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1、第三单元 功和机械能 简单机械 第11课时 功和机械能 基础自主导学 知识梳理自主测试一二三四 一、功 1.定义 如果一个力作用在物体上,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。 2.做功的两个必要因素 (1)作用在物体上的力; (2)物体在这个力的方向上移动的距离。 3.计算公式 W=Fs。 4.单位 焦耳(J),1 J=1 Nm。 基础自主导学 知识梳理自主测试一二三四 基础自主导学 知识梳理自主测试一二三四 二、功率 1.物理意义 表示物体做功快慢的物理量。 2.定义 功与做功时间的比。 3.公式 4.单位 瓦特(W),1 W=1 J/s。 基础自主导学 知识梳理自
2、主测试一二三四 基础自主导学 知识梳理自主测试一二三四 三、动能和势能 1.能量 物体能够对外做功就具有能量。 2.动能 (1)定义:物体由于运动而具有的能。 (2)影响动能大小的因素。 速度:质量相同的物体,运动的速度越大,它的动能越大。 质量:运动速度相同的物体,质量越大,它的动能越大。 3.势能 (1)重力势能:物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能。 物体的质量越大,位置越高,它具有的重力势能就越大。 (2)弹性势能:物体由于发生弹性形变而具有的能。物体的弹性形 变越大,它具有的弹性势能就越大。 基础自主导学 知识梳理自主测试一二三四 四、机械能及其转化 1.定义 动能、重力势能和
3、弹性势能统称为机械能。 2.转化 动能和势能可以相互转化。如滚摆、单摆等。 3.机械能守恒 如果只有动能和势能相互转化,尽管动能和势能的大小会变化, 但机械能的总和不变,或者说,机械能是守恒的。 4.水能和风能的利用 (1)能量:流动的水和风具有大量的机械能。 (2)利用:发电,即将水能和风能具有的机械能转化为电能。 基础自主导学 知识梳理自主测试一二三四 基础自主导学 知识梳理自主测试1234 1.下列过程中人对桶做功的是( ) A.提着桶站立不动 B.提着桶水平移动 C.提着桶站在匀速向上运动的电梯内 D.提着桶站在匀速水平运动的车厢内 答案:C 解析:提着桶站立不动,人给桶一个向上的力,
4、桶向上没有移动距离, 人对桶没有做功,选项A错误;提着桶水平移动,人给桶一个向上的 力,桶向上没有移动距离,人对桶没有做功,选项B错误;提着桶站在 匀速向上运动的电梯内,人给桶一个向上的力,桶向上移动了距离, 人对桶做功,选项C正确;提着桶站在匀速水平运动的车厢内,人给 桶一个向上的力,桶向上没有移动距离,人对桶没有做功,选项D错 误。 基础自主导学 知识梳理自主测试1234 2.如图所示,捻动滚摆的轴使其升高后释放,观察滚摆运动过程,经 过较长时间后滚摆会停止上下摆动。从能量角度对其分析,下列说 法不正确的是( ) A.滚摆沿着悬线向下运动时,重力势能减小,动能增加 B.滚摆到最低点后又上升
5、,动能转化为重力势能 C.滚摆整个运动过程中,机械能守恒 D.滚摆每次上升的高度逐渐减小,说明滚摆具有的机械能减小 答案:C 基础自主导学 知识梳理自主测试1234 解析:滚摆向上运动的过程中,由于高度升高,则重力势能增加,同时 速度减小,则动能减小,即动能转化为了重力势能,故选项A、B正确; 因重力势能和动能统称为机械能,又因为滚摆在运动的过程中,高 度逐渐减小,说明机械能转化为内能,故机械能会减小,选项C错误,D 正确。 基础自主导学 知识梳理自主测试1234 3.起重机把一个质量为0.5 t的工件在15 s内匀速向上提升了6 m,则 起重机提升工件的拉力为 N,起重机提升工件的功率为 W
6、。(g取10 N/kg) 答案:5 000 2 000 解析:由题意知,工件所受的拉力与工件的重力是一对平衡力,所以 F=G=mg=500 kg10 N/kg=5 000 N;起重机提升工件的功率 基础自主导学 知识梳理自主测试1234 4.我国某种新型坦克,其质量为2104 kg。(g取10 N/kg)求: (1)坦克受到的重力。 (2)坦克以36 km/h的速度行驶5 min通过的路程。 (3)在某次任务中坦克发动机以500 kW的功率工作了0.5 h,这次任 务中发动机所做的功。 答案:(1)2105 N (2)3103 m (3)9108 J 规律方法探究 123 1.关于功的计算问题
7、 关于功的计算问题,一般综合性较强,往往综合考查重力公式、 二力平衡、力的三要素、力和运动的关系等问题。 【例1】 某工人在水平地面上,用100 N水平推力以 0.5 m/s 的速 度匀速推动500 N的物体,使它沿水平方向移动10 m,该过程中工人 所做的功是 J,水平推力的功率是 W。 解析:该过程中工人所做的功W=Fs=100 N10 m=1 000 J,所用 答案:1 000 50 规律方法探究 123 规律方法探究 123 一个重200 N的物体在水平拉力作用下匀速前进了 25 m,拉力撤销后,物体由于惯性又前进了10 m。若拉力做的功为 500 J,则拉力的大小为 N。 答案:20
8、 解析:题中描述的过程,在水平拉力作用下前进了25 m,拉力对物 体做了功。而物体由于惯性前进了10 m,这一过程拉力消失了,所 以拉力对物体没有做功。由W=Fs得, 规律方法探究 123 2.人体输出功率的测量与计算 测定人体输出功率时,均利用功率的定义式 通过间接方法 来进行,需要测量的量有:人体的重力(或质量)、人体在竖直方向上 移动的距离以及完成这些功所用的时间。 规律方法探究 123 的距离以及完成这些功所用的时间。 【例2】 三位同学准备进行爬楼比赛,看看谁的功率大。他们展 开了如下的讨论: 甲:只有测出各自的体重、爬楼用的时间和爬楼的高度,才能进 行比较; 乙:在爬楼的时间相同时
9、,只要测出各自的体重、爬楼的高度,就 可以进行比较; 丙:在爬楼的高度相同时,只要测出各自的体重、爬楼的时间,就 可以进行比较。 正确的是( ) A.甲、乙和丙 B.甲和乙 C.甲和丙 D.乙和丙 规律方法探究 123 解析:在爬楼的过程中,需要克服人的重力做功,即所做的功 W=Gh=mgh,故爬楼的功率 ,在爬楼的时间相同时,只 要测出各自的体重、爬楼的高度,就可以进行比较;在爬楼的高度 相同时,只要测出各自的体重、爬楼的时间,就可以进行比较,故正 确的选项是D。 答案:D 规律方法探究 123 规律方法探究 123 某同学质量是40 kg,在2015年体育中考“1 min跳绳” 测试中,她
10、每次起跳的高度约5 cm,测试成绩是150次,1 min内该同 学克服自身重力做的功约为 J,平均功率约为 W 。(g取 10 N/kg) 答案:3 000 50 解析:该同学每起跳一次克服自身重力做的功W1=Gh=mgh=40 kg10 N/kg0.05 m=20 J,该同学在1 min内克服自身重力做的功 W=150W1=15020 J=3 000 J,平均功率 规律方法探究 123 3.关于机械能大小的判断 (1)根据机械能=动能+势能来判断。 【例3】 如图是运载火箭点火起飞的情景。在火箭离地升空的 过程中,关于火箭中搭载的卫星的能量及能量转化,下列说法正确 的是( ) A.动能转化为
11、重力势能 B.重力势能转化为动能 C.机械能的总量不变 D.机械能的总量增加 解析:在火箭离地升空的过程中,卫星的动能增大,重力 势能增大,故机械能的总量增加,选项D正确。 答案:D 规律方法探究 123 (2)在动能和势能的转化过程中,若考虑摩擦,则机械能减小。 【例4】 某同学骑自行车下一长坡时,在途中由于车速过快,于是 捏紧刹车,降低车速,保持安全速度匀速行至坡底,下车检查,发现刹 车片发烫。有关此过程的说法,正确的是 ( ) A.刚下坡时,是动能转化为重力势能 B.匀速下行时,是重力势能转化为动能 C.匀速下行时,机械能保持不变 D.刹车片发烫,是做功改变了内能 解析:刚下坡时,是重力
12、势能转化为动能,故选项A错误;匀速下行 时,动能不变,所以不是重力势能转化为动能,故选项B错误;匀速下 行时,动能不变,重力势能转化为内能,机械能减小,故选项C错误;刹 车时,刹车片和轮胎互相克服摩擦做功,内能增加,这一过程中机械 能转化成了内能,但能的总量不变,故选项D正确。 答案:D 规律方法探究 123 (3)在动能和势能的转化过程中,若题中有“光滑”“自由”“不计阻 力”等问题,说明不计摩擦,机械能不变。 【例5】 如图所示,一个小球由静止从光滑曲面的顶端自由滑下, 若它在顶端的重力势能为65 J,则滑到底端的动能是( ) A.35 J B.50 J C.55 J D.65 J 解析:小球由静止从光滑曲面的顶端自由滑下,即在摩擦力不计 的情况下,机械能守恒,所以滑到底端的动能为65 J。 答案:D
