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1、第五單元功、功率和機(jī)械效率課時(shí) 13功功率 機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化 考點(diǎn)知識聚焦 力考點(diǎn)一功定義 一個(gè)作用在物體上,物體在這個(gè)力的方向上移動(dòng)了一段,就說這個(gè)力做了功必要因素 作用在物體上的;物體在力的方向上移動(dòng)的不做功的三種情況示意圖 特點(diǎn) 物體在水平方向不受力,因慣性而動(dòng) 物體受力,但靜止 有力有距離,力的方向與距離的方向垂直力 距離距離 舉例 腳對踢出去的足球不做功 推而未動(dòng),搬而未起 人提水桶水平前進(jìn),提水桶的力和重力不做功功的計(jì)算表述 力與物體在力的方向上移動(dòng)的距離的公式 W=單位 (符號:J);1J=1Nm 大小 把兩個(gè)雞蛋舉高1m 所做的功大約是1J說明 計(jì)算做功多少時(shí),要注意三個(gè)“同一”

2、性:即力與物體移動(dòng)的距離在方向上必須一致;力與物體移動(dòng)的距離必須對應(yīng)于同一物體和同一段時(shí)間考點(diǎn)知識聚焦 乘積Fs焦耳 定義 與之比物理意義 表示做功的物理量。功率大,說明做功,單位時(shí)間內(nèi)做的功多;功率小,說明做功,單位時(shí)間內(nèi)做的功少。注:功率大小表示做功快慢,不表示做功多少;做功多少由功率和時(shí)間共同決定公式 P=單位 (符號:);換算關(guān)系:1kW=W,1W=1J/s備注 功率的公式P=是指平均功率,即在t時(shí)間內(nèi)的平均功率,而不是某一時(shí)刻的瞬時(shí)功率;當(dāng)物體在力F作用下,以速度v勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),由W=Fs及v=,可得:P=考點(diǎn)知識聚焦功考點(diǎn)二功率 做功所用時(shí)間快慢 快慢瓦特 W 103 Fv 能量 定

3、義 物體能夠,表示這個(gè)物體具有能量,簡稱能,單位是說明 一個(gè)物體能夠做的功越多,表示這個(gè)物體具有的能量越大;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,但它沒有做功,也不一定要做功考點(diǎn)知識聚焦 對外做功考點(diǎn)三動(dòng)能和勢能 J 考點(diǎn)知識聚焦 運(yùn)動(dòng)動(dòng)能 定義 物體由于而具有的能探究課題:物體的動(dòng)能大小跟哪些因素 有關(guān) 探究方法 、實(shí)驗(yàn)裝置 控制變量法 轉(zhuǎn)換法 考點(diǎn)知識聚焦動(dòng)能 探究課題:物體的動(dòng)能大小跟哪些因素有關(guān) 實(shí)驗(yàn)過程 讓體積相同的鋼球和木球從同一高度滾下,目的是使兩球到達(dá)水平面時(shí)的相同,是為了探究動(dòng)能與物體的關(guān)系;讓質(zhì)量相同的兩木球

4、從不同高度滾下,是為了探究動(dòng)能與物體的關(guān)系;通過觀察來反映物體動(dòng)能的大小,這里用到了法實(shí)驗(yàn) 結(jié)論 甲、乙說明:動(dòng)能與質(zhì)量有關(guān),相同的物體,質(zhì)量越大,動(dòng)能;乙、丙說明:動(dòng)能與運(yùn)動(dòng)速度有關(guān),相同的物體,運(yùn)動(dòng)速度越大,動(dòng)能初速度 質(zhì)量 速度木塊被推動(dòng)的距離轉(zhuǎn)換越大 速度質(zhì)量越大 考點(diǎn)知識聚焦 被舉高勢能 重力勢能 定義 物體由于而具有的能量探究課題:重力勢能的大小與哪些因素有關(guān) 探究方法 控制變量法、轉(zhuǎn)換法實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 利用物體落向沙地,比較砸出的沙坑大小實(shí)驗(yàn)過程 控制物體質(zhì)量相等,使物體從不同高度處下落,探究重力勢能與物體所處高度的關(guān)系;控制物體所處高度相同,改變物體的質(zhì)量,探 究重力勢能與物體質(zhì)量的

5、關(guān)系 勢能 重力勢能 探究課題:重力勢能的大小與哪些因素有關(guān) 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 物體的重力勢能與物體的和有關(guān)。物體質(zhì)量相等,高度越高,重力勢能越大;物體所處高度相同,質(zhì)量越大,重力勢能越大彈性勢能 定義 物體由于發(fā)生而具有的能影響因素 與物體的彈性形變程度有關(guān)考點(diǎn)知識聚焦 質(zhì)量 所處高度彈性形變 概念 動(dòng)能、重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為,動(dòng)能和勢能在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化單位 焦耳(符號:J)巧析機(jī)械能轉(zhuǎn)化過程 動(dòng)能與重力勢能的轉(zhuǎn)化:動(dòng)能重力勢能:速度,高度增大;重力勢能動(dòng)能:速度增大,高度動(dòng)能與彈性勢能的轉(zhuǎn)化:動(dòng)能彈性勢能:速度減小,彈性形變;彈性勢能動(dòng)能:速度,彈性形變減小考點(diǎn)知識聚焦 機(jī)械能考點(diǎn)四機(jī)

6、械能及其轉(zhuǎn)化 減小 減小 增大增大 常見能量轉(zhuǎn)化舉例滾擺 上升:能轉(zhuǎn)化為能;下降:能轉(zhuǎn)化為能單擺 左中間:能轉(zhuǎn)化為能;中間右:能轉(zhuǎn)化為能人造地球衛(wèi)星 近地點(diǎn)遠(yuǎn)地點(diǎn):能轉(zhuǎn)化為能;遠(yuǎn)地點(diǎn)近地點(diǎn):能轉(zhuǎn)化為能近地點(diǎn)時(shí)能最大,遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)能最大考點(diǎn)知識聚焦 動(dòng) 重力勢重力勢 動(dòng)重力勢 動(dòng)動(dòng) 重力勢動(dòng) 重力勢重力勢 動(dòng)動(dòng) 重力勢 考點(diǎn)知識聚焦 不變機(jī)械能守恒定律 如果只有動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化,機(jī)械能的總和保持。注:只有動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化是指不考慮判斷機(jī)械能是否守恒的方法:只有重力做功時(shí),機(jī)械能;若考慮摩擦及其他力的作用,機(jī)械能;若有其他形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,機(jī)械能摩擦及阻力守恒 減小增大 例1指出下列各情況

7、中,力對物體是否做功:(均選填“做功”或“不做功”)(1)在草地上滾動(dòng)的足球,支持力對球。(2)手提一桶水在水平面上運(yùn)動(dòng)一段距離,拉力對桶。(3)一只蘋果從樹上落下過程中,重力對它。(4)小球被踢出去后,由于慣性在光滑的水平面上滾動(dòng),腳對球。(5)懸掛著的電燈,電線的拉力對電燈。(6)舉重運(yùn)動(dòng)員舉起杠鈴過程中,舉力對杠鈴。(7)鋼筆在紙面上寫字中,紙面的摩擦力對鋼筆。熱點(diǎn)考向探究探究一功 不做功 不做功做功 不做功不做功做功做功 例2一個(gè)跳傘運(yùn)動(dòng)員的總質(zhì)量為80kg,當(dāng)它從500m 的高空跳下后,過了一段時(shí)間才打開降落傘,最后以4m /s的豎直速度勻速下降了10s恰好落到地面,在整個(gè)過程中,重

8、力做了多少功?最后豎直勻速下落階段克服阻力做了多少功?(未開傘前不考慮空氣阻力,g取10N/kg)熱點(diǎn)考向探究 答案解:重力做功為WG=mgh=80kg10N/kg500m =4105J。勻速下落的距離h1=vt=4m /s10s=40m ,克服阻力做的功Wf=fh2=Gh1=mgh1=80kg10N/kg40m =3.2104J。 變式1小夏推箱子經(jīng)歷了如圖13-1所示的過程,最終箱子被推出去后又向前滑行了一段距離。下列對上述過程中涉及的物理知識,分析正確的是 ()A.圖甲:因?yàn)橄渥記]動(dòng),所以小夏沒有對箱子施加力的作用B.圖乙:因?yàn)橄渥邮艿降哪Σ亮Υ笥谕屏?所以小夏沒推動(dòng)箱子C.圖乙:因?yàn)樾?/p>

9、夏對箱子施加了力,所以小夏對箱子做了功D.圖丙:小夏對箱子做的功小于推力與箱子移動(dòng)距離的乘積熱點(diǎn)考向探究 D圖13-1 變式2一個(gè)人先后用同樣大小的力F將不同質(zhì)量的物體分別在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移動(dòng)相同的距離s(如圖13-2所示),該力在這三個(gè)過程中所做的功分別為W1、W2、W3,關(guān)于它們之間的大小關(guān)系,下列說法正確的是 ()A.W1W2W3 B.W1W2=W3C.W1=W2=W3 D.W1=W2P乙 B.P甲v2。(2)步驟1和步驟3控制鋼球在斜面上的初始位置相同,則鋼球滾動(dòng)到水平面上時(shí)的速度相同,改變鋼球的質(zhì)量,即在速度相同的情況下,探究動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系。(1)比較

10、v1、v2,可知v1v2。原因:鋼球的重力勢能越大,轉(zhuǎn)化為鋼球的能越大。(2)比較步驟和步驟3可以探究動(dòng)能大小和物體質(zhì)量的關(guān)系。熱點(diǎn)考向探究動(dòng)1 解析(3)鋼球到達(dá)水平面時(shí)具有動(dòng)能,推動(dòng)木塊運(yùn)動(dòng)時(shí),一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)移給木塊使木塊運(yùn)動(dòng),最終轉(zhuǎn)化為木塊克服摩擦力所做的功,另一部分由鋼球自身克服摩擦,轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,故EkW。(4)步驟1與步驟2兩次實(shí)驗(yàn)操作中,木塊對水平面的壓力和接觸面的粗糙程度相同,所受摩擦力相等,即f 1=f2。 (3)鋼球從斜面上滑下,碰撞到斜面底端水平放置的木塊后繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng),兩者在水平木板上滑行一段時(shí)間后停下,如圖甲所示,設(shè)木塊克服摩擦力所做的功為W,小球與木塊碰撞前動(dòng)能為Ek,

11、則Ek(選填“”“s2,則f1f2。熱點(diǎn)考向探究 = (5)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,該同學(xué)拿走木塊,先后將鋼球從同一斜面的不同高度處由靜止釋放,記錄鋼球在相同表面上滑行到靜止的距離,如圖乙所示。根據(jù)此現(xiàn)象,小剛得出了動(dòng)能與速度有關(guān)的結(jié)論。你認(rèn)為該同學(xué)實(shí)驗(yàn)方案是否合理(選填“合理”或“不合理”)。(6)若該同學(xué)還準(zhǔn)備利用圖乙器材探究“阻力對物體運(yùn)動(dòng)的影響”。為完成探究任務(wù),該同學(xué)需要從下面提供器材中選擇的器材有。(填字母)A.砝碼 B.毛巾C.彈簧測力計(jì) D.棉布熱點(diǎn)考向探究合理BD 解析(5)相同的表面對鋼球的阻力是相同的,通過觀察鋼球滑行到靜止的距離大小可以判斷出鋼球的動(dòng)能大小,即鋼球滑行到靜止的距離越

12、大,鋼球的動(dòng)能越大。從而可以得出動(dòng)能與速度的關(guān)系,故該實(shí)驗(yàn)方案合理。 例2 2017鄂爾多斯小夏同學(xué)在體育活動(dòng)中,從鉛球下落陷入沙坑的深度情況受到啟發(fā),并產(chǎn)生了如下猜想。猜想一:物體的重力勢能與物體的質(zhì)量有關(guān);猜想二:物體的重力勢能與物體的下落高度有關(guān);猜想三:物體的重力勢能與物體的運(yùn)動(dòng)路徑有關(guān)。為此小夏設(shè)計(jì)了如圖13-9所示的實(shí)驗(yàn):用大小、形狀相同的A、B、C、D四個(gè)鉛球分別從距離沙表面某高度處靜止釋放,其中D球從光滑彎曲管道上端靜止滑入,最后從管道下端豎直落下(球在光滑管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量損失不計(jì))。熱點(diǎn)考向探究突破二探究重力勢能的大小與什么因素有關(guān) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表:熱點(diǎn)考向探究圖13-9

13、實(shí)驗(yàn)序號 鉛球代號 鉛球質(zhì)量/g 下落高度/m 陷入沙坑的深度/m A 200 0.5 0.1 B 400 0.5 0.25 C 200 1 0.2 D 200 1 0.2 (1)本實(shí)驗(yàn)中采用的研究問題的方法有。(寫出一種方法即可)(2)本實(shí)驗(yàn)中,鉛球的重力勢能大小是通過來反映的。(3)為驗(yàn)證猜想二,應(yīng)比較(填實(shí)驗(yàn)序號)。得到的結(jié)論是:當(dāng)物體質(zhì)量相同時(shí),。 熱點(diǎn)考向探究鉛球陷入沙坑的深度 控制變量法物體的下落高度越高,其重力勢能越大 解析(3)猜想二要探究物體重力勢能與下落高度的關(guān)系,應(yīng)控制小球的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)路徑相同,下落高度不同,即兩次實(shí)驗(yàn)符合條件。 (4)比較,得到的結(jié)論是。(5)經(jīng)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)和分析,小夏大膽給出重力勢能(Ep)的表達(dá)式“Ep=mgh”,并去辦公室詢問了老師,得以證實(shí)。小夏高興不已,回到教室后,根據(jù)學(xué)過的知識又算出了各小球落到沙表面時(shí)的動(dòng)能,其中B球的動(dòng)能為J。(忽略空氣阻力,g取10N/kg)熱點(diǎn)考向探究2當(dāng)物體的質(zhì)量和下落高度均相同時(shí),物體的重力勢能與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)解析(5)忽略空氣阻力,則小球下落時(shí)機(jī)械能守恒,下落前的重力勢能等于小球落到沙表面時(shí)的動(dòng)能,則B球落到沙表面時(shí)的動(dòng)能E k=Ep=mgh=0.4kg10N/kg0.5m =2J。