广东省2022年中考物理总复习学案-第七讲　功和机械能.docx

第七讲功和机械能物理课程标准对本讲的要求是：1结合实例，认识功的概念。知道做功的过程就是能量转化或转移的过程。2知道机械功和功率。用生活中的实例说明机械功和功率的含义。3知道动能、势能和机械能。通过实验，了解动能和势能的相互转化。举例说明机械能和其他形式能量的相互转化。根据课程标准的要求，本讲将从功和功率、机械能及其转化两个方面进行复习。近三年广东中考考情分析年份题型题号分值考点2021填空T102机械能的守恒T141有用功的计算2020计算T192功的计算2019填空T83动能和重力势能大小的判断注意：功和功率的计算通常会和其他知识点综合起来考查。考点一、功和功率1功的计算：(1)功的两个必要因素分别是：_作用在物体上的力_、_物体沿力的方向移动一段距离_。(2)功的计算公式是_WFs_，单位是_焦或J_。2功率的定义：_功与做功所用时间之比_；功率描述的是_物体做功的快慢_，公式是_P_，单位是_瓦特(或W)_。功率还有一个公式是PFv，你知道它是怎样推导出来的吗？_PFv_。【例1】下列情况中，力对物体做了功的是(A)A用力把物理课本从地上捡起来B用力推课桌，课桌没动C举重运动员用力将杠铃举在空中不动D吊车吊着钢板水平匀速移动10 m，钢绳对钢板的拉力E物体在光滑水平面上匀速前进F用100 N竖直向上的力提着物体沿水平方向走了20 mG踢球后，足球在水平地面上滚动了20 m 要判断力对物体是否做了功，就要紧紧抓住做功的两个必要因素：首先要判断是否有力作用在物体上，如果有，力的方向是怎样的，然后再判断物体是否沿着力的方向移动了一段距离。【例2】判断正误(错误的请改正)(1)物体做功越多，功率越大。_做功时间相同时，物体做功越多，功率越大。_(2)物体做功时间越短，功率越大。_物体做一样多的功时，做功时间越短，功率越大。_(3)物体做功越快，功率越大。_正确_(4)物体做功时间越长，做功越多。_功率相同时，物体做功的时间越长，做功越多。_【例3】(2020·广州中考)装有水的容器在大小为10 N的拉力F作用下运动，图1为容器三段运动的示意图，F的方向始终沿着容器运动方向，OP段、MN段为水平地面。在MN段容器中的水少于OP段，容器在OP段、MN段的速度时间图象和QR段的路程时间图象如图2所示。(1)求F在OP段做的功_40_J_；(2)求F在QR段的功率_5_W_；(3)容器在OP段和MN段受到的摩擦力分別为1、2，则1_2(选填“>”“”或“<”)。1(2021·常德中考)下面四幅图中所描述的力，对物体做了功的是(A)2下列单位中不是功率单位的是(C)AkW BW CkW·h DJ/s3骑着一辆普通自行车，在平直公路上匀速行驶，若人和车所受的阻力为20 N，则通常情况下，骑车人消耗的功率最接近于(C)A1 W B10 W C100 W D1 000 W4(2021·岳阳中考)小明两次分别用时60s、40s把同一捆书从一楼匀速搬上三楼，比较两次搬书过程对书做功和做功的功率，判断正确的是(B)A用时少的做功多 B用时少的做功功率大 C用时多的做功多 D用时多的做功功率大5(2021·安徽中考) 如图所示，小明在单杠上做引体向上运动，每次引体向上身体上升的高度为握拳时手臂的长度。已知小明的体重为500 N，握拳时手臂的长度为0.6 m，完成4次引体向上所用的时间为10 s。求：(1)小明完成1次引体向上所做的功；(2)10 s内小明做引体向上的功率。解：(1)小明完成1次引体向上所做的功：WGh500 N×0.6 m300 J(2)10 s内小明做引体向上的功率：P120 W6.(2021·宁波中考)如图所示是世界上第一艘飞艇，它是由法国工程师吉法尔于1852年制造的。这艘飞艇的气囊充满氢气后，长44 m，直径为11.9 m，体积为2 100 m3，形状像一个巨大的橄榄。这年的9月24日，吉法尔乘坐该飞艇从巴黎的马戏场出发，用一台2.2 kW的蒸汽机带动螺旋桨，以8 km/h的速度，飞行了28 km。(1)飞艇的气囊形状像一个橄榄，在前进过程中可以减小_空气阻力_。(2)充满氢气后气囊受到的浮力是多少？(空气密度取1.29 kg/m3)(3)这次飞行，飞行所需时间、蒸汽机做的功及飞行时受到的平均阻力各为多少？【解析】(1)飞艇的气囊形状像一个橄榄，在前进过程中可以减小空气阻力；(2)充满氢气后气囊受到的浮力：F浮空气gV排1.29 kg/m3×10 N/kg×2 100 m327 090 N；(3)由v可得，飞行所需时间：t3.5 h；蒸汽机做的功：WPt2.2×103 W×3.5×3 600 s2.772×107 J；飞艇飞行时，受到的阻力与牵引力是一对平衡力，则由WFs可得，飞行时受到的平均阻力：fF990 N。答案：(1)空气阻力(2)充满氢气后气囊受到的浮力是27 090 N(3)这次飞行，飞行所需时间为3.5 h蒸汽机做的功为2.772×107 J飞行时受到的平均阻力为990 N考点二、机械能及其转化1机械能2两种能量相互转化的过程中，一定伴随着其中一种能量的减小和另外一种能量的增加，如果没有发生能量损耗，减小部分的能量必定等于增加部分的能量。【例4】(2021·安徽中考)如图所示为游乐场中在竖直面内转动的摩天轮，小红乘坐该摩天轮时速度大小不变，则她从最低点上升到最高点的过程中(C)A动能减小 B重力势能不变 C机械能增大 D机械能不变【例5】(2020·南京中考)如图所示是荡秋千的简化模型。摆球从A点由静止释放，到达D点后返回，B、C两点等高，下列说法正确的是(C)A球在B、C两点的动能相等 B球在A、D两点的机械能相等C球从B点到O点的过程中机械能减少 D球从O点到C点的过程中重力势能减少 如果只有机械能内部的相互转化，即只有动能和势能之间的转化，则机械能守恒；如果机械能转化为其他形式的能，则机械能发生改变。【例6】(2021·泰安中考)在蹦床比赛中，运动员从高处落到蹦床上又被弹起，该过程中有关机械能及其转化的说法正确的是(C)A运动员上升到最高点时重力势能为零B运动员下降过程中机械能增大C运动员从高处下落到蹦床前，重力势能转化为动能D运动员弹离蹦床后，上升的过程中，弹性势能转化为动能【例7】(2019·广州中考)运动员从高空竖直向下跳伞，人(包括装备)的质量为80 kg。只考虑人受到的重力和空气阻力，下落时的速度时间图象如图所示。(1)人在前50 s内下落了2 100 m，求这段时间内人的平均速度。(2)人在前30 s内下落了1 500 m，求这段时间内人所受重力做的功和功率(g取10 N/kg)。(3)从第10 s到第30 s这个过程中，人的动能、重力势能、机械能是如何变化的？(4)人在第30 s时所受空气阻力_等于_(选填“大于”“等于”或“小于”)第50 s时所受空气阻力。【解析】(1)人在前50 s内的平均速度：v42 m/s；(2)人(包括装备)的重力：Gmg80 kg×10 N/kg800 N，人在前30 s内所受重力做的功：WGh800 N×1 500 m1.2×106 J，人在前30 s内所受重力做的功率：P4×104 W；(3)由题图知10 s到30 s人的速度先增加后不变，动能也是先增加再不变，高度一直减小，重力势能也一直减小，由于空气阻力的影响，机械能会转化为内能，所以机械能减小；(4)由题图知，在第30 s时和第50 s时人都做匀速运动，阻力和重力都是平衡力，重力不变，则阻力不变，即人在第30 s 时所受空气阻力等于第50 s时所受空气阻力。答案：(1)42 m/s(2)1.2×106 J4×104 W(3)人的动能先增加后不变、重力势能一直减小、机械能减小(4)等于1(2021·泸州中考)2021年泸州市中考体育考试增加了排球垫球项目，方法是用手臂将排球垫向墙壁，反弹回来后又重复垫球，如图所示为垫球过程示意图。下列说法中正确的是(C)A.垫排球时，排球离开手臂上升过程中，手臂依然在对排球做功B排球从墙壁弹回手臂过程中，重力势能越来越大C排球撞击墙壁后反弹回来，说明力可以改变物体的运动状态D手臂垫球时，手对球的力大于球对手的力2.(2020·牡丹江中考)现代农业利用喷药无人机喷洒农药，安全又高效。如图所示，喷药无人机在农田上方沿水平方向匀速飞行，同时均匀喷洒农药。此过程中，喷药无人机的(C)A升力大于重力 B空气阻力和重力是一对平衡力C动能减小、重力势能减小 D动能不变、重力势能减小3.(2019·深圳中考)如图所示，弧形轨道ab段光滑，bc段粗糙，小球从a点经最低点b运动至c点。下列分析正确的是(B)A从a到b的过程中，小球动能转化为重力势能B经过b点时，小球动能最大C从b到c的过程中，小球动能增大 D从a到c的过程中，小球机械能守恒4(2020·舟山中考)乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，若不计空气阻力，则落到水平桌面时三者的速度大小关系是(D)Ava>vb>vc Bvb>vc>va Cva>vc>vb Dvavbvc5.如图所示的四个实例中，机械能正在减小的是(A)A.甲图中，匀速下降的热气球 B乙图中，起飞的飞机C丙图中，蓄势待发的火箭 D丁图中，在同一高度匀速飞行的飞艇6.(2021·自贡中考)一位摄影爱好者采用在同一张底片上多次曝光的方法，拍摄了极限跳伞运动员从悬崖跳下的过程。从运动员离开悬崖时开始，每隔0.3 s曝光一次，得到了一张记录运动员在打开降落伞之前的一段下落情况的照片，如图所示。已知运动员从a点到d点可视为沿竖直方向运动，通过ab，bc和cd的时间间隔均为0.6 s，空气阻力不能忽略。对于运动员从a点到d点的下落过程，下列分析中正确的是(C)A运动员下落过程中的速度大小保持不变B运动员所受的重力在ab段所做的功等于在cd段所做的功C运动员所受的重力在ab段做功比在cd段做功慢D运动员下落过程中减少的重力势能全部转化为动能 探究物体的动能跟哪些因素有关实验名称有关考点实验装置探究物体的动能跟哪些因素有关1.实验方法：控制变量法、转换法。2判断钢球动能大小的方法：让钢球撞到木块上，比较木块被撞开的距离，木块被撞开的距离越远，则钢球具有的动能就越大。3让质量不同的钢球从斜面的相同高度处由静止自由下滑的目的是：保证钢球到达水平面时的速度相等。4让同一个钢球从同一斜面的不同高度开始自由滑下的目的是：改变钢球撞击木块时的速度。5实验过程中，如果木块被撞开的距离超过了水平面的长度，应该适当降低钢球在斜面上开始下滑的高度。实验器材：不同质量的钢球、斜槽、木块【示范案例】如图，小明所在的小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让小球从同一斜面某处由静止释放，撞击同一水平面上的同一木块，木块移动一段距离后停止。(1)实验中，探究的动能是指_B_。A小球在斜面上的动能 B小球撞击木块时的动能C小球撞击木块后的动能 D木块被小球撞击的动能(2)实验中是通过观察木块被撞击后所移动的距离来比较小球动能的大小。木块被撞击后移动的距离越大，表明撞击它的物体_动能_越大。这种研究问题的方法是_转换法_。(3)让不同质量的两个小球分别从斜面同一高度2h由静止滚下的目的是使两球到达水平面时具有相同的_速度_，这是为了探究动能的大小与_质量_的关系。(4)小球滚下斜面的过程中，它的_重力势_能转化为动能。(5)分析比较_甲、乙_两次实验，可探究出的结论是：质量相同的物体，速度越大，动能越大。(6)分析比较_甲、丙_两次实验，可探究出的结论是：速度相同的物体，质量越大，动能越大，这个结论可用于解释汽车_超载_(选填“超速”或“超载”)带来的危害。(7)若斜面光滑，小球从斜面由静止滑下碰撞木块后，木块在水平面上滑动一段距离后停下来。增大斜面的倾角，仍让小球从同一高度处由静止滑下，如图丁所示；则木块在水平面上移动的距离_不变_(选填“变大”“不变”或“变小”)(不计空气阻力)。(8)撞击木块后，小球在水平面上不能立即停下，是因为小球具有_惯性_，木块最终停下来，是由于受到_摩擦力_，如果水平面光滑，则_不能_(选填“能”或“不能”)完成本实验。(9)善于动脑的小明设计了如图戊所示的方案：用同一个小球两次将同一弹簧压缩到不同程度，两次实验弹簧具有的弹性势能_不同_(选填“相同”或“不同”)，放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的木块时的速度也不同，从而验证了动能与速度的关系。接着让质量不同的两个小球两次将同一弹簧压缩到相同程度，放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的木块，这样做_不能_(选填“能”或“不能”)验证动能与质量的关系。小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，他用质量不同的两个钢球m和M(M的质量大于m)，分别从不同的高度h和H(H> h)静止开始滚下，观察木块B被撞击后移动的距离，实验过程如图所示。(1)小明通过观察木块B移动的距离长短，来判断钢球动能的大小，这种研究方法是_转换法_(选填“控制变量法”或“转换法”)。若水平面绝对光滑，本实验将_不能_(选填“能”或“不能”)达到探究目的。(2)由甲、乙两图可得实验结论：物体的动能大小与_速度_有关。(3)小明根据甲、丙两图得出结论：物体的动能大小与质量有关，他的看法是否正确？_错误_(选填“正确”或“错误”)，理由是：_没有控制速度一定_。(4)另一同学用如图所示的方法探究动能的大小与速度的关系，他将相同质量的小球从不同高度(h2>h1)由静止开始释放，通过观察木块在铁板和毛巾上滑行的距离来判断钢球动能的大小，这种方法是_错误的_(选填“正确的”或“错误的”)。1(2017·广东中考)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(D)AW1W211 BW1W223 CP1P211 DP1P2232(2021·广东中考节选)用图甲的滑轮组提升重200 N的物体，已知拉力F为80 N，不计绳重和摩擦。物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，动滑轮重为_40_N，3 s内对物体做的有用功为_300_J。3.(2019·广东中考)如图所示，用细线系住小球悬挂在O点，将小球拉到A点从静止释放，从A点经过B点运动到C点的过程中，小球的重力势能先变小后_变大_，动能先_变大_后_变小_。(均选填“变大”“变小”或“不变”)4(2017·广东中考)火箭加速升空过程中，对于火箭搭载的卫星来说，动能_增大(增加或变大)_，重力势能_增大(增加或变大)_，卫星的机械能是由火箭燃料的_化学_能转化而来的。5(2016·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，木块沿水平面向右运动直至停止。(1)实验中是通过观察_木块移动的距离远近_来判断钢球的动能大小。(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_速度_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_质量_的关系。(4)木块最终会停下来的主要原因是_受到阻力(或摩擦力)的作用_，在此过程中木块通过_做功_的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_一直做匀速直线运动_。6(2020·广东中考)某轿车在平直公路上行驶的45 s内，其速度v与时间t、动力F与时间t的关系图象分别如图甲、乙所示。已知前10 s轿车运动的路程为100 m。(g取10 N/kg)求：(1)前10 s轿车运动的平均速度；(2)轿车在匀速直线运动阶段通过的路程；(3)动力F做的总功。解：(1)前10 s轿车运动的平均速度：v110 m/s。(2)根据v可知，轿车在匀速直线运动阶段通过的路程：s2v2t220 m/s×(45 s10 s)700 m。(3)动力F做的总功：WW1W2F1s1F2s24 000 N×100 m1 000 N×700 m1.1×106 J。7(2017·广东中考)常用机器人潜入水下打捞沉船上的物体(水1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)(1)机器人在水下用竖直向上的力举着体积为0.03 m3、密度为2.5×103 kg/m3的实心物体静止不动，该力的大小是多少？(2)若机器人在水下30 m处将该物体匀速竖直向上运至水面需时间150 s，物体竖直上升所需要的动力F与物体运动速度v的关系如图所示，求：物体上升的速度是多少？这个过程动力F对物体做了多少功？解：(1)F浮水gV排1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.03 m3300 NG物物gV物2.5×103 kg/m3×10 N/kg×0.03 m3750 NFG物F浮750 N300 N450 N(2)v0.2 m/s由图象可知F500 NWFs500 N×30 m15 000 J8.(2016·广东中考)小明骑车在某段平直的水平路面上由静止开始运动，共用时12 s。小明重450 N，自行车重250 N，轮子与地面的总接触面积是2×103 m2。图1是速度v随时间t变化的关系图象，小明在t7 s时刚好到达这段路程的中点。图2是动力F随时间t变化的关系图象。(1)请问小明骑自行车在水平地面行驶时，对地面的压强为多大？(2)在712 s内，自行车所受的摩擦阻力是多少？自行车克服摩擦阻力做了多少功？此时功率是多少？(3)自行车在07 s内的平均速度是多少？(保留小数点后两位)解：(1)水平地面受到的压力FG人G车450 N250 N700 N地面受到的压强p3.5×105 Pa(2)712 s内，自行车做匀速直线运动，所以fF30 N，所以自行车克服摩擦阻力做功Wfs30 N×30 m900 J功率Pfv30 N×6 m/s180 W(3)平均速度v4.29 m/s9(2018·广东中考)阅读下列短文，回答问题。“天舟一号”与“天宫二号”成功对接我国自主研制的“天宫二号”空间实验室已于2016年9月15日发射成功，“天宫二号”在距地面高度380 km的圆形轨道上绕地球匀速运行，绕地球一圈的运行时间是90分钟，“天舟一号”货运飞船于2017年4月20日由长征七号火箭成功发射升空，并于2017年4月22日与“天宫二号”首次自动交会对接成功，如图1所示，为我国建立自己的空间站迈出了坚实的一步。发射“天舟一号”货运飞船的长征七号火箭的燃料由液态煤油和液氢混合构成，火箭点火起飞时，火箭内的燃料燃烧从火箭体尾部喷射出火焰几乎直击发射平台。使得发射平台核心区的温度接近3 000 ，足以熔化绝大多数金属和非金属材料，长征七号火箭发射时与其他火箭不同的是发射平台旁的“喷水降温降噪系统”，其采取的是国际上先进的喷水降温方法，如图2所示，在发射中火箭飞到5 m高以后，“喷水降温降噪系统”向箭体尾部火焰中心喷水20余秒，喷水量约为400 t，一部分的水会汽化到大气中，大部分的水则通过导流槽流走，于是大流量喷水能够带走大量的热起到降温作用，防止火箭发射台内部的仪器设备可能因高温受到影响。圆周率3，c水4.2×103 J/(kg·)(1)如图3所示，设地球半径为6 370 km，“天宫二号”空间实验室在圆形轨道上正常运行，圆形轨道的半径为_6_750_km，圆形轨道的周长为_40_500_km。“天舟一号”货运飞船成功发射及正常入轨后，与“天宫二号”空间实验室对接。对接时“天舟一号”的运行速度为_7.5_km/s。(2)长征七号火箭所搭载的“天舟一号”货运飞船在上升过程中的机械能不断_变大_(选填“变大”“变小”或“不变”)，长征七号火箭燃料的_化学_能燃烧时转化为内能。关闭Word文档返回原板块