资源简介

(共49张PPT)
第十二讲　功和机械能
云南近8年中考分析
年份 题号 题型 分值 考点
2023 7 选择 3 滑轮组相关计算
8 选择 0.75 机械能及其转化
2022 7 选择 3 滑轮组相关计算
13 填空 1 机械能及其转化
2021 5 选择 3 机械能及其转化
8 选择 3 滑轮组相关计算
2020 5 选择 0.75 机械能及其转化
8 选择 3 滑轮组相关计算
13 填空 1 功的计算
2019 11 填空 2 机械能及其转化
18 填空 2 滑轮组相关计算
2018 15 填空 2 机械能及其转化
16 填空 2 滑轮组相关计算
18 填空 2 功的计算
2017 12 填空 2 滑轮组相关计算
14 填空 2 能量的转化
2016 6 选择 3 提高滑轮组机械效率的方法
判断物体是否做功
(2023·连云港)下列有关功的说法正确的是( )
A.用力推车没有推动,人对车也做了功
B.足球在水平地面上滚动时重力对足球没有做功
C.运动员举起杠铃在空中静止不动时对杠铃做了功
D.学生背着书包在水平路面匀速前进时对书包做了功
B
[衍生子题]
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　 　功,细绳对小球的拉力　 　功。(均选填“做”或“不做”)
做
不做
某同学在同一水平面上两次水平拉动同一物体做匀速直线运动,两次物体运动的路程(s)—时间(t)图象如图所示。根据图象,下列判断正确的是( )
A.两次物体运动的速度v1B.两次物体受到的拉力F1>F2
C.两次拉力在0～6 s内对物体做的功 W1>W2
D.两次拉力在0～6 s内对物体做功的功率 P1功与功率的计算
C
[衍生子题]
1.起重机在2 min内把重为3×104 N的物体提升25 m的高度,再用
2 min使物体在水平方向平移30 m,则:
(1)起重机吊物体的钢丝绳所做的功是多少
解析:(1)提升物体过程中,起重机钢丝绳拉力克服重力做的功
W=Gh=3×104 N×25 m=7.5×105 J。
答案:(1)7.5×105 J
(2)钢丝绳4 min内对物体做功的功率是多少
答案:(2)3 125 W
2.人工智能已融入我们的生活,如图所示为某款地面清扫机器人。该机器人的重力为 30 N,在30 s内沿水平直线匀速清扫的距离为12 m,假设该机器人扫地时所受阻力为100 N。求:
(1)机器人运动的速度。
答案:(1)0.4 m/s
(2)机器人牵引力做的功。
(3)机器人牵引力做功的功率。
答案:(2)1 200 J　(3)40 W
解析:(2)机器人沿水平直线匀速清扫,则
F牵=F阻=100 N,
牵引力做的功为
W=F牵s=100 N×12 m=1 200 J。
(2023·陕西)某重物的质量为80 kg,体积为0.05 m3,则该重物的密度为　 　kg/m3,该重物放在水平地面上时,与地面的接触面积为0.025 m2,则它对地面的压强为　 　Pa。工人用如图所示的滑轮组将该重物竖直向上匀速提升5 m,用时 50 s,此过程中重物上升的速度是　 　m/s。若增大提升重物的质量,该滑轮组的机械效率将变　 　。(g取10 N/kg)
机械效率
1.6×103
3.2×104
0.1
大
(多选)小明用如图所示滑轮组将一个放在水平地面上的物体匀速拉动,物体用时2 s移动了4 m,物体重为2 000 N,运动过程中物体受到的摩擦力为450 N,绳子自由端受到的拉力F为200 N。下列说法不正确的是( )
A.绳子移动了12 m
B.该装置的有用功是8 000 J
C.拉力的功率是400 W
D.该装置的机械效率是70%
BCD
用如图(甲)所示的滑轮组从水中提升物体M,已知被提升的物体M质量为76 kg,M的体积为3×10-3 m3,在物体M未露出水面的过程中,绳子自由端的拉力F将物体M以0.5 m/s的速度匀速提升了10 m的高度,此过程中,拉力F做的功W随时间t的变化图象如图(乙)所示,不计绳重和摩擦力大小(g取10 N/kg)。下面分析不正确的是( )
A.此过程中,绳子自由端的拉力F大小为400 N
B.动滑轮重力为70 N
C.当物体M没有露出水面时,动滑轮下端挂钩上绳子的拉力为730 N
D.当物体M没有露出水面的过程中,该滑轮组提升货物的机械效率为95%
D
“两要点”求机械效率
要点一:确定有用功和总功。一般情况下克服机械本身的摩擦力或重力做的功是额外功;提升重物时克服物体重力做的功是有用功;动力对机械做的功是总功。
要点二:选择合适的公式
(2023·凉山)如图所示,从A点沿水平桌面自由滚落的小球运动轨迹如虚线所示,C、F两处等高,D为小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
机械能及其转化
A
(2023·广元改编)如图所示是某运动员在冬奥会跳台滑雪空中下落的情景,在下落过程中,运动员的重力势能逐渐　 　(选填“减小”“不变”或“增大”),重力势能转化为　 　;若该运动员质量为60 kg,在空中经1.5 s下落的竖直高度为10 m,则这段时间内该运动员的重力的功率是　 　W。(g取10 N/kg)
减小
动能
4 000
实验1 　测量滑轮组的机械效率
[实验器材]
弹簧测力计,刻度尺,滑轮组,重物,细线等
[设计与进行实验]
1.实验方法:　 　。
2.实验原理:　 　。
控制变量法
3.注意事项:弹簧测力计应沿　 　方向　 　拉动,此时拉力大小　 　弹簧测力计的示数。
4.绳子自由端移动的距离s与物体上升高度h的关系:s=nh。(n为滑轮组承担重物绳子的段数)。
竖直
匀速
等于
6.提高机械效率的方法:一是　 　机械自身重力,保持良好的润滑;二是　 　被提升物体的重力。
减小
增加
[实验结论]
同一滑轮组,吊起的重物的重力越大,滑轮组的机械效率越　 　;物重相同,用重力或数量不同的动滑轮将钩码吊起,动滑轮总重力越小,滑轮组的机械效率越　 　。
高
高
例1 在日常生活和工农业生产中,提高机械效率有着重要的意义。提高机械效率,要从研究影响机械效率的因素出发,寻求办法。
(1)为了探究影响机械效率的因素,小明选取了大小相同的滑轮,利用图(甲)和图(乙)装置进行实验,并把数据整理记录在下表中。
实验 次数 滑轮 材质 钩码 重G/N 提升 的高 度h/m 有用功 W有/J 拉力 F/N 绳端移动的距 离s/m 总功 W总/J 机械
效率η
1 铝 1 0.1 0.1 0.6 0.3 0.18 56%
2 铝 2 0.1 0.2 1.0 0.3 0.3 67%
3 铝 2 0.2 0.4 1.0 0.6 0.6 67%
4 塑料 2 0.2 0.4 0.8 0.6 0.48 83%
5 塑料 2 0.2 　　 2.1 0.2 　 　
①比较1和2两次实验发现:在所用滑轮组一定时,提升的钩码　 　,机械效率越高。
②比较3和4两次实验发现:滑轮组的机械效率还与　 　有关。
越重
动滑轮重力
③比较　 　两次实验发现:在所用滑轮组一定时,机械效率与提升钩码的高度无关。
④计算第五次实验的有用功为　 　J,总功为　 　J,机械效率为　 　,第5次实验是利用图　 　的装置完成的,判断依据是　 　。
⑤利用图(甲)的装置,把重4 N的物体用 2.5 N 的拉力迅速拉起,滑轮组的机械效率为　 　。可见如果没有刻度尺,只有弹簧测力计,也可以测量出滑轮组的机械效率。
2和3
0.4
0.42
95%
绳端移动距离s与物体提升高度h相等
53%
(乙)
(2)实验过程中边拉动弹簧测力计边读数,弹簧测力计示数不稳定,有同学认为应静止时读数。你认为他的想法　 　(选填“正确”或“不正确”),因为他没有考虑到　 　对滑轮组机械效率的影响。
(3)小明利用图(丙)装置实验发现:斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关,与物重无关。保持斜面倾斜程度不变,可以采用　 .
　的方法减小摩擦,从而提高斜面的机械效率。
不正确
摩擦力
减小接触面粗糙程度
(4)实验表明:额外功越小,总功越接近有用功,进一步推理得出:假设没有额外功,总功等于有用功;可见使用任何机械都　 　。下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是　 　。
A.焦耳定律
B.牛顿第一定律
C.阿基米德原理
D.欧姆定律
不省功
B
实验2 　探究物体的动能与哪些因素有关
[实验器材]
光滑的斜面,质量　 　的钢球,木块,刻度尺等。
[实验装置]
不同
[设计与进行实验]
1.实验方法:　 　法和　 　法。
2.判断钢球动能大小的方法是让钢球撞到木块上,比较木块被撞开的距离,木块被撞得越远,说明钢球所具有的动能越　 　。
3.比较钢球进入水平面的速度大小的方法:让钢球从斜面上不同高度处由静止滚下,高度越高,钢球进入水平面的速度越　 　。
4.实验过程中,如果木块被撞开的距离超过了水平面的长度,在现有器材的前提下,应该适当　 　钢球从斜面上开始下滑的高度。
控制变量
转换
大
大
降低
[实验结论]
1.质量相同时,速度越大的物体具有的动能越　 　。
2.速度相同时,质量越大的物体具有的动能越　 　。
3.物体的动能与物体的质量和速度有关,质量越大,速度越大,物体具有的动能就越　 　。
大
大
大
例2 为探究“动能大小的影响因素”,科学小组利用斜面、钢球、木块等器材开展了如图所示的活动。
(1)如图(甲),该实验中所探究物体的动能是指　 　(选填“小球”或“木块”)的动能。动能大小是通过　 　来显示的。
小球
木块移动距离
(2)下面的四个研究实例中也采用以上这种方法的是　 　。
A.学习电压时,我们可以通过对比水压来认识它
B.探究串联电路电阻的关系时,通过分析总电阻与各导体电阻在电路中产生的效果来认识
C.探究电功大小跟哪些因素有关时,通过小灯泡的亮度来比较电功
大小
D.探究电流与电压、电阻关系时,控制电阻(电压)不变,研究电流与电压(电阻)关系
C
(3)比较图(甲)和图(乙),可以得到的结论是　 .
　;
比较图(甲)和图(丙),得到的结论是　 .
　 。(4)本实验装置的水平面如果绝对光滑,还能得出结论吗
　 　(选填“能”或“不能”),原因:　 .
　。
(5)有同学将实验装置改进成如图(丁)所示,利用质量不同的铁球将弹簧压缩相同程度静止释放,撞击同一木块,该实验方案是否可行 答:
　 　。若他按此方案操作,他会看到的现象:　 　。
质量相同时,速度越大,动能越大
速度相同时,质量越大,动能越大
不能
木块将做匀速直线运动,无法通过移动距离来反映动能大小
不可行
木块被推出同样远
(6)由实验中钢球撞击木块做功,同学们联想到汽车撞击行人出现交通事故的情景,并猜想到交通事故的危害程度与“超载”“超速”有关。进一步探究,获得了表格内的数据:
实验序号 钢球质量m/g 钢球自由滚 下高度h/cm 木块被撞后运
动的距离s/cm
1 20 20 16
2 20 10 4
3 40 20 32
分析表格内的数据可知,利用1、3两次实验可验证危害程度与　　 .
(选填“超载”或“超速”)有关;在质量和速度两个因素中,对动能影响较大的因素是　 　。
超载
速度
1.(2021·昆明·T12·2分)采用功与时间比值的方法,得到“单位时间”内做的功,这样就方便比较做功的快慢了,这个比值叫做　 　。这种方法,实质上还是用　 　(选填“时间相同比较功”或“功相同比较时间”)来比较做功快慢的。
功、功率的相关计算
功率
时间相同比较功
2.(2018·云南·T18·2分)如图(甲)所示,张华用水平推力F推置于水平地面上的木箱,在此过程中,推力F的大小随时间t变化的情况如图
(乙)所示,木箱运动速度v的大小随时间t变化的情况如图(丙)所示,则1～3 s木箱做　 　(选填“匀速”或“变速”)运动;3～5 s 推力对木箱做的功是　 　J。
变速
400
3.(2020·云南节选·T13·1分)我国自主创新研发成功的全磁悬浮人工心脏为心衰患者带来重获新生的希望,被医学界亲切地称为“中国心”。若人工心脏推动血液流动的功率为1.6 W,则每分钟心脏对血液做功　 　J。
96
(1)“祝融号”所受的阻力。
答案:(1)54.72 N
(2)在这段时间内牵引力做的功。
(3)同一物体在地球大气中受到的浮力与它在火星大气中受到的浮力之比。
答案:(2)5 472 J
解析:(2)因为这段时间内“祝融号”做匀速直线运动
F牵=F阻=54.72 N,
W=F牵s=54.72 N×100 m=5 472 J。
5.(2021·云南·T5·3分)同学们正在进行排球训练,排球离开手后先向上运动,达到最高点后落下。下列说法正确的是( )
A.排球离开手上升过程中一直受到托力的作用
B.排球下落过程中重力势能减小,动能增大
C.排球运动到最高点时受平衡力的作用
D.排球运动过程中与空气摩擦产生热量,机械能不变
B
机械能及其转化
6.(2020·云南·T5·3分)2020年6月23日,我国完成了北斗卫星导航系统收官卫星的发射,全面建成了北斗系统。该系统通过“星间链路”——就是卫星与卫星之间的连接“对话”,为全球用户提供定位、导航、授时、全球短报文通信和国际搜救等服务。关于如图所示的情
景,下列说法正确的是( )
A.北斗卫星绕轨道从近地点向远地点运行时,动能增加,势能减少
B.星箭分离前,卫星相对于运载火箭是静止的
C.北斗卫星绕轨道运行时受到平衡力的作用
D.卫星与卫星之间的连接“对话”利用了光纤通信
B
7.(2023·云南·T8·3分)(多选)2023年3月30日,长征二号丁运载火箭将宏图一号01组卫星发射升空,该组卫星是国际上首个四星编队飞行的对地成像系统。下列说法正确的是( )
A.火箭用液态氢作燃料,因为氢的热值较大
B.火箭升空过程中,以火箭为参照物,发射台是运动的
C.卫星在绕地球运行过程中运动状态不变
D.卫星升空过程中,动能增大,重力势能不变
AB
8.(2022·云南改编·T13·1分)2021年8月5日,中国某运动员夺得东京奥运会10米跳台冠军,在下落过程中忽略空气阻力,她的重力势能转化为　 　能。
9.(2019·云南改编·T11·2分)
如图所示是滑雪运动员从山顶加速下滑训练的情境。在下滑过程中运动员的动能　 　,重力势能　 　。(均选填“减小”“增大”或“不变”)。
动
增大
减小
10.(2018·云南·T15·2分)如图所示,光滑斜面PM与水平面MN平滑连接,弹簧左端固定。小物块在斜面上从P点由静止滑向M点的过程中,机械能　 　;小物块压缩弹簧的过程中,弹簧的弹性势能　 　。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
不变
变大
11.(2016·云南·T6·3分)如图所示,使用滑轮组提升重物时,能提高机械效率的是(忽略绳重和摩擦)( )
A.改变绕绳方式
B.减小动滑轮的质量
C.减小提升重物的高度
D.减小被提升物体的质量
滑轮组机械效率的相关计算
B
12.(2023·云南·T7·3分)如图(甲)所示,用拉力F竖直向上匀速提升重720 N的货物,货物移动的距离与时间的关系如图(乙)所示。动滑轮重80 N,不计绳重和摩擦,则(　　)
A.绳子自由端移动的速度为0.5 m/s
B.拉力F为800 N
C.拉力F的功率为360 W
D.动滑轮的机械效率为90%
D
13.(2022·云南·T7·3分)如图所示,工人利用滑轮组将质量为57 kg的建筑材料匀速提升,绳子自由端移动的速度为 0.4 m/s,动滑轮的质量为3 kg,忽略绳重和摩擦(g取 10 N/kg),则( )
A.经过10 s,建筑材料被提升4 m
B.工人对绳子的拉力为300 N
C.经过10 s工人做的有用功为2 280 J
D.此过程中该滑轮组的机械效率为90%
B
14.(2021·云南·T8·3分)如图(甲)所示,用动滑轮将正方体物块从装有水的容器底部缓慢匀速提起,拉力F随提升高度h变化的关系如图
(乙)所示。物块完全离开水面后,动滑轮的机械效率为87.5%,绳重和摩擦忽略不计。下列选项正确的是( )
A.物块的棱长为0.6 m
B.动滑轮重为300 N
C.提升物块完全离开水面前,动滑轮的机械效率大于87.5%
D.将物块提升至上表面与水面相平的过程中拉力F做的功为1 650 J
D
15.(2020·云南·T8·3分)如图(甲)所示,虚线框内是由两个相同的滑轮安装成的滑轮组。利用该滑轮组提升质量为27 kg的物体所用的拉力为100 N。物体和绳子自由端的运动情况如图(乙)所示。不计绳重和摩擦,g取 10 N/kg,则( )
A.拉力的功率为50 W
B.滑轮组中动滑轮重10 N
C.该滑轮组的机械效率为90 %
D.绳子自由端移动的速度为0.5 m/s
C
16.(2019·云南·T18·2分)如图所示,工人用滑轮组将重力为600 N的建筑材料以0.3 m/s 的速度匀速竖直提升。人对绳子自由端的拉力F=375 N,滑轮组的机械效率为　 　,拉力F做功的功率为　 　W。
80%
225
17.(2018·云南·T16·2分)如图所示,用滑轮组把质量为80 kg的物体匀速提升3 m,若拉力 F=500 N,则滑轮组的机械效率为　 　,若不计绳重和摩擦,则动滑轮受到的重力为　 　N。(g取10 N/kg)
200
80%

展开更多......

收起↑