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1、第十一章 功和机械能 复习,1.功： (1)做功的两个必要因素。 作用在物体上的_,如力F。 物体在_上移动的距离,如距离s。 (2)概念：功等于_与_ _的乘积。 (3)公式：_。,力,这个力的方向,力,物体在力的方向上移动的,距离,W=Fs,2.功率： (1)比较做功快慢的方法。 做功相同比时间,时间_,做功越快; 时间相同比做功,做功_,做功越快。 (2)功率。 意义：表示做功的_。 概念：_与_之比。 公式： 。,越短,越多,快慢,功,做功所用时间,1.能量：物体能够_,我们就说这个物体具有能量, 简称能。 2.动能： (1)定义：物体由于_而具有的能量。 (2)决定因素：_。 质量相
2、同的物体,运动的速度_,它的动能越大。 运动速度相同的物体,质量_,它的动能越大。,对外做功,运动,质量和速度,越大,越大,3.势能： (1)重力势能。 定义：在地面附近,物体由于_所决定的能。 决定因素：物体的_越大,_越高,它具有的重力势 能就越大。 (2)弹性势能。 定义：物体由于发生_而具有的能。 决定因素：物体的_越大,它具有的弹性势能就越大。,高度,质量,位置,弹性形变,弹性形变,4.机械能： (1)定义：_、_和_的统称。 (2)转化：_和_可以相互转化,如小球 从A摆到B,_能转化为_能,小球从B摆 到C,_能转化为_能。 (3)守恒：如果只有动能和势能相互转化,尽管动能和势能
3、的大 小会变化,但机械能的总和_,如不计空气阻力,小球在摆动 的过程中机械能_。,动能,重力势能,弹性势能,动能,势能,重力势,动,动,重力势,不变,保持不变,5.水能和风能： (1)能量：流动的水和风具有大量的_能。 (2)利用：_,即将水能和风能具有的_能转化为_能。,机械,发电,机械,电,(1)运动员下落时,运动员受到 的作用, 对运动员做功。(忽略空气阻力) (2)运动员下落时, 转化为动能,与 蹦床接触后,床面发生弹性形变,运动员的 动能转化为蹦床的 ,在能量的转化过 程中,机械能 。(选填“增加”“减小”或“不变”) 参考答案：(1)重力 重力 (2)重力势能 弹性势能 不变,1.
4、做功的两个必要因素： (1)必须有力作用在物体上。 (2)物体在这个力的方向上移动了距离。,2.几种常见的没有做功的情况(如图)： (1)缺力无功：物体靠惯性通过了一段距离,此情况有距离无力。 (2)缺距离无功：有力作用在物体上,但物体没有移动距离。 (3)垂直无功：有力作用在物体上,物体也移动了一段距离。但力的方向与物体移动方向垂直。,【典例1】(2013福州中考)如图所示的情景中,关于力对杯子做功的描述正确的是( ),【思路导引】,【精讲精析】选D。本题考查功的相关知识。功包含两个必要因素：作用在物体上的力和物体在力的方向上移动的距离。公式为W=Fs。以下是不做功的三种情况：一、力不等于零
5、,距离等于零,比如搬而未起、举而未动等,也可称为“不动无功”;二、物体由于惯性而运动一段距离,比如踢出的足球在地面上向前运动一段距离,该过程中人没有对它做功,因为人没有给它施力(该过程阻力做了功),也可称为“惯性无功”;三、物体受到的力的方向和运动的方向垂直,比如提着水桶在水平方向运动一段距离,此过程提力不做功,也可称为“垂直无功”。A、B属于不动无功,C属于垂直无功,选项D正确。,【方法归纳】考虑做功问题时,可按以下三个步骤 (1)物体是否受到力的作用,不受力的物体不存在做功问题。 (2)物体是否运动,不运动的物体也不存在做功问题。 (3)判断物体受力的方向和运动方向的关系,若二者方向垂直,
6、则不做功;若二者方向不垂直,则做功。,【变式训练】(2013杭州中考)在甲、乙两图中,甲图地面粗糙、乙图地面光滑。质量分别为m、2m的两个物体在大小为F的恒力作用下,在力的方向上前进了相同的距离,则下列结论正确的是( ) A.甲图中F做的功小于乙图中F做的功 B.甲图中F做的功等于乙图中F做的功 C.甲图中F做的功大于乙图中F做的功 D.条件不足,无法确定甲、乙图中F做的功谁大,【解析】选B。本题考查功的计算。本题甲、乙两种情况,作用在物体上的力F相等,在力的方向上前进了相同的距离,由W=Fs可知,做了相同的功,跟接触面的粗糙程度无关。,2012年,伦敦奥运会举重比赛中,吕小军以379公斤的总
7、成绩打破世界纪录并且夺得冠军。下列有关他比赛的一些说法,你认为正确的是( ) A.他在抓举时把杠铃从地上举到头顶的过程中没有做功 B.他在挺举时把杠铃举过头顶稳稳地停留了3 s,在停留过程中他做了功 C.他把杠铃稳稳举起停留在空中时,人对杠铃的支持力和杠铃的重力是一对平衡力 D.他站在冠军领奖台上,受到的重力与支持力是一对相互作用力,【解析】选C。本题考查做功的判断及平衡力和相互作用力的辨析。做功的两个必要因素：一、作用在物体上的力;二、物体沿力的方向移动一段距离。把杠铃从地上举到头顶的过程中,他克服重力做功,故A错;把杠铃举过头顶稳稳地停留了3 s,在停留过程中,他没有做功,故B错;二力平衡
8、的条件是,作用在同一个物体上的两个力,大小相等,方向相反,并且在同一直线上。把杠铃稳稳举起停留在空中时,人对杠铃的支持力和杠铃的重力是一对平衡力,C正确;站在冠军领奖台上,受到的重力与支持力是一对平衡力,故D错。,1.功的计算： (1)W=Fs的应用：F表示作用在物体上的力,s表示物体在力的方向上通过的距离。这个公式适用于所有力做功的计算。 (2)W=Gh的应用：在竖直方向上把物体举高,这时所用的举力为F=G,物体在举力方向上通过的距离s=h,在竖直方向上所做的功就为W=Fs=Gh。W=Gh适用于竖直方向上的功的计算。 2.功的估测：估测力的大小和这个力移动的距离,利用W=Fs求功。,【典例2
9、】(2012南通中考)如图所示,某同学正在进行手抛鸡蛋表演,由图可估算出鸡蛋从最高点落到手中的过程中。鸡蛋重力做的功最接近于( ) A.0.02 J B.0.2 J C.2 J D.20 J,【思路导引】估测鸡蛋重力做的功可按如下思路：,【精讲精析】选B。本题考查功的大小估测。鸡蛋的质量在 0.05 kg左右,鸡蛋从最高处到最低处通过的距离约为40 cm, 这样重力对鸡蛋做的功W=Gh=mgh=0.05 kg10 N/kg0.4 m= 0.2 J,可见重力对鸡蛋做的功大概是0.2 J。,【失误档案】解答本题,容易出现以下失误： (1)误认为鸡蛋的质量就是鸡蛋的重力。 (2)不能正确判断鸡蛋下落
10、的大致距离。,【变式训练】林雨将掉在地上的物理课本捡回桌面,所做的功最接近于( ) A.0.02 J B.0.2 J C.2 J D.20 J 【解析】选C。本题考查功的大小估测。估计课桌的高度为1 m,课本的质量为0.2 kg左右,课本的重力为2 N,将地上的课本捡回桌面,所做的功W= Gh=2 N1 m=2 J。,如图所示,质量为m的跳高运动员先后用背越式和跨越式两种跳高方式跳过某一高度,该高度比他起跳时的重心高出h,则他从起跳后至越过横杆的过程中克服重力所做的功( ),A.都必须大于mgh B.都不一定大于mgh C.用背越式不一定大于mgh,用跨越式必须大于mgh D.用背越式必须大于
11、mgh,用跨越式不一定大于mgh,【解析】选C。本题考查跳高时克服重力所做功的比较。跳高运动员跳高克服重力所做的功W=Gh=mgh,h为从起跳至越过横杆的过程中运动员重心上移的最大距离。h与h的大小关系成为解决本题的关键。如图所示,当背越式跳高时,跳高运动员越过横杆时的重心O1可能在横杆的上方、下方或横杆上,则h1h或h1h,W2=Gh2=mgh2mgh。,1.物理意义： (1)含义：功率的大小反映的是做功的快慢,功率大表示做功快,即做相同的功所用的时间少,或是在相同的时间内做功多。 (2)功率与功的关系：做功多的机械,功率不一定大,同样做功少的机械,功率不一定小,功率的大小还要看另一个因素时
12、间。但功率大的机械做功一定快。,2.公式应用: (1)基本公式：已知三个物理量中的任意两个，可求第三个。 (2)推导公式： 由公式可知，功率与牵引力及 速度有关，速度一定，牵引力越大，功率越大;牵引力一定， 速度越大，功率越大。,【典例3】(2012南通中考)有一汽车的质量是3t,在平直公路上以36km/h的速度做匀速直线运动,已知牵引力为2 000N,(g取10N/kg)求： (1)汽车所受的重力。 (2)汽车所受的摩擦力。 (3)汽车的功率是多少。,【思路导引】本题按以下思路分析：,【精讲精析】本题考查功率的有关计算。 (1)汽车的质量m=3t=3 000kg 汽车的重力G=mg=3 00
13、0kg10 N/kg=3104N (2)因为汽车匀速行驶,所以它受到的牵引力与摩擦力平衡,二者大小相等,即f=F=2 000N (3)汽车的速度v=36km/h=10 m/s 汽车的功率P=Fv=2 000N10 m/s=2104W 答案：(1)3104N (2)2 000 N (3)2104W,【失误档案】解答此类问题,容易出现以下失误： (1)对功率理解不深刻,认为功率越大,做功越多。 (2)在应用公式时,各个物理量的单位没有统一为国际单位。,【变式训练】(2012蚌埠中考)质量为45 kg的某同学在跳绳时重心高度随时间变化的关系如图所示。根据图像可估算出该同学在1 min内克服重力做功的
14、平均功率为(g取10 N/kg)( ) A.45 W B.135 W C.169 W D.270 W,【解析】选B。本题考查平均功率的计算。据题意知，该同 学每秒钟跳起的次数是3次，那么每分钟他跳起180次，他在 跳高的过程中，需要克服自身重力做功，则他每分钟克服重 力做功的平均功率为,学校最近买了30套总质量为300 kg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 m高的实验室。 (1)该实验员在搬运中,对实验器材总共做功 J;,(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,每次他搬起箱子、放下箱子和下楼的时间t与所搬运物体的质量m的关系如表所示,那么
15、他搬完全部箱子,且回到开始搬运处,所用最短时间为 s(计算结果精确到0.1,g取10 N/kg)。,【解析】(1)实验员对实验器材总共做的功为W=Gh=mgh= 300 kg10 N/kg15 m=4.5104 J；(2)表格中提供的时间 是搬起箱子、放下箱子和下楼的时间，这个时间不包括搬箱子 上楼的时间。搬完全部箱子，回到开始搬运处所用的时间应该 是搬箱子上楼的时间加上搬起箱子、放下箱子和下楼的时间 (这个时间也就是表格中提供的时间)。每次搬运10 kg时，所 用总时间为 40 s30=2 325 s；每次搬运20 kg所 用时间为 60 s15=1 650 s；每次搬运30 kg所用 时间为 70 s10=1 518.2 s。 答案：(1)4.5104 (2)1 518.2,1.机械能之间的相互转化：在只有动能和势能相互转化时,相互转化情况如下：,2.机械能与其他形式能之间的转化：机械能之间可以相互转化,机械能与其他形式的能之间也可以转化。若机械能转化为其他形式的能(如内能),机械能减小。若其他形式的能转化为机械能,机械能增加。在分析机械能是否守恒时,关键看是否只有动能和势能之间相互转化,若只有动能与势能之
