汽车受到水平方向的阻力为1.8×105N。求在这次测试中：
（1）汽车受到水平方向的牵引力。
解：由题意可知，超音速汽车在水平轨道上匀速直线行驶时，处于平衡状态，受到平衡力作用，因此汽车在水平方向上受到的阻力和牵引力是一对平衡力，大小相等，则汽车受到水平方向的牵引力
F＝f＝1.8×105N
（2）汽车牵引力的功率。
解：汽车的速度v＝1.26×103km/h＝350m/s
根据P＝＝＝Fv可得，汽车牵引力的功率
P＝Fv＝1.8×105N×350m/s＝6.3×107W
（2023南昌外国语学校一模）如图甲所示，一个底面积为0.01m2，质量为3kg的正方体物体，在拉力F的作用下在水平面上做直线运动。拉力随时间变化、速度随时间变化的图像分别如图乙、丙所示。已知物体在2～4s的运动距离为2m，则物体在2～4s内受到的摩擦力为_________；在前6s内，拉力F做的功是_________。
6N
42J

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