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第十一章功和機械能 考綱內(nèi)容 第1課時功功率 考情分析 考點梳理 剖析重點實驗 重難點突破 課堂精煉 考綱內(nèi)容 考點1理解做功的兩個必要因素 考點2理解功的物理意義 公式及單位 理解功的概念 能計算功 考點3理解功率的物理意義 考點4理解功率的概念 公式及單位 能計算功率 考情分析 近年來廣東省試題主要考查力是否做功 功和功率的計算 探究滑輪組和斜面的機械功和功率的內(nèi)容是力學(xué)知識的綜合體現(xiàn) 功 功率的計算是中考的重點知識 同學(xué)們在復(fù)習(xí)時要對概念的理解 計算和實驗多加掌握 考點梳理 1 做功的兩個必要因素 1 作用在物體上的 2 物體在上移動的距離 2 不做功的三種情況 1 有力無距 力作用在物體上 但物體移動距離 如 推而未動 搬而未起 等 2 有距無力 物體移動了一段距離 但在此運動方向上力的作用 如推出去的實心球因慣性在空中飛行的過程中 手對實心球沒有做功 一 功 力 沒有 這個力的方向 沒有受到 3 力距垂直 力作用于物體上 但物體的運動方向與力的方向 人背書包在水平地面上行走 人對書包沒有做功 3 功的定義 力學(xué)中 功等于與物體在力的移動的距離的乘積 4 計算公式 W 5 功的單位 簡稱焦 符號是 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 時間 做功快慢 功率 瓦特 功 焦耳 時間 秒 4 功率的單位 簡稱瓦 符號是W 其他單位 千瓦 符號是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做勻速直線運動時 由W Fs及v s t 可得P 即在功率一定時 F與v成正比 瓦特 Fv 1000 例1跳繩是我市初中畢業(yè)生體育測試的項目之一 小華想利用所學(xué)的物理知識估測自己跳繩時克服重力的平均功率 不計繩重 1 用體重計測量自己的質(zhì)量m 2 估測自己平均每次跳起的高度h 人的重心上升的高度 3 用 填測量器材 記錄跳n次所用的 填物理量與其對應(yīng)字母 4 數(shù)據(jù)處理 自己所受的重力G 剖析重點實驗 測功率 秒表 時間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 跳的時間長的功率大C 體重相同 頻率高的功率小D 體重相同 跳的時間長的功率大 6 小華要想提高跳繩測試的成績 請你從物理學(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 有力對物體做功的是 A 舉重運動員舉著杠鈴不動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 重難點突破 一 做功的兩個必要因素 B 點撥 本題要抓住做功的兩個必要因素 作用在物體上的力 物體在力的方向上通過的距離 二者缺一不可 2014 無錫 下列實例中 人對物體做功的是 A 學(xué)生背著書包在水平路面上勻速前進(jìn)B 人推車 車未動C 足球被踢出后 在草地上滾動一段距離D 舉重運動員將杠鈴舉起 變式拓展1 D 例22014年的體育考試已經(jīng)開始 小李同學(xué)選擇擲實心球作為自己的考試項目 在考試過程中 他用 50N 的力把重為20N的實心球扔到10m遠(yuǎn)的地方 球又在地上滾了5m停下 請問整個過程中小李對實心球做的功為 A 500JB 750JC 0JD 條件不足 無法計算 D 二 理解功的物理意義 公式并計算功 點撥 正確進(jìn)行功的計算 需要重點掌握下面四個有關(guān)力 F 與距離 s 方面的關(guān)系 1 方向一致性 在求某一個力做的功時 物體在這個力作用下移動的距離 s 必須與這個力 F 的方向是一致的 2 時間同一性 在功的計算過程中 作用在物體上的力 F 與物體在力的方向上移動的距離 s 也要求具有時間同一性 3 同一物體 用來計算做功的兩個物理量還要具備另外一個條件 就是F與s必須是同時對于同一個物體來說的 4 力學(xué)中所說的做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 這兩個因素是必須同時具備的 缺少了其中任何一個 做功就不會成立 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)于功率和機械效率的說法正確的是 A 做的功越多 功率就越大B 做功的時間越短 功率就越大C 做的有用功越多 機械效率就越大D 機械效率總小于1 D 三 理解功率的物理意義 點撥 功率是單位時間內(nèi)完成的功的多少的物理量 單位時間內(nèi)完成的功多 則功率大 與做功多少 時間長短 省力情況無關(guān) 關(guān)于功率的概念 下列說法中正確的是 A 功率是描述力對物體做功多少的物理量B 由P W t可知 功率與時間成反比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 使其做勻速直線運動 若該物體在10s內(nèi)移動5m 則在此過程中它的速度為m s 小華對物體做功的功率是W 地面對物體的支持力做功J 0 5 四 理解功率的概念 公式及單位 能計算功率 50 0 點撥 速度由v s t可求 功率由P Fv可得 要注意在求功前 先要判斷力是否對物體做功 2015 廣東 已知小汽車的總質(zhì)量為1500kg 該車以30m s的速度沿水平方向做勻速直線運動 行駛了180s 汽車在行駛過程中受到的阻力為車重的0 16倍 g 10N kg 求 1 汽車行駛的距離 2 在此過程中汽車的牽引力和功率 D 變式拓展4 1 由v s t可知 汽車行駛的距離 s vt 30m s 180s 5400m 2 汽車做勻速直線運動 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 力沒有對物體做功的是 A 用力將鉛球擲出B 將書包背上樓C 騎自行車勻速前進(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 對此 下列說法中錯誤的是 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 拉力方向和運動方向始終一致 運動時間tab tcd 運動距離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 引到海拔較高的盤龍江上游 每年對昆明提供5 67億立方米的水 耗電及相關(guān)運行費用已近10億元 所以 珍惜水資源是每一個市民應(yīng)盡的責(zé)任和義務(wù) 此工程是在德澤水庫庫區(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 每秒流過水流橫截面的水量是18m3 將1 8 104kg的水提高220m 水泵對水所做的功是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 龍舟比賽是中國傳統(tǒng)運動項目之一 如圖2所示 某隊龍舟和運動員的總質(zhì)量為2 5 103kg 在一次龍舟賽上 該隊以1min40s的成績奪得500m比賽冠軍 已知該龍舟在運動過程中受到的阻力是龍舟和運動員的總重力的3 25 1 該隊的龍舟在500m比賽過程中的平均速度是多少 2 如果把在比賽過程中該隊龍舟的運動看作勻速直線運動 求運動員在比賽過程中劃船時的功率是多少 g 10N kg 5 1 距離s 500m 時間t 1min40s 100s該隊龍舟在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動 運動員劃船的動力為F f 3 103N運動員的功率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 滑輪和電動機等部件組成 連接轎廂的兩根纜繩非?？拷?轎廂空載時的重量是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所用的時間為10s 不計纜繩重和一切摩擦 在此運動過程中 求 1 轎廂的速度大小 2 配重重力對配重做的功 3 電動機的功率至少是多大 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配重重力對配重做的功W G配重h 3000N 15m 4 5 104J 3 纜繩對轎廂的拉力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電動機的功率至少為P W1 t 1 65 104J 10s 1650W 考綱內(nèi)容 考情分析 考點梳理 剖析重點實驗 重難點突破 課堂精煉 第2課時動能和勢能機械能及其轉(zhuǎn)化 考綱內(nèi)容 考點1能用實例說明物體的動能和勢能以及它們之間的相互轉(zhuǎn)化 考點2能用實例說明機械能和其他形式的能的轉(zhuǎn)化 考點3能用實驗探究動能的大小與哪些因素有關(guān) 考情分析 近年來廣東省主要考查機械能的轉(zhuǎn)化 機械能和其他形式的能的轉(zhuǎn)化 常見題型有選擇題 填空題 實驗探究題 綜合應(yīng)用題 考點梳理 物體能夠 就說這個物體具有能量 簡稱能 能量的單位是 注意 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 它只不過具備做功的本領(lǐng) 一 能量 對外做功 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 運動的速度越大 它的動能越 2 質(zhì)量 運動速度相同的物體 質(zhì)量越大 它的動能越 二 動能 運動 大 大 1 重力勢能 1 定義 物體由于所決定的能 2 影響動能的因素 質(zhì)量 高度相同時 質(zhì)量越的物體 重力勢能越大 高度 質(zhì)量相同時 位置越的物體 重力勢能越大 2 彈性勢能 1 定義 物體由于發(fā)生而具有的能 2 影響彈性勢能的因素 物體的彈性形變越 它具有的彈性勢能越大 三 勢能 高度 大 高 彈性形變 大 1 機械能 動能 勢能和勢能的統(tǒng)稱 2 機械能守恒 如果只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化 盡管動能 勢能的大小會變化 但機械能的總和 或者說機械能是的 若在動能和勢能相互轉(zhuǎn)化的過程中 伴隨有其他形式的能的轉(zhuǎn)化 則機械能不守恒 3 水能和風(fēng)能 水電站是利用水的能來發(fā)電的 風(fēng)力發(fā)電機是利用風(fēng)的能來發(fā)電的 四 機械能及其轉(zhuǎn)化 重力 彈性 不變 守恒 重力勢 動 例1小宇用如圖4所示的裝置探究 動能的大小與什么因素有關(guān) 的實驗 1 實驗中小球動能的大小是通過觀察比較反映出來的 這里用到了物理學(xué)研究問題的一種 填 直接測量 放大 或 轉(zhuǎn)換 方法 剖析重點實驗 木塊被推出的距離 轉(zhuǎn)換 2 為了探究動能的大小與物體運動速度的關(guān)系 應(yīng)選用兩個圖來分析 并由此得出的實驗結(jié)論是 3 分析乙 丙兩圖 得到的實驗結(jié)論是 其中小球在光滑斜面上從B處滾到底端的過程中 小球的能轉(zhuǎn)化為能 4 小宇要探究重力勢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 速度越大 物體的動能越大 同一速度 質(zhì)量越大 物體的動能越大 重力勢 動 甲 乙 不同 5 通過比較分析甲 乙兩圖可以得出的結(jié)論是 6 本實驗中若水平面絕對光滑則不能得出結(jié)論 原因是 質(zhì)量相同的物體 高度越高 重力勢能越大 小球與木塊將會做勻速直線運動 例1某地區(qū)的森林發(fā)生火災(zāi) 滅火飛機滿載著滅火劑飛臨火場上空 投下滅火劑后 滅火飛機仍以原來的高度和速度勻速飛行 則與投下滅火劑之前相比 飛機的 A 動能增加 機械能不變B 動能減小 機械能減小C 動能不變 機械能不變D 動能不變 機械能增加 重難點突破 B 一 動能和勢能以及它們之間的相互轉(zhuǎn)化 點撥 分析動能與勢能的變化時 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 從接觸蹦床到運動到最低點的過程中 運動員的 A 動能增大B 動能轉(zhuǎn)化為重力勢能C 機械能增大D 機械能轉(zhuǎn)化為蹦床的彈性勢能 D 例2下列情況中 機械能不變的是 A 雨點在空中下落得越來越快 忽略空氣阻力 B 降落傘在空中徐徐下降C 汽車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 機械能和其他形式的能的轉(zhuǎn)化 點撥 在判斷機械能是否守恒時 要看是否忽略 空氣阻力和摩擦力 當(dāng)只有重力做功時 機械能守恒 否則不守恒 就會轉(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)化為機械能的是 A 水沸騰時 推動鍋蓋振動B 菜刀在砂輪上磨 菜刀溫度升高C 火柴摩擦后燃燒D 冰塊在地面上滑動時慢慢熔化 A 1 2015 宿遷 如圖5 一木塊從斜面上勻速滑下 下列說法正確的是 A 木塊只受到重力和斜面的支持力B 下滑過程中 木塊的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能C 下滑過程中 木塊的重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D 下滑過程中 木塊的機械能保持不變 C 課堂精煉 2 2013 宜昌 人造衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運行 如圖6所示為衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點向近地點運動的過程 針對該過程 以下說法正確的是 A 動能逐漸增大 機械能增大B 勢能逐漸減小 機械能減小C 動能逐漸增大 勢能逐漸減小 機械能不變D 動能逐漸增大 勢能逐漸減小 機械能減小 C 3 2015 廣東 從桌面掉到地上的乒乓球會自動彈起 球在上升過程中能轉(zhuǎn)化為能 由于球與空氣有摩擦 上升過程中球的機械能 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點自由釋放 滾動到Q點 在此過程中 動能先變后變 重力勢能 動 重力勢 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) 小車便朝右方運動起來 說明 觀察圖8乙發(fā)現(xiàn) 將滑動變?yōu)榈姆绞娇梢詼p小摩擦 打樁機的重錘落下將木樁打入地中 如圖8丙所示 這說明被舉高的物體具有能 力的作用是相互的 滾動 重力勢 6 2013 廣東 利用如圖9所示裝置探究 物體動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)小球擺動到豎直位置時 將與靜止在水平面上的木塊C發(fā)生碰撞 木塊都會在水平面上滑行一定距離后停止 圖中的擺長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 同時釋放A B 觀察到它們并排擺動且始終相對靜止 同時到達(dá)豎直位置 這表明兩小球在擺動過程中的任一時刻的速度大小與小球的無關(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 物體質(zhì)量越大 它的動能越大 小于 質(zhì)量相同時 物體的速度越大 它的動能越大 謝謝