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1、第十一章 功和機械能
【知識鏈接】人消耗的功率(一)
人要維持生命和進行活動(包括體力的和腦力的活動),就必須消耗能量做功。在不同情況下消耗的功率大小是不同的。
一個成年人在熟睡的時候,消耗的功率大約是80瓦特,這個功率用來維持其身體的代謝,因此把這個功率叫做基本代謝率。在進行一般腦力勞動時,例如學生在上課時,消耗的功率約為150瓦特,其中約80瓦特為基本代謝率,約40瓦特消耗在腦的活動中。在中等激烈的運動中,例如以5米/秒的速度騎自行車時,騎車人消耗的功率約為500瓦特。在比較劇烈的運動中,例如打籃球時,人消耗的功率約為700瓦特。在更加劇烈的運動情況下,例如在百米賽跑中,
2、一個優(yōu)秀運動員消耗的功率可超過1000瓦特。
人消耗的功率(二)
人在一秒鐘內能做多少機械功呢?研究表明,人在長時間做功的情況下,即使消耗的功率超過1000瓦,其中只有約100瓦的功率可作為機械功輸送到體外。而馬可以在長時間內以500瓦的功率做機械功,在短時間內的機械功率可以達到700至800瓦,可見,人輸出機械功的本領比起馬的本領小多了。
功
1.功的符號???????? ;表示做功的???????????????
2.做功的兩個必要因素:一是 ;
二是 。
①
3、 ;
3.力對物體不做功的情況: ② ;
③ 。
(1)功大小等于 跟 的乘積。
4..功的計算 (2)公式: ,當重力做功或者克服重力做功時W=????????? 。
(3)單位: ,符號: 。
【知識梳理】
4、
功率
1.功率的符號???????? 。
2.意義:表示 的物理量。
3.定義: 。
4.公式: ,推導公式: 。
5.功率的國際單位是???????? ,符號: ;常用單位是???????,符號: 。
1.能量:一個物體能夠 ,我們就說這個物體具有 。
定義:物體由于
5、 而具有的能量。
2.動能 決定其大小的因素:物體 越大、 越大、動能就越大
定義:物體由于 而具有的能量。
重力勢能 決定其大小的因素:物體 越大,舉得 ,重力勢能就越大。
3.勢能 定義:發(fā)生 的物體具有的能量。
彈性勢能 決定其大小的因素:物體 越大,彈性勢能就越大。
轉化
6、
4.機械能及其轉化
轉化
動能、勢能及其轉化
一、功和功率【探究新知】
1.如圖11-1探究力對物體做功與那些因素有關。第一次用力豎直向上把重為G的物體提升h;第二次用力豎直向上把重為2G的物體提升h高度,第三次用力豎直向上把重為G的物體提升2h高度。
h
h
圖11-1
2h
(1)第二次與第一次比較重力勢能增加到原來的 倍,這說
7、明 。
(2)第三次與第一次比較重力勢能增加到原來的 倍,這說明 。
(3)把兩次綜合起來,可得出什么結論是 。
2.功和功率的區(qū)別:
功(W)
功率(P)
物理意義
表示功的??????
表示功的??????
影響因素
公式
單位
3.一名舉重運動員在3s內把質量為100kg的杠鈴舉高1.8m,則此過程中該運動員做了 J功,做功的功率是 W。(g取10N/kg)
圖14-7B
4.用水平力F拉著重為100N的物體,
8、在水平地面上向左勻速移動了5m,物體所受地面的摩擦力大小為20N,則( )
A.重力做的功是500J B.拉力大小為100N
C.拉力大小為120N D.拉力做的功為100J
A
C
B
圖11-2
5.如圖11-2示,AC>BC,沿下面AC和BC分別將同一物體從底部推倒頂端,所用推力分別為F1和F2,所做的功分別為W1和W2,不考慮摩擦,則( ?。?
A.F1>F2,W1>W2 B.F1=F2,W1=W
C.F1<F2,W1<W2 D.F1<F2,W1=W2
6.功率相等的兩輛汽
9、車,在相等的時間內勻速通過的距離之比為3︰2,則下列說法中正確的是( )
A.兩輛汽車所做的功之比為3︰2;
B.兩輛汽車所做的功之比為2︰3;
C.兩輛汽車的牽引力之比為3︰2;
D.兩輛汽車的牽引力之比為2︰3;
7.桑塔拉2000轎車的質量是1.6t,它以108km/h的速度在水平路面上勻速行駛20min,轎車受到的阻力是車重的0.1倍。求轎車在這段時間內:
(1)發(fā)動機的牽引力F;
(2)發(fā)動機所做的功W;
(3)發(fā)動機的功率P。(g取10N/kg)
二、機械能
1.探究決定動能大小的因素:
①猜想:動能大小與 ;
②實驗研
10、究:研究對象: ,方法: ;
問1:如何判斷動能大?。?
問2:如何控制速度不變: ;
問3:如何改變鋼球速度: ;
③分析歸納:保持鋼球質量不變時結論: ; 保持鋼球速度不變時結論:
11、 ;
④得出結論:物體動能與質量和速度有關;速度越大動能越大,質量越大動能也越大。
2.機械能: 統(tǒng)稱為機械能。
圖11-3
理解:①有動能的物體具有機械能;②有勢能的物體具有機械能;③同時具有動能和勢能的物體具有機械能
3.2020年4月10日,我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號甲”運載火箭,成功將北斗八號導航衛(wèi)星發(fā)射到預定橢圓軌道,該橢圓軌道近地點約200千米,遠地點約3599千米,如圖11-3是北斗八號導航衛(wèi)星的軌道示意圖。已知該衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運行的過程中機械能守恒,則關于該衛(wèi)星從遠地點向近地點運行過程中勢能、動能、速度的變化是( )
12、
A.勢能增加、動能減小、速度減小
B.勢能減小、動能增加、速度增加
C.勢能減小、動能增加、速度不變
D.勢能不變、動能不變、速度不變
4.請分析以下兩個有關能量的問題。
圖11-4
(1)“強弩之末勢不能穿魯縞者也”。強弩之末不能穿透薄薄的絲綢,說明物體的動能大小與它的 有關。
(2)如圖11-4旋轉圖中的吸管后,將可樂罐放在桌面上,罐就會運動起來,這是因為罐中的橡皮筋積蓄了 能。
5.思考:騎自行車上坡前往往要加緊蹬幾下,加大速度,從能量轉化的角度來說明這樣做的好處.
13、
6.為了探究“彈性勢能的大小跟哪些因素有關”,小明同學有如下猜想:
猜想一:彈性勢能的大小與彈簧的材料有關;
猜想二:彈性勢能的大小與彈簧被壓縮的程度有關.
為探究猜想一是否正確,小明同學設計了如圖甲所示的實驗裝置,探究方案如圖11-5(以下所有彈簧被壓縮后都未超過其彈性限度):
圖11-5
① 將A.B兩根外形完全相同,材料不同的彈簧分別按圖甲安裝好;
② 將小球置于彈簧A的右端,使彈簧被壓縮的長度為3cm(見圖乙),放手后小球被彈出,并與一木塊相碰,木塊被推動了一段距離S1;
③ 將小球置于彈簧B的右端,使彈簧被壓縮的長度為3cm,放手后小球被彈出,并與在同一位置的同
14、一木塊相碰,木塊被推動了一段距離S2;
④比較S1.S2得出結論.
(1)比較以上實驗數(shù)據(jù),若_________,說明彈性勢能的大小與彈簧的材料有關;若 _________,說明彈性勢能的大小與彈簧的材料無關.
(2)由于彈性勢能的大小不便用儀器測量,本實驗中把彈性勢能的大小轉換為觀察木塊被推動的距離,這種研究方法叫轉換法.請你按要求舉出兩個在探究中用轉換法的實例: ①聲學:____ ___;②力學:__ _______。
(3)請將探究猜想二的方案補充完整。
①將彈簧A按如圖11-5甲安裝好;
②將小球置于彈簧A的右端,使彈簧被壓縮的長度為2cm,放手后小球被彈出,并與一木塊相碰,木塊被推動了一段距離S3;
③_____ _;
④_____ ____。