第20课时 功和功率 机械能.ppt

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1、第二篇物质科学(一)第20课时功和功率机械能一、机械能一、机械能考点考点1 1识别动能、重力势能和弹性势能识别动能、重力势能和弹性势能a a(1)动能是物体由于_而具有的能。(2)势能重力势能：物体由于_而具有的能叫做重力势能。弹性势能：物体由于_而具有的能叫做弹性势能。运动被举高弹性形变考点考点2 2知道动能大小跟质量、速度的定性关系知道动能大小跟质量、速度的定性关系a a动能的大小与物体的_及物体运动的_有关。质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越_；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越_。考点考点3 3知道重力势能大小跟质量、举高高度的定性关知道重力势能大小跟质量、举高高度的定

2、性关系系a a重力势能的大小与物体的_及物体所处的_有关。考点考点4 4知道弹性势能大小跟弹性形变的定性关系知道弹性势能大小跟弹性形变的定性关系a a弹性势能的大小跟物体的材料以及_的大小有关，弹性形变越大，物体的弹性势能就越_。质量速度大大质量高度弹性形变大考点考点5 5举例说出动能和势能的相互转化举例说出动能和势能的相互转化a a 单摆：将摆锤拉高一定的高度后放手。摆锤在向下摆动的过程中_转化为_，在摆锤摆过中点后向上摆动的过程中_转化为_。重力势能动能动能重力势能考点考点6 6描述机械能守恒的含义描述机械能守恒的含义a a动能和势能统称为_。动能和势能之间可以_。如果没有摩擦等阻力，那么

3、在势能和动能的相互转化中，机械能的_。即机械能守恒。(注意不考虑阻力)考点考点7 7利用机械能守恒解释简单的现象利用机械能守恒解释简单的现象b b1如果没有摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能总量_。2如果存在摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能的总量会减少。减少的机械能转化为摩擦产生的_能。机械能相互转化总量保持不变保持不变热1.(2015杭州)如图所示是蹦床运动员表演的情景。运动员从最低点到达最高点的过程中，运动员的动能和重力势能变化情况分别是()A动能减小，重力势能增大B.动能增大，重力势能减小C.动能先增大后减小，重力势能增大D.动能先减小后增大，重力势能减小C2.

4、(2015丽水)2015年在苏州举行的第53届世乒赛中首次使用了“40”新球，新球与“40”旧球如图甲所示。小科想比较两种球的弹性大小，做了如下实验：将两球从相同高度由静止同时释放，比较两球落到同一桌面上弹起的高度得出弹性的大小，发现很难比较两球弹起的高度，继续观察，两球在桌面上反复弹跳，发现新球停止弹跳时，旧球还在弹跳，如图乙所示。多次实验结果相同，说明旧球的弹性比新球好。(1)乒乓球下落过程中重力势能逐渐_；(2)该实验体现了转换的思想，将比较球的弹性分别转换为比较弹起的高度和_。减小弹跳时间二、机械功二、机械功考点考点8 8理解功的概念理解功的概念b b1做功的两个必要因素：_和_。2功

5、是作用于物体的力和物体在力的方向上移动的_的_。考点考点9 9知道功的单位知道功的单位a a功的单位：_，简称焦，符号是J。1焦1牛 米作用在物体上的力物体在力的方向上通过的距离距离乘积焦耳考点考点1010应用功的公式进行简单的计算应用功的公式进行简单的计算c c公式：功力距离，即_。力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。注意：物体做功的多少与物体是否做匀速直线运动、速度多大、接触面是否粗糙均无关。WFs三、功率三、功率考点考点1111说明功率的概念说明功率的概念b b(1)定义：_内做的功叫功率。(2

6、)意义：功率是用来描述物体_的物理量。考点考点1212知道功率的单位知道功率的单位a a功率的单位：_，简称瓦，符号是W。1瓦1焦/秒 单位时间做功快慢瓦特考点考点1313应用功率公式进行简单的计算应用功率公式进行简单的计算c c功率的公式：_PFv考点考点1414从能的转化来说明功率从能的转化来说明功率b b_，所以做功快慢也就是能量转化的快慢。因此，功率是表示能量转化快慢的物理量。PW/t功是能量转化的量度3.(2015自贡)下列说法中正确的是()A.用手从地面竖直提起水桶，手竖直向上的拉力对水桶做了功B.提着水桶在路面上水平向前移动一段路程，手竖直向上的拉力对水桶做了功C.抛出手的铅球在

7、空中向前运动的过程中，推力对铅球做了功D.用力推一辆汽车，汽车静止不动，推力在这个过程中对汽车做了功A4(2014玉林)一个大人和一个小孩分别将5块完全相同的砖运到二楼，如图所示，这个过程中，下列说法正确的是()A大人对砖做的功比小孩对砖做的功多B大人对砖做的功比小孩对砖做的功少C大人对砖做功的功率一定比小孩对砖做功的功率大D大人对砖做功的功率一定比小孩对砖做功的功率小C高频点高频点1 1弹性势能的大小弹性势能的大小例1(2015孝感)如图所示，电梯内一弹簧下挂一物块，当整个电梯突然向上做加速运动时，下列说法正确的是()A物块速度变大时其惯性增大B.弹簧对物块的拉力等于物块的重力C.弹簧对物块

8、的拉力等于物块对弹簧的拉力D.弹簧伸长了，弹性势能不变C【解析】A.惯性是物体保持运动状态不变的性质，与物体速度等因素无关，只与物体质量有关，质量越大的物体，惯性越大，所以物块速度变大时，其惯性不变，A说法错误，不符合题意；B.当整个电梯突然向上做加速运动时，弹簧对物块的拉力大于物块的重力，B说法错误，不符合题意；C.弹簧对物块的拉力与物块对弹簧的拉力是一对相互作用力，而相互作用力的大小相等，C说法正确，符合题意；D.弹簧的弹性势能与弹簧的材料及弹簧的长度变化量有关，对于同一弹簧，弹簧的长度变化量越大，弹簧的弹性势能越大，D说法错误，不符合题意；故答案选C。1(2014杭州)用手将一重为G的铁

9、球缓慢放在一弹簧上，放手后，铁球从A位置开始向下运动，到达B位置速度达到最大，到达C位置小球的速度变为零。已知AC间的高度差为h，则从A位置到C位置铁球的重力做功是_；在此过程中弹簧的弹性势能增加量为_。B位置到C位置的过程中铁球所受的重力_(填“大于”、“小于”或“等于”)弹簧所施加的弹力。(整个过程中不计能量损耗)GhGh小于高频点高频点2 2动能势能的相互转化动能势能的相互转化例2(2015德州)某运动员做蹦极运动，如图甲所示，从高处O点开始下落，A点是弹性绳的自由长度，在B点运动员所受弹力恰好等于重力，C点是第一次下落到达的最低点。运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图乙所

10、示(蹦极过程视为在竖直方向的运动)。下列判断正确的是()AA从A点到B点过程中运动员加速下落B.从B点到C点过程中运动员重力势能增大C.t0时刻运动员动能最大D.运动员重力大小等于F0 【解析】从A到B，绳子伸长，绳子的拉力不断变大，拉力小于重力的过程中，合力向下，故加速度也向下，A正确；从B点到C点过程中相对地面的距离一直在减小，故重力势能减小，B错误；t0时刻弹性绳弹力最大，形变最大，运动员达到最低点，速度为0，动能最小，故C错误；由图乙可知运动员的重力小于F0，故D错误。2如图所示的是运动员在铅球比赛中的场景。铅球离手后，在空中飞行过程中动能Ek随时间t变化的曲线最接近的是()A【解析】

11、由于铅球离手后上升到一定高度再下落，在铅球上升过程中动能减小，到最高点时动能最小，但不会不存在动能，下落过程中动能增加。高频点高频点3 3功、功率的简单计算功、功率的简单计算例3(2014益阳)电梯的简化模型如图甲所示，考虑安全、舒适、省时等因素，电梯速度要经过增大、不变和减小的过程。这一过程是通过改变拉力大小来实现的。某次上升过程中电梯所受拉力F随上升高度h变化的图像如图乙所示。这个过程用时1分钟，求这个过程中：(1)电梯上升的平均速度；(2)拉力做的功；(3)拉力做功的功率。【答案】(1)0.8m/s(2)9.6105J(3)1.6104W【解析】(1)电梯上升的高度h48m，用时t60s

12、，电梯上升的平均速度：(2)拉力在04m做的功：W1F1h12.5104N4m1.0105J，拉力在444m做的功：W2F2h22.0104N40m8.0105J，拉力在4448m做的功：W3F3h31.5104N4m0.6105J，所以，上升过程拉力做的功：WW1W2W31.0105J8.0105J0.6105J9.6105J；(3)拉力做功的功率：3学校新近买了30套总质量为300千克的实验器材，每套一箱。实验员需要把这批实验器材搬运到15米高的实验室。(1)该实验员在搬运中，对实验器材总共做功_焦；44100(2)假设他身体可以向外提供的功率P与所搬运物体的质量m的关系如图所示，每次他搬

13、起箱子、放下箱子和下楼的时间t与所搬运物体的质量m关系如表所示，那么他搬完全部箱子，且回到开始搬运处，所用最短时间为_秒(计算结果精确到0.1)。1501.8搬运质量m/kg102030时间t/s406070【解析】(1)知道实验器材的总质量，利用重力公式求受到的重力，又知道上升的高度，利用WGh求实验员在搬运中对实验器材做的功；(2)从Pm图像得出三种搬运方法的功率，在(1)中求出了将实验器材全搬到楼上做的总功，利用PW/t算出搬运器材上楼用的时间t；从表中数据可以得出每种搬运方法每次搬起箱子、放下箱子和下楼的时间，乘以搬运次数得出每种搬运方法搬起箱子、放下箱子和下楼的时间t，t总tt为每种

14、办法所用的总时间，通过计算回答。【提醒】当重力大于弹性绳对运动员拉力时，运动员做加速运动；当弹性绳对运动员拉力大于重力时，运动员做减速运动。例4(2014长沙)如图所示是蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，到A点处弹性绳自然伸直。B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点，C点是蹦极运动员到达的最低点(忽略空气阻力)，下列说法正确的是()A从O点到C点运动员速度一直减小B从O点到C点运动员的机械能一直在增大C从O点到C点运动员的机械能一直在减小D从O点到A点运动员的机械能不变D【解析】根据题意可知，从O点到B点的过程中，重力大于弹性绳对运

15、动员的拉力，因此速度越来越大；从B点到C点的过程中，弹性绳对运动员拉力大于重力，运动员的速度开始减小，到达C点时，速度为零；由于不计空气阻力，因此整个过程能量守恒，故ABC都是错误的。故选D。例5(2015衢州)图甲为玩具“跳跳杆”及组成部件(相关信息见表)。杆内的弹簧可以自由伸缩，人站上踏板后弹簧受拉伸长，随后收缩将人向上弹起，带动跳跳杆一起向上运动；由于重力作用，人和跳跳杆在到达最高处后会下落，杆着地后，人继续往下运动拉长弹簧，接着弹簧又收缩将人向上弹起，所以人就和杆一起连续跳动。(1)人站上踏板弹簧向下伸长的过程中，下列说法正确的是_。A.人的重力势能减小B弹簧的弹性势能增大C.人的机械

16、能守恒,杆高(m)自重(kg)踏板数量(个)单个踏板面积(m2)弹簧数量(根)适用范围(kg)1.102.5左、右各10.004130100 AB(2)玩跳跳杆需要保持身体的平衡和动作的协调，这主要是_(填“大脑”、“小脑”或“脑干”)的功能。(3)如图乙，质量为60kg、双脚面积为0.04m2的同学在玩跳跳杆，当弹簧的长度为56cm时，踏板与他的双脚完全接触，此时弹簧的弹力通过踏板对脚的压强是多少(踏板的重力忽略不计，弹簧的长度与所受拉力关系如图丙)？【答案】当弹簧长度56 cm时，弹簧的弹力F800N，受力面积S0.004m220.008 m2，pF/S800N/0.008 m21105P

17、a小脑(4)上题中的同学在水平地面上连续跳了20次，杆每次上升的高度平均为0.2m，则弹簧克服杆本身重力做功_J(假设杆始终竖直)。从能量利用角度分析，跳跳杆本身的重量应该_。所以人就和杆一起连续跳动。【解析】(1)弹簧向下伸长时，人下降，重力势能减小，转化为弹簧的弹性势能。(2)小脑控制人的平衡。(4)WGh25N0.2m20100J，跳跳杆自身越轻，在做功时消耗的额外功就越少。100小一点或轻一点(友情提示：本栏目建议午休时间完成)1.(2015邵阳)如图，小虎用水平向右的力推放在水平地面上的箱子，但没有推动，则此时()A.小虎的推力小于箱子受到的阻力B.小虎的推力大于箱子受到的阻力C.小

18、虎对箱子做了功D.小虎对箱子没有做功D第1题图2.(2015成都)如图所示，直升飞机悬停在空中。下列对直升飞机能量的分析，正确的是()A.直升飞机具有重力势能B.直升飞机的动能不断转化为重力势能C.直升飞机的重力势能不断转化为动能D.直升飞机的机械能在不断增大A第2题图【解析】直升飞机由于处于一定的高度，所以具有重力势能，故A正确；由于飞机停在空中不动，重力势能不变，所以B、C错；飞机悬停在空中时，动能和重力势能都不变，所以机械能不变，故D错；应选A。3(2014雅安)如图所示，足球以初速度沿着凹凸不平的草地从a运动到d。下列分析正确的是()A在b、d两点动能相等B在a、d两点机械能相等C从b

19、到c的过程机械能减少D从c到d的过程重力势能减少 C第3题图4.(2015大连)如图所示，一弹簧的左端固定，右端连接一个小球，把它们套在光滑的水平杆上，a点是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b点是弹簧原长时小球的位置，c点是小球到达最右端的位置。则小球由a点运动到c点的过程中，下列说法正确的是()A.小球在a点，弹簧的弹性势能最小B.小球在b点，小球的速度最小C.从a到b点，小球的动能逐渐增大D.从b点到c点，弹簧的弹性势能逐渐减小C第4题图5(2013苏州)如图所示的四个实例中，机械能正在减小的是()C6把篮球抛向空中，忽略空气阻力，如图哪一图像能正确反映球离手后至落回地面前机械能(E)与篮球

20、离地高度(h)的关系()【解析】把篮球抛向空中，忽略空气阻力，只有动能和势能的相互转化，机械能守恒，机械能不变。A7(2015镇江)如图1所示，静止在水平面上的物块，受水平拉力F作用，F随时间t的变化关系如图2所示。从t0开始，小兵每隔2s记录的物块位置和时刻如图3所示，下列说法正确的是()A.04s内，物块受到的摩擦力为4NB.810s内，物块受到的摩擦力为6NC.t10s时，物块的速度一定小于5m/sD.若16s时撤去F，物块将做匀速直线运动C第7题图8(2013内江)如图甲所示，物体在水平拉力F12N的作用下，沿水平地面向右做直线运动，传感器发出的超声波遇到运动的物体后将被反射回传感器，

21、传感器显示出物体在水平方向通过的距离随时间变化的st图像，如图乙所示。则：(1)在015s内，物体受到的摩擦力的大小是多少？方向如何？(2)在015s内，拉力F的功率是多少？【答案】(1)12N，方向水平向左(2)24W第8题图【解析】(1)摩擦力fF12N，方向：水平向左；(2)WFs12N30m360J,PW/t360J/15s24W。9.(2015嘉兴、舟山)肥胖可能会引发许多慢性疾病。某人用如图所示的健身拉力器进行减肥锻炼，配重由若干金属块(每块质量为10kg)组成，锻炼时可以根据自己的实际选择配重的金属块数量。(杆重、绳重、摩擦均不计，g取10N/kg)(1)拉力器上的滑轮均属于_(

22、填“定”或“动”)滑轮。第9题图定(2)若该人的质量为85kg，他一次最多能拉起_块金属块。(3)当他选择6块金属块时，把拉杆向下拉动0.5米，若累积拉动100次，则拉力共做了多少功？假设脂肪氧化释放的能量10%用于拉力做功，则相当于消耗多少克脂肪？(已知1克脂肪在体内完全氧化约释放37.5千焦的能量)【答案】(3)FGmg60千克10牛/千克600牛，WFs100600牛0.5米3104焦，消耗脂肪的质量答：共做了3104焦的功，相当于消耗脂肪8克。810.(2015株洲)一根金属棒AB置于水平地面上，今通过弹簧测力计竖直地将棒的右端B缓慢拉起，如图甲所示。在此过程中，弹簧测力计对棒所做的功W与B端离开地面的高度x的关系如图乙所示。请根据图像解答下列问题。(1)该金属棒的长度l_m。(2)在B端拉起的过程中，当x10.6m时，测力计的示数为F1_N；当x21.6m时，测力计的示数为F2_N。(3)求金属棒的重心到A端的距离d。【答案】0.72m第10题图1.235