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1、第十一章 功和机械能 教师寄语:阳光总在风雨后,没有人能随随便便成功。【考点聚焦】考点1:功 中考要求:应用考点2:功率 中考要求:应用考点3:动能和势能 中考要求:理解考点4:机械能及其转化 中考要求:知道一、 课前知识回顾1.功:一个力作用在物体上,使物体在 上通过一段 ,这个力就对物体做了功。力学里所说的功包含两个必要的因素:一是 ;二是 。功的计算公式: ,式中F表示作用物体上的力,S表示物体在力的方向上通过的距离,W表示力对物体做的功。功的国际单位是 ,用符号 表示,1J= Nm2.功率: 叫做功率,用 符号表示,功率是表示物体 的物理量; 计算功率的公式是: ,功率的国际单位是 ,
2、用符号 表示, 对于匀速运动的物体,计算功率还可以公式: 。3.能的概念:一个物体能够 ,我们就说它具有能量。能量的多少可用能够做功的多少来量度。能量的单位是 ,用符号 表示。4.动能:物体由于 而具有的能叫动能,质量越 速度越 ,则物体动能越大。5.势能:(1)重力势能:物体由于 而具有的能,质量越 举得越 ,重力势能越大。(2)弹性势能:物体由于 而具有的能,弹性形变越 ,弹性势能越大。6.动能和势能的相互转化:动能和重力势能、弹性势能,可以相互 。7.机械能: 和 统称为机械能,与整个物体的 情况有关。动能和势能转化过程中,若只有动能和势能之间的转化不考虑其它能量损耗,则总机械能不变。机
3、械能 。二、 经典例题与规律总结例1 下列过程中,人对物体做功的是 ( )A扛着米袋慢慢爬上楼梯B用力推汽车、汽车不动C提着水桶在水平面匀速前进D双手举着杠铃、杠铃静止不动力学里所说的功包括两个必要的因素: ; 。二者缺一不可。 几个不做功的例子: (1)物体没有受到力的作用,但因为惯性通过一段路程,也就是没有力做功。如在光滑的水平冰面上,一物体由于惯性做匀速直线运动。没受力。 (2)物体受到力,但没有移动距离,即通过的路程为零。如上图 。 (3)物体受到力的作用,也移动了距离,但移动的距离不是在力的方向上移动的,即移动方向跟力的方向相互垂直。如上图 。例2.如图所示,在粗糙程度相同的表面上,
4、用大小相等的拉力F,沿不同的方向拉物体运动相同的路程s,则下列关于拉力做功的判断中正确的是()(A) 乙图中的拉力做功最少 (B) 甲图中的拉力做功最少(C) 甲、乙、丙三种情况下拉力做功一样多 (D) 丙图中的拉力做功最多例3. 一个水泵连续工作12小时,共把300吨的水送到20米高的水箱,该水泵做了多少功?其功率是多大?例4. 为了使快速降落的“神舟”飞船返回舱安全着陆,在距离地面适当高处时,必须向下喷射高速气体从返回舱开始喷气到安全着陆的过程中,返回舱有关能量变化的情况是()A、动能增大,重力势能减小,机械能不变B、动能不变,重力势能减小,机械能减小 C、动能减小,重力势能减小,机械能减
5、小 D、动能减小,重力势能增大,机械能不变例5.汽车作为一种交通工具在国内已普及。专家提示:汽车轮胎内的气压(胎压)会影响刹车距离。为确保安全,需经常检查胎压某汽车技术员为了研究胎压对刹车距离的影响,用同一汽车在晴天和雨天环境下,在车速为60千米/时刹车,测试结果如下图所示:(1)汽车质量为1500千克,有4个轮胎,停在水平地面上时,每个轮胎与地面的接触面积为0.025米2。请计算此时汽车对地面的压强( g取10牛/千克)(2)根据测试结果,可以得出在两种环境下胎压对刹车距离的影响是_ _(3)胎压对刹车距离的影响主要是胎压不同导致地面对轮胎的阻力不同。该技术员在雨天环境下,对标准胎压的汽车进
6、行测试时,若在刹车过程中汽车受到地面的平均阻力为3000牛,试计算在刹车过程中,汽车克服地面阻力做功多少焦?例6.小明在用单摆做动能和势能转化的实验中,感到小球往返摆动的时间很有规律于是猜想,小球往返摆动一次的时间可能与小球的质量、摆长l以及摆动的幅度s有关小明用图所示的装置,对猜想进行探究(1)用一小球,使其摆动,记下小球往返摆动次数和所用的时间;在摆长不变的条件下,用质量不同的小球,重复实验小明经计算分析得出结论:在摆长不变的条件下,小球往返摆动一次所用的时间与小球的质量无关针对猜想,小明在实验过程中可能忽视的一个因素是:_(2)为了研究小球往返摆动一次所用时间与摆长的关系,请你写出实验方
7、法_三、梯度训练A组(一)选择题1.下列关于功率和机械效率的说法中,正确的是( )A 功率大的机械,做功一定多 B做功快的机械,功率一定大B 效率高的机械,功率一定大 D做功多的机械,效率一定高2、如图所示的四种情景中,人对物体做功的是() A用力将足球踢出去,球在地面上滚动的过程 B用力推汽车,汽车没动C扛着米袋慢慢爬上楼梯D提着水桶在水平地面上匀速前进3.下面关于功率的几种说法中正确的是( ) A.做功所用的时间越多,功率越小 B.功率越大,做功就越多 C.在相同的时间里,做功越多,功率越大 D.做功所用的时间越少,功率越小4某人用20N的水平推力,在1.5m高处将一重力50N的球沿水平方
8、向抛出,球落地后在10m远处停下,那么球落地后前进的过程中,手对球做的功为 ( ) A30J B75J C200J D0J 5、小明用相同的水平推力,分别使较重的A物体沿较光滑的平面移动,较轻的B物体沿较粗糙的平面移动,若在相同的时间内移动相同的距离则下列说法正确的是( )A小明对A物体做的功多 B小明对B物体做的功多C小明推A物体时的功率小 D小明推A、B两物体时的功率相同(二)填空题1. 小明同学用10N的水平推力推着超市购物车,在0.5min内沿水平方向前进了15m(1)小明所做的功是 J,功率为 w (2)若购物车在水平方向上做匀速直线运动,则地面对购物车的阻力是 N,购物车运动的速度
9、是 m/s2.风力发电是 能转化为电能, 3.四川汶川地震造成的唐家山堰塞湖水位不断上升,水的 能增大,若一旦溃堤,奔流而下的水所具有的 能会给下游造成巨大损失。4.人们常常利用物体具有各种形式的机械能来做功,如:机械手表里拧紧的发条具有_能,可以带动小齿轮和指针转动;风具有_能,可以推动帆船航行;打桩机举高的重锤具有_能,可以完成打桩工作。5(2014泰安)一辆在水平路面上匀速行驶的洒水车正在洒水作业。在此过程中,机械能 。(填“增大” “减小”或“不变”)(三)计算题1. 一辆质量为1.5t的小货车,载有质量为0.8t的货物,四个车轮与地面接触的总面积为0.1m3,若小贷车在4000N的牵
10、引力的作用下滑平直公路匀速行驶500m,所用时间为400s,(取g10Nkg)。 求:(1)小货车对地面的压强; (2)小货车所受阻力的大小; (3)牵引力做的功和牵引力的功率。.2. 如图所示,是2008北京残奥会开幕式最后一棒火炬手侯斌,靠自己双手的力量,攀爬到火炬台底部并最终点燃圣火的照片,该点火仪式充分体现了残疾人自强自立、拼搏向上的勇气和精神已知他和轮椅总质量为80kg,攀爬高度39m,历时约3min20s如果不计机械装置的额外功,求他的平均功率多大? B组:1.下列各种情况下,做功的是( )A用竖直向上的力提水桶,沿水平方向移动2m B用水平方向20N的力推重为100N的重物在水平
11、方向前进0.1m C用100N的力拉车,车未被拉动 D小球重50N,在光滑水平面上匀速通过10m2. 如图所示,青蛙从跳起到落地的过程中,它的重力势能() A、一直增大增大 B、一直减小C、先增大后减小 D、先减小后增大3. 如图所示,忽略空气阻力,由空中A处释放的小球经过B、C两位置时具有相同的()A、 速度 B、动能 C、机械能 D、重力势能4起重机钢索下吊一质量为5t的重物,经过10s,重物被匀速提高4m,再经过12s,将重物水平移动6m,匀速提升重物时,拉力为 N 拉力做的功为 J,功率是 W,水平移动时,拉力是 N, 功率为 W(g10N/kg)5.(2014威海)为了模拟研究汽车超
12、载和超速带来的安全隐患,小明同学设计了如图甲、乙、丙所示的探究实验,将A、B、C三个小球先后从同一装置,高度分别为hA、hB、hC的位置滚下(mA=mBmC,hA=hChB),推动小木块运动一段距离后静止,请你根据生活经验和所学的物理探究方法,对以下问题进行解答:(1)用来研究超速安全隐患时,需要控制的变量是 ,实验时应选择 两个图所示实验进行比较;(2)用来研究超载安全隐患时,应选择 两个图所示实验进行比较,通过这个实验得到的结论是 6. 2012年9月25号“辽宁号”航空母舰正式交付使用,该航空母舰长304米,宽70.5米,最高航速32节,标准排水量5.7万吨,满载排水量6.75万吨,安装四台蒸气轮发动机驱动,总计20万马力。以20节航行,续航能力可达12000海里(1海里=1852米;1马力=735瓦特;1节=l海里小时)。求:(l)满载时航空母舰受到的重力;(2)航母以20节速度航行,最长行驶时间;(3)航母以最高速度航行时,动力多大? 7.(2014宜宾)已知型汽车的质量M=1200kg,汽车的额定功率=40kw一般情况下,驾驶员