第十一章功和機(jī)械能 考綱內(nèi)容 第1課時(shí)功功率 考情分析 考點(diǎn)梳理 剖析重點(diǎn)實(shí)驗(yàn) 重難點(diǎn)突破 課堂精煉 考綱內(nèi)容 考點(diǎn)1理解做功的兩個(gè)必要因素 考點(diǎn)2理解功的物理意義 公式及單位 理解功的概念 能計(jì)算功 考點(diǎn)3理解功率的物理意義 考點(diǎn)4理解功率的概念 公式及單位 能計(jì)算功率 考情分析 近年來(lái)廣東省試題主要考查力是否做功 功和功率的計(jì)算 探究滑輪組和斜面的機(jī)械功和功率的內(nèi)容是力學(xué)知識(shí)的綜合體現(xiàn) 功 功率的計(jì)算是中考的重點(diǎn)知識(shí) 同學(xué)們?cè)趶?fù)習(xí)時(shí)要對(duì)概念的理解 計(jì)算和實(shí)驗(yàn)多加掌握 考點(diǎn)梳理 1 做功的兩個(gè)必要因素 1 作用在物體上的 2 物體在上移動(dòng)的距離 2 不做功的三種情況 1 有力無(wú)距 力作用在物體上 但物體移動(dòng)距離 如 推而未動(dòng) 搬而未起 等 2 有距無(wú)力 物體移動(dòng)了一段距離 但在此運(yùn)動(dòng)方向上力的作用 如推出去的實(shí)心球因慣性在空中飛行的過(guò)程中 手對(duì)實(shí)心球沒(méi)有做功 一 功 力 沒(méi)有 這個(gè)力的方向 沒(méi)有受到 3 力距垂直 力作用于物體上 但物體的運(yùn)動(dòng)方向與力的方向 人背書(shū)包在水平地面上行走 人對(duì)書(shū)包沒(méi)有做功 3 功的定義 力學(xué)中 功等于與物體在力的移動(dòng)的距離的乘積 4 計(jì)算公式 W 5 功的單位 簡(jiǎn)稱(chēng)焦 符號(hào)是 1J N m 垂直 方向上 力 Fs 焦耳 J 1 1 概念 與做功所用之比叫做功率 它在數(shù)值上等于單位時(shí)間內(nèi)力所做的功 2 物理意義 表示物體的物理量 它只表示做功的快慢 不表示做功的多少 3 公式 P W t 公式中的P表示 單位 W表示 單位 t表示 單位 二 功率 功 時(shí)間 做功快慢 功率 瓦特 功 焦耳 時(shí)間 秒 4 功率的單位 簡(jiǎn)稱(chēng)瓦 符號(hào)是W 其他單位 千瓦 符號(hào)是kW 單位換算 1W 1J s 1kW W 5 推導(dǎo)公式 當(dāng)物體在力F的作用下 以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí) 由W Fs及v s t 可得P 即在功率一定時(shí) F與v成正比 瓦特 Fv 1000 例1跳繩是我市初中畢業(yè)生體育測(cè)試的項(xiàng)目之一 小華想利用所學(xué)的物理知識(shí)估測(cè)自己跳繩時(shí)克服重力的平均功率 不計(jì)繩重 1 用體重計(jì)測(cè)量自己的質(zhì)量m 2 估測(cè)自己平均每次跳起的高度h 人的重心上升的高度 3 用 填測(cè)量器材 記錄跳n次所用的 填物理量與其對(duì)應(yīng)字母 4 數(shù)據(jù)處理 自己所受的重力G 剖析重點(diǎn)實(shí)驗(yàn) 測(cè)功率 秒表 時(shí)間t mg 每次克服重力所做的功W Gh 則跳n次所做的總功W總 nW 平均功率P 5 兩人想比較跳繩的平均功率 假設(shè)兩人跳起的平均高度相同 則 A 頻率相同 體重大的功率大B 頻率相同 跳的時(shí)間長(zhǎng)的功率大C 體重相同 頻率高的功率小D 體重相同 跳的時(shí)間長(zhǎng)的功率大 6 小華要想提高跳繩測(cè)試的成績(jī) 請(qǐng)你從物理學(xué)角度為他提出一條合理的建議 mgh nmgh A nmgh t 加快跳繩頻率 降低跳起高度 減肥等 例1下列情況 有力對(duì)物體做功的是 A 舉重運(yùn)動(dòng)員舉著杠鈴不動(dòng)B 重物由高處下落C 人提著水桶水平前進(jìn)D 物體因慣性在光滑水平面上滑動(dòng) 重難點(diǎn)突破 一 做功的兩個(gè)必要因素 B 點(diǎn)撥 本題要抓住做功的兩個(gè)必要因素 作用在物體上的力 物體在力的方向上通過(guò)的距離 二者缺一不可 2014 無(wú)錫 下列實(shí)例中 人對(duì)物體做功的是 A 學(xué)生背著書(shū)包在水平路面上勻速前進(jìn)B 人推車(chē) 車(chē)未動(dòng)C 足球被踢出后 在草地上滾動(dòng)一段距離D 舉重運(yùn)動(dòng)員將杠鈴舉起 變式拓展1 D 例22014年的體育考試已經(jīng)開(kāi)始 小李同學(xué)選擇擲實(shí)心球作為自己的考試項(xiàng)目 在考試過(guò)程中 他用 50N 的力把重為20N的實(shí)心球扔到10m遠(yuǎn)的地方 球又在地上滾了5m停下 請(qǐng)問(wèn)整個(gè)過(guò)程中小李對(duì)實(shí)心球做的功為 A 500JB 750JC 0JD 條件不足 無(wú)法計(jì)算 D 二 理解功的物理意義 公式并計(jì)算功 點(diǎn)撥 正確進(jìn)行功的計(jì)算 需要重點(diǎn)掌握下面四個(gè)有關(guān)力 F 與距離 s 方面的關(guān)系 1 方向一致性 在求某一個(gè)力做的功時(shí) 物體在這個(gè)力作用下移動(dòng)的距離 s 必須與這個(gè)力 F 的方向是一致的 2 時(shí)間同一性 在功的計(jì)算過(guò)程中 作用在物體上的力 F 與物體在力的方向上移動(dòng)的距離 s 也要求具有時(shí)間同一性 3 同一物體 用來(lái)計(jì)算做功的兩個(gè)物理量還要具備另外一個(gè)條件 就是F與s必須是同時(shí)對(duì)于同一個(gè)物體來(lái)說(shuō)的 4 力學(xué)中所說(shuō)的做功包括兩個(gè)必要因素 一是作用在物體上的力 二是物體在力的方向上通過(guò)的距離 這兩個(gè)因素是必須同時(shí)具備的 缺少了其中任何一個(gè) 做功就不會(huì)成立 2015 永州 在水平地面上 用60N的力沿水平方向拉著重為200N的小車(chē)前進(jìn)5m 拉力做功J 重力做功J 300 變式拓展2 0 例3下列關(guān)于功率和機(jī)械效率的說(shuō)法正確的是 A 做的功越多 功率就越大B 做功的時(shí)間越短 功率就越大C 做的有用功越多 機(jī)械效率就越大D 機(jī)械效率總小于1 D 三 理解功率的物理意義 點(diǎn)撥 功率是單位時(shí)間內(nèi)完成的功的多少的物理量 單位時(shí)間內(nèi)完成的功多 則功率大 與做功多少 時(shí)間長(zhǎng)短 省力情況無(wú)關(guān) 關(guān)于功率的概念 下列說(shuō)法中正確的是 A 功率是描述力對(duì)物體做功多少的物理量B 由P W t可知 功率與時(shí)間成反比C 由P Fv可知 只要F不為零 v也不為零 那么功率P就一定不為零D 力對(duì)物體做功多 功率不一定大 D 變式拓展3 例4小華同學(xué)用100N的水平推力 推放在水平地面上重500N的物體 使其做勻速直線運(yùn)動(dòng) 若該物體在10s內(nèi)移動(dòng)5m 則在此過(guò)程中它的速度為m s 小華對(duì)物體做功的功率是W 地面對(duì)物體的支持力做功J 0 5 四 理解功率的概念 公式及單位 能計(jì)算功率 50 0 點(diǎn)撥 速度由v s t可求 功率由P Fv可得 要注意在求功前 先要判斷力是否對(duì)物體做功 2015 廣東 已知小汽車(chē)的總質(zhì)量為1500kg 該車(chē)以30m s的速度沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng) 行駛了180s 汽車(chē)在行駛過(guò)程中受到的阻力為車(chē)重的0 16倍 g 10N kg 求 1 汽車(chē)行駛的距離 2 在此過(guò)程中汽車(chē)的牽引力和功率 D 變式拓展4 1 由v s t可知 汽車(chē)行駛的距離 s vt 30m s 180s 5400m 2 汽車(chē)做勻速直線運(yùn)動(dòng) 處于平衡狀態(tài)由平衡條件得 F f 0 16mg 0 16 1500kg 10N kg 2400N牽引力的功率P Fs t 2400N 5400m 180s 72000W 答案 1 下列現(xiàn)象中 力沒(méi)有對(duì)物體做功的是 A 用力將鉛球擲出B 將書(shū)包背上樓C 騎自行車(chē)勻速前進(jìn)D 提著水桶在水平地面上勻速前進(jìn) D 課堂精煉 2 一位父親與他5歲的兒子磊磊一起上樓回家 對(duì)此 下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 A 爬相同的樓梯 兒子體重小做的功少B 爬相同的樓梯 父親體重大做的功多C 爬相同的樓梯 兒子比父親先到達(dá) 兒子的功率一定大D 爬相同的樓梯 父親比兒子先到達(dá) 父親的功率一定大 C 3 2014 廣州 如圖1所示 用大小相等的拉力F 分別沿斜面和水平面拉木箱 拉力方向和運(yùn)動(dòng)方向始終一致 運(yùn)動(dòng)時(shí)間tab tcd 運(yùn)動(dòng)距離sab scd 比較兩種情況下拉力所做的功和功率 A ab段做功較多B ab段與cd段做的功一樣多C ab段功率較大D ab段與cd段的功率一樣大 B 4 2015 昆明 新建成的牛欄江引水濟(jì)昆工程 是將水從海拔較低的德澤水庫(kù) 引到海拔較高的盤(pán)龍江上游 每年對(duì)昆明提供5 67億立方米的水 耗電及相關(guān)運(yùn)行費(fèi)用已近10億元 所以 珍惜水資源是每一個(gè)市民應(yīng)盡的責(zé)任和義務(wù) 此工程是在德澤水庫(kù)庫(kù)區(qū)建泵站 將水泵入山坡高處的水池后 再流回昆明 泵站的提水高度約220m 每秒流過(guò)水流橫截面的水量是18m3 將1 8 104kg的水提高220m 水泵對(duì)水所做的功是J 做功的功率是W g取10N kg 水 1 0 103kg m3 3 96 107 3 96 107 5 2013 廣東 龍舟比賽是中國(guó)傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目之一 如圖2所示 某隊(duì)龍舟和運(yùn)動(dòng)員的總質(zhì)量為2 5 103kg 在一次龍舟賽上 該隊(duì)以1min40s的成績(jī)奪得500m比賽冠軍 已知該龍舟在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力是龍舟和運(yùn)動(dòng)員的總重力的3 25 1 該隊(duì)的龍舟在500m比賽過(guò)程中的平均速度是多少 2 如果把在比賽過(guò)程中該隊(duì)龍舟的運(yùn)動(dòng)看作勻速直線運(yùn)動(dòng) 求運(yùn)動(dòng)員在比賽過(guò)程中劃船時(shí)的功率是多少 g 10N kg 5 1 距離s 500m 時(shí)間t 1min40s 100s該隊(duì)龍舟在500m比賽中的平均速度v s t 500m 100s 5m s 2 龍舟受到的阻力f 3 25G 0 12 2 5 103kg 10N kg 3 103N由于龍舟做勻速直線運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)員劃船的動(dòng)力為F f 3 103N運(yùn)動(dòng)員的功率P W t 3 103N 500m 100s 1 5 104W 15kW 6 2014 廣東 如圖3所示是某種升降電梯的工作原理圖 它由轎廂 配重 纜繩 滑輪和電動(dòng)機(jī)等部件組成 連接轎廂的兩根纜繩非常靠近 轎廂空載時(shí)的重量是3100N 配重的重量為3000N 某次電梯載貨物的重量是1000N 電梯勻速上升15m所用的時(shí)間為10s 不計(jì)纜繩重和一切摩擦 在此運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 求 1 轎廂的速度大小 2 配重重力對(duì)配重做的功 3 電動(dòng)機(jī)的功率至少是多大 6 1 轎廂速度大小v s t 15m 10s 1 5m s 2 配重下降的距離h s配重重力對(duì)配重做的功W G配重h 3000N 15m 4 5 104J 3 纜繩對(duì)轎廂的拉力F1 G廂 G貨 G配重 3100N 1000N 3000N 1100N纜繩拉力做的功W1 F1s 1100N 15m 1 65 104J電動(dòng)機(jī)的功率至少為P W1 t 1 65 104J 10s 1650W 考綱內(nèi)容 考情分析 考點(diǎn)梳理 剖析重點(diǎn)實(shí)驗(yàn) 重難點(diǎn)突破 課堂精煉 第2課時(shí)動(dòng)能和勢(shì)能機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化 考綱內(nèi)容 考點(diǎn)1能用實(shí)例說(shuō)明物體的動(dòng)能和勢(shì)能以及它們之間的相互轉(zhuǎn)化 考點(diǎn)2能用實(shí)例說(shuō)明機(jī)械能和其他形式的能的轉(zhuǎn)化 考點(diǎn)3能用實(shí)驗(yàn)探究動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān) 考情分析 近年來(lái)廣東省主要考查機(jī)械能的轉(zhuǎn)化 機(jī)械能和其他形式的能的轉(zhuǎn)化 常見(jiàn)題型有選擇題 填空題 實(shí)驗(yàn)探究題 綜合應(yīng)用題 考點(diǎn)梳理 物體能夠 就說(shuō)這個(gè)物體具有能量 簡(jiǎn)稱(chēng)能 能量的單位是 注意 一個(gè)物體 能夠做功 并不是一定 要做功 也不是 正在做功 或 已經(jīng)做功 如 山上靜止的石頭具有能量 但它沒(méi)有做功 也不一定要做功 它只不過(guò)具備做功的本領(lǐng) 一 能量 對(duì)外做功 焦耳 1 定義 物體由于而具有的能 2 影響因素 1 速度 質(zhì)量相同的物體 運(yùn)動(dòng)的速度越大 它的動(dòng)能越 2 質(zhì)量 運(yùn)動(dòng)速度相同的物體 質(zhì)量越大 它的動(dòng)能越 二 動(dòng)能 運(yùn)動(dòng) 大 大 1 重力勢(shì)能 1 定義 物體由于所決定的能 2 影響動(dòng)能的因素 質(zhì)量 高度相同時(shí) 質(zhì)量越的物體 重力勢(shì)能越大 高度 質(zhì)量相同時(shí) 位置越的物體 重力勢(shì)能越大 2 彈性勢(shì)能 1 定義 物體由于發(fā)生而具有的能 2 影響彈性勢(shì)能的因素 物體的彈性形變?cè)?它具有的彈性勢(shì)能越大 三 勢(shì)能 高度 大 高 彈性形變 大 1 機(jī)械能 動(dòng)能 勢(shì)能和勢(shì)能的統(tǒng)稱(chēng) 2 機(jī)械能守恒 如果只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化 盡管動(dòng)能 勢(shì)能的大小會(huì)變化 但機(jī)械能的總和 或者說(shuō)機(jī)械能是的 若在動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程中 伴隨有其他形式的能的轉(zhuǎn)化 則機(jī)械能不守恒 3 水能和風(fēng)能 水電站是利用水的能來(lái)發(fā)電的 風(fēng)力發(fā)電機(jī)是利用風(fēng)的能來(lái)發(fā)電的 四 機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化 重力 彈性 不變 守恒 重力勢(shì) 動(dòng) 例1小宇用如圖4所示的裝置探究 動(dòng)能的大小與什么因素有關(guān) 的實(shí)驗(yàn) 1 實(shí)驗(yàn)中小球動(dòng)能的大小是通過(guò)觀察比較反映出來(lái)的 這里用到了物理學(xué)研究問(wèn)題的一種 填 直接測(cè)量 放大 或 轉(zhuǎn)換 方法 剖析重點(diǎn)實(shí)驗(yàn) 木塊被推出的距離 轉(zhuǎn)換 2 為了探究動(dòng)能的大小與物體運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)系 應(yīng)選用兩個(gè)圖來(lái)分析 并由此得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是 3 分析乙 丙兩圖 得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是 其中小球在光滑斜面上從B處滾到底端的過(guò)程中 小球的能轉(zhuǎn)化為能 4 小宇要探究重力勢(shì)能與物體的高度的關(guān)系他要選用上述圖 具體的操作方法是讓小球從 填 相同 或 不同 的高度由靜止?jié)L下 甲 乙 質(zhì)量一定時(shí) 速度越大 物體的動(dòng)能越大 同一速度 質(zhì)量越大 物體的動(dòng)能越大 重力勢(shì) 動(dòng) 甲 乙 不同 5 通過(guò)比較分析甲 乙兩圖可以得出的結(jié)論是 6 本實(shí)驗(yàn)中若水平面絕對(duì)光滑則不能得出結(jié)論 原因是 質(zhì)量相同的物體 高度越高 重力勢(shì)能越大 小球與木塊將會(huì)做勻速直線運(yùn)動(dòng) 例1某地區(qū)的森林發(fā)生火災(zāi) 滅火飛機(jī)滿(mǎn)載著滅火劑飛臨火場(chǎng)上空 投下滅火劑后 滅火飛機(jī)仍以原來(lái)的高度和速度勻速飛行 則與投下滅火劑之前相比 飛機(jī)的 A 動(dòng)能增加 機(jī)械能不變B 動(dòng)能減小 機(jī)械能減小C 動(dòng)能不變 機(jī)械能不變D 動(dòng)能不變 機(jī)械能增加 重難點(diǎn)突破 B 一 動(dòng)能和勢(shì)能以及它們之間的相互轉(zhuǎn)化 點(diǎn)撥 分析動(dòng)能與勢(shì)能的變化時(shí) 既要注意 高度 和 速度 還要注意 質(zhì)量 變式拓展1 2015 南通 蹦床比賽時(shí) 從接觸蹦床到運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程中 運(yùn)動(dòng)員的 A 動(dòng)能增大B 動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能C 機(jī)械能增大D 機(jī)械能轉(zhuǎn)化為蹦床的彈性勢(shì)能 D 例2下列情況中 機(jī)械能不變的是 A 雨點(diǎn)在空中下落得越來(lái)越快 忽略空氣阻力 B 降落傘在空中徐徐下降C 汽車(chē)沿斜面向上勻速行駛D 踢出去的足球在地上慢慢停下 A 二 機(jī)械能和其他形式的能的轉(zhuǎn)化 點(diǎn)撥 在判斷機(jī)械能是否守恒時(shí) 要看是否忽略 空氣阻力和摩擦力 當(dāng)只有重力做功時(shí) 機(jī)械能守恒 否則不守恒 就會(huì)轉(zhuǎn)化為其他形式的能 變式拓展2 下列幾種現(xiàn)象中 內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的是 A 水沸騰時(shí) 推動(dòng)鍋蓋振動(dòng)B 菜刀在砂輪上磨 菜刀溫度升高C 火柴摩擦后燃燒D 冰塊在地面上滑動(dòng)時(shí)慢慢熔化 A 1 2015 宿遷 如圖5 一木塊從斜面上勻速滑下 下列說(shuō)法正確的是 A 木塊只受到重力和斜面的支持力B 下滑過(guò)程中 木塊的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能C 下滑過(guò)程中 木塊的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D 下滑過(guò)程中 木塊的機(jī)械能保持不變 C 課堂精煉 2 2013 宜昌 人造衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行 如圖6所示為衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程 針對(duì)該過(guò)程 以下說(shuō)法正確的是 A 動(dòng)能逐漸增大 機(jī)械能增大B 勢(shì)能逐漸減小 機(jī)械能減小C 動(dòng)能逐漸增大 勢(shì)能逐漸減小 機(jī)械能不變D 動(dòng)能逐漸增大 勢(shì)能逐漸減小 機(jī)械能減小 C 3 2015 廣東 從桌面掉到地上的乒乓球會(huì)自動(dòng)彈起 球在上升過(guò)程中能轉(zhuǎn)化為能 由于球與空氣有摩擦 上升過(guò)程中球的機(jī)械能 4 2012 廣東 圖7是固定在水平桌面上的圓弧軌道 將一小球由軌道的P點(diǎn)自由釋放 滾動(dòng)到Q點(diǎn) 在此過(guò)程中 動(dòng)能先變后變 重力勢(shì)能 動(dòng) 重力勢(shì) 大 小 先變小后變大 減小 5 仔細(xì)觀察圖8甲 電風(fēng)扇向左面吹風(fēng) 小車(chē)便朝右方運(yùn)動(dòng)起來(lái) 說(shuō)明 觀察圖8乙發(fā)現(xiàn) 將滑動(dòng)變?yōu)榈姆绞娇梢詼p小摩擦 打樁機(jī)的重錘落下將木樁打入地中 如圖8丙所示 這說(shuō)明被舉高的物體具有能 力的作用是相互的 滾動(dòng) 重力勢(shì) 6 2013 廣東 利用如圖9所示裝置探究 物體動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān) 將小球A B分別拉到與豎直方向成一定角度 的位置 然后都由靜止釋放 當(dāng)小球擺動(dòng)到豎直位置時(shí) 將與靜止在水平面上的木塊C發(fā)生碰撞 木塊都會(huì)在水平面上滑行一定距離后停止 圖中的擺長(zhǎng)L都相同 1 2 球A B的質(zhì)量分別為mA mB mA mB 1 如圖9中甲 乙所示 同時(shí)釋放A B 觀察到它們并排擺動(dòng)且始終相對(duì)靜止 同時(shí)到達(dá)豎直位置 這表明兩小球在擺動(dòng)過(guò)程中的任一時(shí)刻的速度大小與小球的無(wú)關(guān) 2 如圖9中甲 乙所示 觀察到B球能將木塊C撞得更遠(yuǎn) 由此可得出結(jié)論 3 如圖9中乙中小球B到達(dá)豎直位置時(shí)的速度 填 大于 小于 或 等于 圖9丙中小球B到達(dá)豎直位置時(shí)的速度 如圖9乙 丙所示 圖丙中木塊C滑行得更遠(yuǎn)些 由此可得出結(jié)論 質(zhì)量 速度相同時(shí) 物體質(zhì)量越大 它的動(dòng)能越大 小于 質(zhì)量相同時(shí) 物體的速度越大 它的動(dòng)能越大 謝謝