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1、第第十一十一 章章 功和机械能功和机械能 考点1 功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力不做功的三种情况有距离无力有力无距离“力”、“距”垂直特点物体由于惯性而运动物体受力但保持静止状态物体受到某力的作用，但运动方向始终与该力垂直举例被踢飞的足球搬而未起人提着水桶水平前进功的计算定义力学中，功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积公式WFs单位焦耳，简称焦，符号J,1J1Nm考点2 功率定义功与做功所用时间之比叫做功率物理意义表示做功快慢的物理量，功率大，说明做功快，
2、单位时间内做的功多；功率小，说明做功慢，单位时间内做的功少公式单位国际单位是瓦特，简称瓦，用W表示；换算关系：1kW1000W,1W1J/s辨一辨做功多的机械，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间但功率大的机械做功一定快( )想一想结合功率的公式，如何测量人爬楼的功率？(1)用磅秤测出人的质量m；(2)用卷尺测出爬楼的高度h；(3)用秒表测出爬楼所用的时间t；(4)爬楼的功率是P .能量物体能够对外做功就表示物体具有能量机械能动能概念物体由于运动而具有的能影响因素质量、速度重力势能概念在地球表面附近，物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能影响因素质量
3、、高度弹性势能概念物体由于发生弹性形变而具有的能影响因素物体发生弹性形变的程度转化动能与重力势能的转化上升阶段动能转化为重力势能，下降阶段则相反动能与弹性势能的转化形变阶段动能转化为弹性势能，复原阶段弹性势能转化为动能机械能守恒如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和不变水能和风能的利用水力、风力发电站将水能和风能具有的机械能转化为电能考点3 机械能及其守恒辨一辨辨一辨 1.正在做功的物体一定具有能量，但具有能量的物体不一定正在做功()2.一个物体不可以同时具有动能和势能()思路点拨思路点拨 物体能够对外做功，表示物体具有能量，但具有能量的物体不一定正在做功；动能和势能没有必然的联系，物体可以
4、同时具有动能和势能.想一想1.如图为某学校学生正在开展“每天一小时”校园体育活动的一个场景小红跳绳经过最高点时重力势能最大，刚落到地面的瞬间，动能最大2玩悠悠球时，使悠悠球上下来回运动悠悠球上升时，动能和重力势能又如何变化？悠悠球下降时，动能和重力势能又如何变化？上升时动能减小，重力势能增大下降时动能增大，重力势能减小【教材重点图片】重点图片命题点1.功率的理解如图11.21所示，大人和小孩(大人比小孩重)同时从一楼爬到三楼，大人做的功大于小孩做的功；若两人在相同时间内完成爬楼，大人做功的功率大于小孩做功的功率(均选填“等于”、“大于”或“小于”)2.功率的计算如图11.22所示，起重机在15
5、s内将质量为6t的大石头竖直匀速提升1m，则起重机对大石头做的功是6104J，功率为4103W.3.机械能及其转化(1)如图11.41所示，运动员下落时，重力对运动员做功(忽略空气阻力)；运动员的重力势能转化为他的动能，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弹性势能，不计阻力和能量损失，运动员的机械能不变(选填“增加”、“减小”或“不变”).(2)如图11.46所示，当卫星从远地点向近地点运动时，相对于地球高度减小，速度增大，所以动能增大，势能减小(前三空均选填“不变”、“增大”或“减小”)，势能转化为动能.重点难点突破1机械能之间的相互转化机械能之间的相互转化：在只有动能和
6、势能相互转化时，相互转化情况如下：类型类型1 1 机械能及其转化(1)一般而言，规定物体在“水平地面上”没有重力势能，即此时物体的重力势能为零(2)不考虑摩擦时，动能和势能总和不变，一种能量减少，另一种能量增加，减少的能量转化为增加的能量2机械能守恒条件机械能守恒条件：只有动能和势能之间相互转化时，机械能守恒若克服其他力做功，则机械能不守恒.【例【例1】 2017临朐一模将一支有弹力后盖的圆珠笔按在桌面上，松开手，会发现圆珠笔竖直向上跳起下列是圆珠笔从松手到上升至最高点的过程中有关能量转化的分析，正确的是(C)A.动能重力势能弹性势能B.内能动能重力势能C.弹性势能动能重力势能D.动能重力势能
7、内能【思路点拨】【思路点拨】将有弹力后盖的圆珠笔按在桌面上，此时圆珠笔具有弹性势能，松手后弹性势能转化为圆珠笔的动能，随后圆珠笔上升，重力势能增大，故动能又转化为重力势能.变式运用1、2017泰安模拟跳远运动的几个阶段如图所示，则运动员( )A.在助跑阶段机械能不变B.在起跳时机械能为零C.经过最高点时动能最大D.经过最高点时重力势能最大D 助跑阶段，运动员的质量不变，速度逐渐增大，因此动能增大；运动员的高度不变，因此重力势能不变，机械能等于动能和势能的和，动能增大，重力势能不变，因此机械能增大，故A错；起跳时，运动员的速度达到最大值，动能达到最大值，重力势能不变，机械能达到最大值，故B错；经
8、过最高点时，竖直方向速度为零，只有水平方向的速度，故动能最小，高度最大，重力势能最大，故C错、D正确2、2016文华期末下列四幅图中，动能和势能之间没有发生转化的是( )A 压路机的速度不变，质量不变，动能不变，没有发生动能和势能的转化，故A符合题意；上升的滚摆，高度增加，重力势能增大，速度减小，动能减小，所以是将动能转化为重力势能的过程，故B不符合题意；用弓将箭射出去，弓的弹性势能减小，箭的动能增大，弹性势能转化为动能，故C不符合题意；过山车向下俯冲，高度减小，重力势能减小，速度变大，动能变大，重力势能转化为动能，故D不符合题意公式物理意义解题注意事项功的计算拉力做功：W=FsF表示作用在物
9、体上的拉力；s是物体在拉力方向上通过的距离力与物体移动的距离必须对应于同一物体且同一段时间力的单位用N，距离的单位用m重力做功：W=GhG表示物体的重力；h表示物体下降的高度克服阻力做功：W=fsf表示摩擦阻力；s是物体克服阻力移动的距离功率的计算W表示在这段时间内做的功；t表示做功所用的时间P、W、t必须对应于同一段时间和同一物体时间的单位用s，功的单位用J，功率的单位才会是W，速度的单位用m/sP=FvF表示拉力；v表示物体在拉力方向上的速度类型类型2 有关功和功率的综合计算【例2】 2017潍城模拟如图是引体向上的示意图，在体育课中，小明同学在半分钟内做了12个规范的引体向上已知小明的质
10、量为60kg，每次引体向上他能将自身重心提高0.4m，求：(g取10N/kg)(1)小明每做一次引体向上所做的功是多少？(2)小明整个过程中的功率是多少？变式运用3、扫地机器人是智能家用电器的一种，它正逐渐进入我们的生活如图所示是一款集自动清扫技术和人工智能设计于一体的地面清扫机器人小王在室内运动场上试用中发现，该机器人在1min内沿直线匀速清扫的距离为18m，若它在运动中所受阻力为105N，问：(1)此机器人在清扫地面时运动的速度为多大？(2)此过程中机器人的水平推力所做的功及功率分别是多大？重点实验聚焦聚焦实验16：探究物体的动能跟哪些因素有关【实验装置及结论】(1)实验设计：从斜面上滚下
11、的钢球A碰上木块B后，能将木块B撞出一段距离在同样的平面上，木块B被撞得越远，钢球A的动能越大.(2)实验方法：控制变量法和转换法.(3)实验结论：质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大【命题点全梳理】1同一小球从斜面上不同高度由静止自由滚到斜面底端时的速度不同，小球所处的高度越大，到达斜面底端时的速度就越大2质量不同的小球从同一斜面的同一高度释放，运动到水平面时，它们速度的大小相等3在探究过程中，要注意控制变量法的运用：使用同一个斜面(粗糙程度不变)、被推动的是同一木块、木块所放置的木板的粗糙程度不变“让同一钢球从不同高度自由滚下”这是控制
12、质量不变，研究动能的大小与运动速度的关系“让质量不同的钢球和木球从同一高度滚下”是控制运动速度不变，研究动能的大小与质量的关系4判断小球动能的大小时，应用了转换法小球从斜面上由静止开始向下运动，撞击水平木板上的木块，被撞木块的运动距离越长，小球做的功越多，运动小球所具有的动能越大.【例】 2017宿迁中考在“探究影响动能大小的因素”实验中，如图a、b、c所示，让质量为m、2m的两个小球分别从斜面上由静止滚下，小球撞击放在水平木板上的木块，使木块滑动，虚线位置为木块滑动一段距离后停止的位置.(1)小球动能是由重力势能(填某种能量)转化来的.(2)实验中通过木块滑动的距离反映小球动能的大小.(3)
13、比较a、c两图进行的实验，可以探究小球的动能与速度的关系.(4)比较a、b两图进行的实验，可以得到小球的动能随质量增大而增大.【思路点拨】(1)小球动能是由重力势能转化来的；(2)实验中通过木块滑动的距离反映小球动能的大小；(3)要探究动能与速度的关系，需保持小球的质量不变，让同一小球从斜面不同高度自由滚下，可知应比较a、c两图的实验；(4)比较a、b两图的实验可得：小球的动能随质量的增大而增大.命题挖掘(5)实验后，同学们联想到在许多公交事故中，造成安全隐患的因素有汽车的“超载”与“超速”，进一步想知道，在影响物体动能大小的因素中，哪个对动能影响更大？于是利用上述器材进行了实验测定，得到的数
14、据如下表：实验序号小球的质量m/g小球自由落下的高度h/cm木块被撞后运动的距离s/m1301042302016360108(a)为了探究“超载”安全隐患，应选择1和3两个序号的实验进行比较.(b)为了探究“超速”安全隐患，应选择1和2两个序号的实验进行比较.分析表格中对应的实验数据可知：速度对物体动能的影响更大，当发生交通事故时，由此造成的危害更严重.六年真题全练全练命题点命题点1 1 功和功率12014泰安中考如图所示，用F20N的水平推力推着重为40N的物体沿水平方向做直线运动，若推力F对物体做了40J的功，则在这一过程中()A重力做的功一定为40JB物体一定受到20N的摩擦力C物体一定
15、运动了2mD物体一定运动了4mC22016泰安中考学习物理要注意联系生活实际，观察物理现象，以下说法符合实际的是()泰安市冬天最低气温约30；人正常步行速度约为2.1m/s；通过家庭节能灯中的电流约为100mA；手托两个鸡蛋匀速向上抬高1m约做功1J.A只有、 B只有、C只有、 D只有、D 泰安市冬季最低气温在10左右，不符合实际；人正常步行速度约为1m/s，不符合实际；通过家庭节能灯中的电流约为100mA，符合实际；两个鸡蛋的重力在1N左右，手托两个鸡蛋匀速向上抬高1m约做功WGh1N1m1J，符合实际故选D.32016泰安中考如图所示，物体A在水平拉力F的作用下，沿水平面以0.4m/s的速
16、度运动了2s，弹簧测力计的示数为5N.则拉力F做功为 J.图中使用的是动滑轮，拉力等于弹簧测力计的示数，即F5N，在拉力F方向上移动的距离s2s物2v物t20.4m/s2s1.6m，拉力做的功WFs5N1.6m8J.8猜押预测猜押预测 1、2016攀枝花中考如图所示，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做直线运动，两次拉动木块得到的st图象分别是图乙中的图线，两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，两次拉力的功率分别为P1、P2，则F1 F2，P1 P2.(均选填“”)尽管弹簧测力计两次拉动木块的速度不同，由于都是匀速运动，拉力与滑动摩擦力都是一对平衡力，在压力和接触面的粗糙程
17、度不变的情况下，滑动摩擦力的大小不变，所以，F1F2；由乙图，第一次拉动木块的速度较大，根据PFv，所以P1P2.2、如图，是小球从某高度处由静止下落h过程的路程与时间关系图，下图中，重力对该球做功的功率与速度关系正确的图线是( )B命题点命题点2 机械能及其转化42016泰安中考下列事例中，由弹性势能转化为动能的是( )A风吹动树叶B秋千从高处向低处摆动C汽车沿盘山公路匀速前进D拉弯的弓把箭射出D 风吹动树叶，将风能转化为动能，没有弹性势能和动能的转化，故A错误；秋千从高处向低处摆动，其质量不变，高度减小，重力势能减小，同时动能增加，即重力势能转化为动能，故B错误；汽车沿盘山公路匀速前进，其
18、动能不变，重力势能增大，机械能增大，即消耗燃料的内能转化为机械能，故C错误；拉弯的弓具有弹性势能，将箭射出，即将弹性势能转化为动能，故D正确52012泰安中考人骑自行车下坡时，速度越来越快，下列关于这一运动过程的说法中，正确的是()A人与车的动能增大，重力势能增大B人与车的动能增大，重力势能减小C人与车的动能减小，重力势能增大D人与车的动能不变，重力势能不变B 人骑自行车下坡时，质量不变，速度越来越快，动能增大，高度减小，重力势能减小62015泰安中考当歼20飞机加速向上运动时，飞行员的机械能 (选填“增大”、“不变”或“减小”)当歼20飞机加速向上运动时，因为飞行员的质量不变，速度增大，所处
19、的高度增大，所以动能增大，重力势能增大，故飞行员的机械能增大72014泰安中考一辆在水平路面上匀速行驶的洒水车正在洒水作业该洒水车在洒水的过程中，机械能 (选填“增大”、“减小”或“不变”)洒水车在洒水过程中，质量减小、速度不变，则动能减小，重力势能减小，故机械能减小增大减小猜押预测猜押预测 3、2017乐山中考如甲图所示，小球从竖直放置的弹簧上方一定高度处由静止开始下落，从a处开始接触弹簧，压缩至c处时弹簧最短从a至c处的过程中，小球在b处速度最大小球的速度v和弹簧被压缩的长度L之间的关系如乙图所示不计空气阻力，则从a至c处的过程中，下列说法中正确的是( )A小球所受重力始终大于弹簧的弹力B
20、小球的重力势能先减小后增大C小球减少的机械能转化为弹簧的弹性势能D小球的动能一直减小当小球速度减小时，重力小于弹力，故A错误；小球的高度一直减小，质量不变，因而其重力势能一直减小，故B错误；小球减少的机械能用来克服弹簧的弹力做功，转化为弹簧的弹性势能，故C正确；从a到b，小球速度增大，动能增大，故D错误C命题点3 有关功和功率的综合计算通常以生活中的体育与健身项目或者生产运输中的情景来考查功和功率的计算；通常以计算题的形式进行考查82016泰安中考如图甲所示是使用汽车打捞水库中重物的示意图，汽车通过定滑轮牵引水下一个质量均匀分布的正方体重物，在整个打捞过程中，汽车以恒定的速度v0.1m/s向右
21、运动图乙是此过程中汽车拉力F跟时间t变化的图象设t0时汽车开始提升重物，忽略水的阻力和滑轮的摩擦，g取10N/kg.求：(1)水库水的深度；(2)重物的密度；(3)整个打捞过程中汽车的最小功率猜押预测4、2016安丘模拟电梯是高层住宅必备的交通工具如图甲所示是某种升降电梯工作原理图，它由轿厢、对重、电动机、钢丝绳、滑轮等部件连接组成，电动机和对重通过钢丝绳分别给轿厢施加拉力，连接轿厢的两根钢丝绳非常靠近，轿厢与对重的运动方向始终相反对重的质量为400kg，空轿厢的质量是500kg，额定载重量是1000kg.某次电梯满载上升时的vt图象如图乙所示不计钢丝绳重力和一切摩擦(g取10N/kg)(1)电梯匀速上升的高度是多少？(2)电梯匀速运动阶段，对重的重力做的功是多少？(3)电梯匀速运动时，电动机钢丝绳对轿厢拉力的功率是多少？(4)简述对重的作用(至少两条)
