功和機械能講義

#/15課題功和機械能一、上次課錯題講解二、知識點梳理考點1功、功的原理、解讀：1.力學(xué)里所說的功包括兩個必要因素：一是作用在物體上的力；二是物體在力的方向上通過的距離。.不做功的三種情況：有力無距離、有距離無力、力和距離垂直。.力學(xué)里規(guī)定：功等于力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積。 公式：W=Fs.功的單位：焦耳，1尸1N-m。 把一個雞蛋舉高1m，做的功大約是0.5J。.應(yīng)用功的公式注意：①分清哪個力對物體做功，計算時F就是這個力；②公式中s一定是在力的方向上通過的距離，強調(diào)對應(yīng)。③功的單位“焦"（牛?米=焦），不要和力和力臂的乘積（牛?米，不能寫成“焦”）單位搞混。.內(nèi)容：使用機械時，人們所做的功，都不會少于直接用手所做的功；即：使用任何機械都不省功。.說明：①功的原理是一個普遍的結(jié)論，對于任何機械都適用。②功的原理告訴我們：使用機械要省力必須費距離，要省距離必須費力，既省力又省距離的機械是沒有的。③使用機械雖然不能省功，但人類仍然使用，是因為使用機械或者可以省力、或者可以省距離、也可以改變力的方向，給人類工作帶來很多方便。④我們做題遇到的多是理想機械（忽略摩擦和機械本身的重力）理想機械：使用機械時，人們所做的功（Fs）=直接用手對重物所做的功（Gh）.應(yīng)用：斜面①理想斜面：斜面光滑②理想斜面遵從功的原理；③理想斜面公式:FL=Gh其中：F：沿斜面方向的推力；L：斜面長；G：物重；h：斜面高度。如果斜面與物體間的摩擦為f,則：FL=fL+Gh這樣F做功就大于直接對物體做功Gh?！踞槍毩?xí)】（2013杭州）在甲、乙兩圖中，甲圖地面粗糙、乙圖地面光滑。質(zhì)量分別為m,2m的兩個物體在大小為F的恒力作用下，在力的方向上前進了相同的距離，則下列結(jié)論正確的是

A.甲圖中F做的功小于乙圖中F做的功B.甲圖中F做的功等于乙圖中F做的功C.甲圖中F做的功大于乙圖中F做的功D.條件不足，無法確定甲、乙圖中F做的功誰大【解析】功等于力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積，甲和乙通過的距離相等，作用在甲乙兩物體上的力相等，做的功相等。選項B正確。考點：功2.在2.在圖所示的四種情境中，人對物體做功的是：（ ）舉著柘鈴原地不■動澗水平她面推動小車B打■同力推汽車,汽車毀勘大力士史將著上輪船靜止未動DC舉著柘鈴原地不■動澗水平她面推動小車B打■同力推汽車,汽車毀勘大力士史將著上輪船靜止未動DC【答案】B【解析】力學(xué)里所說的功包括兩個必要因素；一是作用在物體上的力J二是物體在力的方向上通過的距離,不做功的三種情況;有力無距高、有距離無力、力和距離垂直口推動小車時，對車的推力向前，車通過的距離向前,符合做功的兩個必要因素』故對車做功口選項三正確口考點：功點評：解決本題方的關(guān)鍵是功包括兩個必要因素：一是作用在物體上的力；二是物體在力的方向上通過的距離。難度中等。點2功率：1、定義：單位時間里完成的功2、物理意義：表示做功快慢的物理量。a公式p—卬―國―廠3、公式：P—————Fvtt4、單位：主單位為W，常用單位有kW、mW、馬力等。換算：1kW=103W1MW=106W1馬力=735W某小轎車功率66kW,它表示：小轎車1s內(nèi)做功66000J【針對練習(xí)】1三位同學(xué)準(zhǔn)備進行爬樓比賽，看看誰的功率大。他們展開了如下的討論：甲：只有測出各自的體重、爬樓用的時間和爬樓的高度，才能進行比較；乙：在爬樓的時間相同時，只要測出各自的體重、爬樓的高度，就可以進行比較；丙：在爬樓的高度相同時，只要測出各自的體重、爬樓的時間，就可以進行比較。A.甲、乙和丙B.甲和乙C.甲和丙D.乙和丙【答案】D【解析】功率是表示做功快慢的物理量，在教值上等于單位時間所做的功。甲二只有測出各自的體重、爬樓用的時間和爬樓的高度，才能進行比較；控制一個變量可以比較甲錯誤；Z：在爬樓的時間相同時，只要測出各自的體重,爬樓的高度，就可以進行比較；要相同時間里做功多的做功快丙：在爬樓的高度相同時，只要測出各自的體重、爬樓的時間，體重和時間比情小的做功快口選項口正確◎考點：功率點評：解決本題方的關(guān)鍵是功率是做功快慢的物體量。難度中等。2中學(xué)生小華在一次跳繩的體能測試中，1min內(nèi)跳了120次，每次跳離地面的高度約為5cm，則他跳繩時的功率最接近（）A.5WB.50W C.500W D.5000W【答案】B1解析】中學(xué)生的體重約為ON,每次跳離地面的高度約為5亦，Imin內(nèi)跳了 次，假功功率約為：選項B正確。考點；功率點評：解決本題方的關(guān)健是功率計算公式的應(yīng)用口難度中等口 考點3機械能（動能和勢能）解讀：1.能量：一個物體能夠做功，我們就說這個物體具有能理解：①能量表示物體做功本領(lǐng)大小的物理量；能量可以用能夠做功的多少來衡量。②一個物體“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，但它沒有做功。也不一定要做功。.機械能：動能和勢能統(tǒng)稱機械能⑴動能：定義：物體由于運動而具有的能量決定其大小的因素：物體速度越大、質(zhì)量越大，動能就越大⑵勢能：重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱勢能。①重力勢能：定義：物體由于被舉高而具有的能量。決定其大小的因素：物體質(zhì)量越大、舉得越高，勢能就越大②彈性勢能：定義：發(fā)生形變的物體具有的能量。決定其大小的因素：物體彈性形變越大、彈性勢能就越大.探究決定動能大小的因素：（1）猜想：動能大小與物體質(zhì)量和速度有關(guān);（2）實驗研究：研究對象：小鋼球方法：控制變量；如何判斷動能大?。嚎葱′撉蚰芡苿幽究熳龉Φ亩嗌偃绾慰刂扑俣炔蛔儯菏逛撉驈耐桓叨葷L下，則到達斜面底端時速度大小相同;如何改變鋼球速度：使鋼球從不同同高度滾下;（3）分析歸納：保持鋼球質(zhì)量不變時結(jié)論：運動物體質(zhì)量相同時；速度越大動能越大；保持鋼球速度不變時結(jié)論：運動物體速度相同時；質(zhì)量越大動能越大；.機械能：動能和勢能統(tǒng)稱為機械能。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?！踞槍毩?xí)】1圖17是探究“物體動能的大小與哪些因素有關(guān)？”的實驗示意圖。（1）實驗要探究的是物體動能的大小與物體和質(zhì)量的關(guān)系。（2）實驗中探究的是（填"A”或"B”）物體的動能，物體動能的大小是通過—

【笞案】口）速度C2）J&【解析】物體能做的功越多具有的動能越大,我們通過比較木塊移動的距離的多少來比較動能的大小,如圖是通過改變高度h來改變小球到平面的速度,是比較物體動能的大小與速度的關(guān)系，實險中探究的是物體A的動能，通過做功多少來比較，做功多少是通過3移動的距離來體現(xiàn)的?？键c：物體動能的大小與哪些因素有關(guān)點評:解決本題方的關(guān)鍵是通過做功多少來體現(xiàn)。難度中等。.國慶期間，在北京舉行了一場空中跳傘表演。飛機在高空沿水平方向勻速飛行，跳傘運動員從飛機上魚貫而出，跳入藍天白云間，運動員在下落的開始階段降落傘沒有打開，受到的阻力較小，其動能逐漸（選填“增加”、“減少”或“不變”），重力勢能;當(dāng)接近地面，打開降落傘一段時間后，運動員勻速下落，此時其動能，重力勢能;在整個過程中，機械能?！敬鸢付黾?減少不變減少雇少【解析】動靛大小的哥響因素：質(zhì)量、速度.重力勢能大小的哥響因素：質(zhì)量.高度.運動員在下落的開始階段降落傘■'沒有打開，受到的阻力救小，質(zhì)量不變，速度變大，所以動能變大j被舉高的高度變小，所以重力勢能減小j當(dāng)接近地面，打開降落傘一段時間后,運動員勻速下落，質(zhì)量不變，速度不變，所以動能不變5被舉高的高度澗小,所以重力勢能減小n所以機械能減小?？键c；動能、勢能，機械能點評；解決本題方的關(guān)鍵是熟知餐響動能和勢能的因素。難度較小口考點4動能和勢能的轉(zhuǎn)化、水能和風(fēng)能的利用轉(zhuǎn)化彈性勢能1.知識結(jié)構(gòu):動能?轉(zhuǎn)化彈性勢能1.知識結(jié)構(gòu):動能?轉(zhuǎn)化勢能重力勢能.動能和重力勢能間的轉(zhuǎn)化規(guī)律：①質(zhì)量一定的物體，如果加速下降，則動能增大，重力勢能減小，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；②質(zhì)量一定的物體，如果減速上升，則動能減小，重力勢能增大，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能；.動能與彈性勢能間的轉(zhuǎn)化規(guī)律：①如果一個物體的動能減小，而另一個物體的彈性勢能增大，則動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能；②如果一個物體的動能增大，而另一個物體的彈性勢能減小，則彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能。.動能與勢能轉(zhuǎn)化問題的分析：⑴首先分析決定動能大小的因素，決定重力勢能（或彈性勢能）大小的因素——看動能和重力勢能（或彈性勢能）如何變化。

⑵還要注意動能和勢能相互轉(zhuǎn)化過程中的能量損失和增大——如果除重力和彈力外沒有其他外力做功（即：沒有其他形式能量補充或沒有能量損失）則動能勢能轉(zhuǎn)化過程中機械能不變。⑶題中如果有“在光滑斜面上滑動”則“光滑”表示沒有能量損失一一機械能守恒；“斜面上勻速下滑”表示有能量損失一一機械能不守恒。5.知識結(jié)構(gòu)：5.知識結(jié)構(gòu)：機械能的天然資源「攔河筑壩［廣 ；發(fā)電水能海海水潮汐J〔直接做功'風(fēng)能6.水電站的工作原理：利用高處的水落下時把重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，水的一部分動能轉(zhuǎn)移到水輪機，利用水輪機帶動發(fā)電機把機械能轉(zhuǎn)化為電能?！踞槍毩?xí)】1人造衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運行。它從近地點向遠地點運動過程中A.動能增大，勢能減小，機械能不變B.動能增小，勢能減大，機械能不變C.動能不變，勢能增大，機械能變大D.動能減小，勢能不變，機械能變小【答案】3【解析】人造衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運行的過程中，在近地點具有最大的動能,遠地點具有最大的勢能,當(dāng)它從近地點向遠地點運動過程中。動能減小，勢能增大』機械能不變。選項三正確口考點；機械能的轉(zhuǎn)化點評：解決本題方的關(guān)鍵是知道近地點具有最大的動能，遠地點具有最大的勢能口難度中等口2（2013廣州）如圖9所示，足球以初速度v沿著凹凸不平的草地從a運動到d,足球（）圖9圖9A.在bA.在b、d兩點動能相等C.從b到c的過程機械能減少B.在a、d兩點動能相等D.從c到d的過程重力勢能減少【答案】C【解析1足球在運動過程中由于受到草地的阻力『機械能在不斷減小『在M』兩點高度相等,動能不相等，小球在口點有速度動能不為霧，小球在d速度為零動能為零，從。到d的過程中高度增大，重力勢能增大口選項C正確?？键c；機械能的轉(zhuǎn)化點評；解決本題方的關(guān)鍵是足球在運動過程中由于受到草地的阻力,機械能在不斷減小口難度較大口三、同步訓(xùn)練一、選擇題1（2013四川自貢）小明將掉在地面上的物理書撿起來放在課桌上，他對課本所做功最接近于（ ）A.0.02JB.0.2JC.2JD20J【答案】C【解析】功等于力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積.物理書的重力約3N,從地上撿起來移動的高度約0.8m做功：甲二Fs■二G42.4J.選項C正確。考點：功點評：解決本題方的關(guān)鍵是功等于力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積口難度較小口 2（2013江蘇鹽城）下列情形中，對物體沒有做功的是（）A.舉著杠鈴不動 將彈簧拉力器拉長C.將實心球拋向空中 D把掉在地上的羽毛球撿起來【答案】，【解析】不做功的三種情況：有力無距離、有距離無力、力和距離垂直。舉著杠鈴不動F有力作用在物體上.在力的方向上沒有移動距離，不做功。選項A正確?？键c：功點評：解決本題方的關(guān)鍵是不做功的三種情況：有力無距離,有距離無力、力和距離垂直難度較小口難度較小仆3、一個重為2N的皮球從10m高處下落3m的過程中，重力對它所做的功為A.20J B.6J C.14JD.26J【答案】B【解析】功等干力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積口重力做功是物體在重力方向上逋過的距離,由公式：W="S=2Nx3m=dJa選項E正確&考點,：功點評：解決本題方的關(guān)鍵是功等于力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積。難度較小。4（2013年北京市）下列有關(guān)力做功的說法中正確的是A.用水平力推著購物車前進，推車的力做了功B.把水桶從地面上提起來，提水桶的力沒有做功C.書靜止在水平桌面上，書受到的支持力做了功D.掛鉤上的書包靜止時，書包受到的拉力做了功【答案】A【解析】做功的二個必要條件；一是作用在物體上的力,二是物體在力的方向上通過的距離，用水平力推著購物車前進，有推力作用在車上,在推力的方向通撾了距離，推車的力做了功。選項A正確?？键c；功點評：解決本題方的關(guān)鍵是做功的二個必要條件：一是作用在物體上的力】二是物體在力的方向上逋過的距離m難度較小口5（2013年蘇州市）在如圖所示的四位科學(xué)家中，以其名字命名功率單位的是??兒牛/ 凡他于卡 C.無抻 以罩耳藁I廷【答案】C【解析】牛頓是力的單位5帕斯卡是壓強的單位5瓦特是功率的單位5焦耳是能量的單位。選項匚正確“考點:單位點評二解決本題方的關(guān)鍵是知道單位對應(yīng)的科學(xué)家。難度較小。6（2013漳州）用水平拉力F拉物體A在光滑水平面上沿力的方向移動距離S,拉力F做功為W1；用同樣的力F拉物體A在粗糙水平面上沿力的方向移動相同的距離s,拉力F做功為W2,則A.W1=W2 B.W1>W2 C.W1<W2 D.條件不足，無法比較 .恪案】A【解析】做功的二個必要條件；一是作用在物體上的力,二是物體在內(nèi)的方向上通過的距離，由題可知，作用在物體上的力的大小相等,物體移動的距離相等，做的功相等地口選項A正確口考點；功點評：解決本題方的關(guān)鍵是功等于作用在物體上的力和物體在力的方向上通過距離的乘積口難度中等口7.（2013?長沙）我們居住的城市高樓林立，如不小心發(fā)生高空墜物事件，則可能給人們的生命財產(chǎn)造成損害，更不可有意為之.日前，某小區(qū)的陳先生在早上下樓取車時發(fā)現(xiàn)車的后擋風(fēng)玻璃被穿了一個孔，上面還插著一個可樂瓶，肇事的可樂瓶里大約還有的可樂.對此，下列描述正確的是（ ）A.可樂瓶從高空墜落，動能會轉(zhuǎn)化為重力勢能B.可樂瓶對擋風(fēng)玻璃沒有做功C.車的后擋風(fēng)玻璃被穿了一個孔，上面還插著一個可樂瓶D.可樂瓶砸在擋風(fēng)玻璃的瞬間，具有很大的重力勢能【答案】C【解析】高處的物體在下落過程中把重力勢能車?；癁閯幽?通過動能做功把物體損壞,車的后擋風(fēng)玻璃被辭了一個孔，上面還插著一個可樂瓶，這是可樂瓶的重力勢能做功造成的。選項二正確?？键c:能的轉(zhuǎn)化點評:解決本題方的關(guān)鍵是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。難度較小。8（2013南通）.某同學(xué)的質(zhì)量約為50kg,他以正常速度從教學(xué)樓的一樓走上二樓。請估算在此過程中該同學(xué)上樓的功率最接近于A.1W B.10W C.100W D.1000W【答案】3【解析】這個同學(xué)從一樓到二樓的時間大約是⑷秒『做的功是：W=F2Gh=500M<4m=2。皿J：上樓的功率：?=Wt=WWJ1C上出口選項3最接近口選項□正確口考點;功率點評:解決本題方的關(guān)鍵是估算上樓的時間口難度較小口9（2013南通）如圖所示，男孩腳踩滑板車從高處滑下，在下滑的過程中A.動能增加，勢能減少B.動能增加，勢能增加 C.動能減少，勢能增加 D.動能減少，勢能減少【答案】A【解析】如圖所示，男孩腳踩滑板車從高處滑下，在下滑的過程中他的高度減小重力勢能減少，下落時男孩的速度變大，動能增大。選項A正確?？键c：能的轉(zhuǎn)化點評：解決本題方的關(guān)鍵是下落過程速度增大。難度較小。10.（2013?湘西州）如圖是一同學(xué)正在體育課中進行實心球投擲訓(xùn)練，投出的實心球在上升過程中（ ）A.動能不變、重力勢能增加 B.重力勢能不變、動能增加C.動能轉(zhuǎn)化為重力勢能 D.重力勢能轉(zhuǎn)化為動能【答案】C【解析】投出的實心球在上升過程中，實心球的高度噌大,速度遍小，高度增大,重力勢能增大,速度減小,動能減小口選項C正確?？键c:能的轉(zhuǎn)化點評:解決本題方的關(guān)鍵是實心球上升時速度溢小口難度中等口11（泰州市2013）如圖所示，滾擺上升的過程中A.動能增大B.重力勢能減小C.重力勢能轉(zhuǎn)化為動能D.動能轉(zhuǎn)化為重力勢能【答案】D【解析】滾擺上升的過程中,高度增加F速度減小，高度增加重力勢能增大，速度減小J動能減小,上升過程中動能轉(zhuǎn)化為重力勢能。選項D正確。考點；機械能的轉(zhuǎn)化點評；解決本題方的關(guān)鍵是深擺上升的過程中，高度贈加，速度減小。難度中等口12（2013年蘇州市）如圖所示的四個實例中，機械能正在減小的是A.蓄勢待發(fā)的火箭B.水平勻速飛行的飛機C勻速下降的熱氣球D.加速上升的飛艇第8題【答案】C【解析】蓄勢待發(fā)的火箭動能和勢能都不變『機械能不變口E.水平勻速飛行的飛機『動能和勢能都不變,機械能不變c,勻速下降的熱氣球,高度降低速度不變，重力勢能1s小,動能不變機械能減小?？?加速上升的飛艇，高度增大，速度變快，動能和重力勢能喜得都增大，機械能增大口選項C正確“考點；機械能的轉(zhuǎn)化點評：解決本題方的關(guān)鍵是判斷速度和高度的變化口難度中等口13（荊門市2013年）有一種運動叫蹦極，如圖所示是蹦極運動的簡化示意圖，彈性繩一端固定在O點，另一端系住運動員，運動員從O點自由下落，A點處彈性繩自然伸直。B點是運動員受到的重力與彈性繩對運動員拉力相等的點，C點是蹦極運動員到達的最低點，運動員從。點到C點的運動過程中忽略空氣阻力，則A.從。至C運動員速度一直減小B.從。點至A點運動員機械能不守恒,從A點至C點機械能守恒C.從。至A過程中運動員速度增大，從A至C過程中運動員速度減小D.從。至B過程中運動員速度增大，從B至C過程中運動員速度減小【答案】D【解析】如圖所示是蹦極運動的簡化示意圖，弓電性繩一端固定在□點另一端系住運動員，運動員從口點自由下落，A點處強性繩自然佃直。E點是運動員受到的重力與世性繩對運動員拉力相等的點,二點是瞬極運動員到達的最低點，運動員從0點到C點的運動過程中忽略空氣阻力，過3點時強性繩有彈力，但彈力小于重力，組續(xù)加速，到B點彈力等于重力『再向C運動時彈力大于重力速度漏小口選項D正確?？键c；機械能的神化點1評；解決本題方的關(guān)鍵是判斷速度的變化口難度中等。14（荊門市2013年）一根細長繩的下端系一金屬小球，上端固定，制成一個擺，把小球拉離豎直位置松手，讓他擺動起來，如圖所示，可以觀察到小球擺動過程中擺動的幅度會逐漸減小，最終停下來，對于小球在擺動過程中的能量轉(zhuǎn)化情況，下列說法不正確的是???A.小球從高處向低處擺動過程中，勢能部分轉(zhuǎn)化為動能B.小球從低處向高處擺動過程中，動能部分轉(zhuǎn)化為勢能C.小球擺動過程中機械能守恒D.小球依次經(jīng)過最低點時，動能會逐漸減少【答案】C【解析】A.小球從高處向低處擺動過程中，高度降低速度增大，勢能部紂轉(zhuǎn)化為動能正確.王小球從低處向高處擺動過程中j高度增加速度減小,動能部分特化為勢能正確?？谛∏驍[動過程中的幅度會逐漸減小.機械能減小錯誤?？?機械能減小，小球依次經(jīng)過最低點時.動能會逐漸減少正確。選項C正確?？键c：機械能的轉(zhuǎn)化點評：解決本題方的關(guān)鍵是判斷速度的變化。難度中等口15（2013新疆維吾爾）對在高速公路上行駛的汽車要進行限速，其實質(zhì)是限制了汽車的A.摩擦力B.勢能c動能D.慣性【答案】C【解析】對在高速公路上行駛的汽車要進行限速，其實底是限制了汽車的動能，汽車的動能越大能做的功越多，出事時造成的傷害遨大口選項C正確。考點；動能點評；解決本題方的關(guān)健是動能的大小和什么因素有關(guān)口難度較小口二、填空題（2013?綿陽）體重60kg的王健做引體向上，在1min時間內(nèi)完成了10個，每次上拉，身體重心上升30cm,則他每完成一次引體向上做功J,1min內(nèi)的平均功率是—W.（g取10N/kg）【答案】180、30【解析】功等于力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積。公式：W=FS=Gh=600NX0.3m=180J。做功的平均功率：P=W/t=180JX10/60s=30w?？键c：功和功率點評：解決本題方的關(guān)鍵是功率公式的應(yīng)用。難度中等。（2013?長沙）2013年長沙體育中考，男生新設(shè)引體向上項目.如圖是引體向上的示意圖，小云同學(xué)在半分鐘內(nèi)做了12個規(guī)范的引體向上.已知小云的質(zhì)量為60kg,每次引體向上他能將自身重心提高0.4m,則小云每做一次引體向上所做的功為J,整個過程中的平均功率為—W.（g取10N/kg）【答案】24C,06【解析】功等于力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積。公式：W=F￡=Gh=6況做功的功率：?=Wt=24mxl2考點3功和功率點評:解決本題方的關(guān)鍵是功率公式的應(yīng)用。難度較小。18（2013鎮(zhèn)江）圖是皮球落地后彈起過程中每隔相等時間曝光一次所拍攝的照片.由圖可知，下落過程中，皮球的速度,離開地面上升的過程中，皮球重力勢能,動能.皮球運動過程中的機械能.（均選填“增大”、“減小”或“不變”.）1答案】增大增大減小減小【解析】皮球下落過程中高度降低，重力勢能減小，動能熠大，上升過程中重力勢能增