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单击此处编辑母版标题样式,编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/5/30,#,第,7,课时,功和机械能,第一篇教材梳理,思维导图 构建体系,教材梳理 夯实基础,1,.,功,思维导图 构建体系,教材梳理 夯实基础,考点一功、功率及其计算,定义,作用在物体上的力,使物体在力的方向上移动一段距离,就说这个力对物体做了功。,做功的两个必要因素,:,一是作用在物体上的,;,二是物体,在,移动了距离,计算,功等于,与,的乘积,公式为,W=,功的单位为焦耳,(J),1 J,=,1 N,m,。,注意,:,计算功的大小时,:,方向要一致,:,s,、,F,的方向要一致,;,时间要一致,:,F,、,s,要有同时性,;,同一物体,:,F,、,s,必须是针对同一物体来说的,常见值,将两个鸡蛋举高,1 m,做功约为,1 J;,一个中学生从一楼走上二楼做功约为,1500 J;,将地面上的物理课本捡起来,人对课本做功约为,2 J,力,力的方向上,力,物体在力的方向上移动距离,Fs,思维导图 构建体系,教材梳理 夯实基础,【,点拨,】,不做功的三种情况,(,其他情况都做功,),示意图,特点,物体在水平方向不受力,因具有惯性而动,物体受力,但静止,有力有距离,但力的方向与距离的方向垂直,举例,踢出去的足球,推而未动,搬,而未起,人提水桶水平前进,提水桶的力和水桶的重力不做功,思维导图 构建体系,教材梳理 夯实基础,2,.,功率,功率,物理意义,:,表示物体做功的,;,比较做功的快慢需考虑两个要素,:,一是物体做了多少功,;,二是物体做功所用的时间,定义,:,功与做功所用时间之比,;,公式,:,P=,单位,:,简称瓦,符号,:,;,1 W,=,1 J/s,1 kW,=,1000 W,功率,推导,公式,由于,P,=,且,W=Fs,可推导,:,P=,=,(,v,为物体在,F,作用下运动的平均速度,),快慢,瓦特,W,Fv,思维导图 构建体系,教材梳理 夯实基础,考点二机械能及其转化,运动,质量,速度,质量,高度,形变,思维导图 构建体系,教材梳理 夯实基础,机,械,能,的,相,互,转,化,物体的动能和势能是可以相互,的。有摩擦阻力时,在动能和势能的相互转化中,机械能会,如图甲、乙所示,我们称之为机械能不守恒。,若不考虑摩擦力等消耗能量的因素,则机械能的总和,或者说机械能是,的。如图丙所示,卫星由远地点向近地点运动时,减少,增大,由于没有空气阻力,机械能,转化,减少,保持不变,守恒,重力势能,动能,不变,思维导图 构建体系,教材梳理 夯实基础,【,点拨,】,判断机械能是否守恒,注意,:(1),对象是整体还是个体,;(2),分析关键字,如“不计空气阻力”“不计摩擦”“光滑”等,说明不考虑机械能损失的情况。,教材,图解,1,.,2017,鄂州,图,7-1,所示生活实例中,力对物体做功的有,(,),图,7-1,思维导图 构建体系,教材梳理 夯实基础,A,.,甲和乙,B,.,甲和丙,C,.,乙和丙,D,.,丙和丁,B,2,.,如图,7-2,所示,大石头质量为,0,.,6 t,起重机的吊钩,15 s,将大石头沿竖直方向匀速提升,1 m,提升过程中,起重机提升大石头做的功为,J,起重机提升大石头的功率为,W,。若起重机的吊钩将大石头再水平移动,2 m,则整个过程中起重机做的总功为,J,。,(,g,取,10 N/kg),思维导图 构建体系,教材梳理 夯实基础,图,7-2,6,10,3,2,.,6,10,3,4,10,2,3,.,如图,7-3,所示,在一个罐子的盖和底各开两个小洞,将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中,橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定,做好后将它从不太陡的斜面滚下,观察到的现象是,产生此现象的原因是,。,思维导图 构建体系,教材梳理 夯实基础,图,7-3,重力势能与动能和弹性势能相互转化,罐子从斜面滚下后又返回,重难探究 逐个突破,实验突破 素养提升,1,.,如图,7-4,所示,下列说法正确的是,(,),图,7-4,A,.,图甲中,女孩搬起一个箱子,女孩对箱子做了功,B,.,图乙中,司机费了很大的力未能推动汽车,但司机对汽车做了功,C,.,图丙中,吊车吊着石块水平移动一段距离,吊车对石块做了功,D,.,图丁中,足球被踢出后在草地上滚动的过程中,运动员对足球做了功,探究一,功和功率的理解及应用,A,重难探究 逐个突破,实验突破 素养提升,2,.,如图,7-5,所示是某公司研发的智能服务机器人,它具有净化室内空气、陪伴老人聊天散步等功能。若它在,50 N,的牵引力作用下,以,0,.,5 m/s,的速度在水平地面匀速直线行驶,60 s,求,:,(1),它行驶的路程。,(2),此过程中牵引力所做的功。,(3),牵引力做功的功率。,图,7-5,解：（,1,）行驶的路程,s=vt=,0,.,5 m/s,60 s=30 m,。,重难探究 逐个突破,实验突破 素养提升,2,.,如图,7-5,所示是某公司研发的智能服务机器人,它具有净化室内空气、陪伴老人聊天散步等功能。若它在,50 N,的牵引力作用下,以,0,.,5 m/s,的速度在水平地面匀速直线行驶,60 s,求,:,(2),此过程中牵引力所做的功。,图,7-5,（,2,）牵引力所做的功,W=Fs=,50 N30 m=1500 J,。,重难探究 逐个突破,实验突破 素养提升,2,.,如图,7-5,所示是某公司研发的智能服务机器人,它具有净化室内空气、陪伴老人聊天散步等功能。若它在,50 N,的牵引力作用下,以,0,.,5 m/s,的速度在水平地面匀速直线行驶,60 s,求,:,(3),牵引力做功的功率。,图,7-5,重难探究 逐个突破,实验突破 素养提升,3,.,扫地机器人是智能家用电器的一种。正逐渐进入我们的生活,如图,7-6,所示,是一款集自动清扫技术和人工智能设计于一体的地面清扫机器人。小五在室内运动场上试用中发现,该机器人在,1 min,内沿直线匀速清扫的距离为,18 m,若它在运动中所受阻力为,105 N,。求,:,(1),此机器人在清扫地面时运动的速度。,(2),此过程中机器人所受牵引力所做的功及功率。,图,7-6,重难探究 逐个突破,实验突破 素养提升,3,.,扫地机器人是智能家用电器的一种。正逐渐进入我们的生活,如图,7-6,所示,是一款集自动清扫技术和人工智能设计于一体的地面清扫机器人。小五在室内运动场上试用中发现,该机器人在,1 min,内沿直线匀速清扫的距离为,18 m,若它在运动中所受阻力为,105 N,。求,:,(2),此过程中机器人所受牵引力所做的功及功率。,图,7-6,重难探究 逐个突破,实验突破 素养提升,4,.,如图,7-7,甲所示,水平地面上的物体,受到方向不变的推力,F,的作用,其,F,-,t,和,v,-,t,的图像分别如图乙、丙所示。由图像可知,0,3 s,内,推力对物体做功为,J;,t=,5 s,时,物体受到的摩擦力是,N;9,12 s,内,推力对物体做功的功率为,W,。,图,7-7,0,6,18,重难探究 逐个突破,实验突破 素养提升,5,.,2018,德州,两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动,两次物体运动的,s-t,图像如图,7-8,所示。根据图像,下列判断正确的是,(,),A,.,两次物体运动的速度,v,1,F,2,C,.,0,6 s,两次拉力对物体所做的功,W,1,W,2,D,.,0,6 s,两次拉力对物体做功的功率,P,1,P,2,图,7-8,C,重难探究 逐个突破,实验突破 素养提升,重难探究 逐个突破,实验突破 素养提升,6,.,如图,7-9,所示是跳水运动员跳板跳水时的情景,跳板跳水运动有起跳、腾空、落水几个阶段,若不计空气阻力,从腾空到落水的过程中,(,),A,.,动能增加,机械能增加,B,.,重力势能减小,机械能减少,C,.,动能先减小后增大,机械能不变,D,.,重力势能先减少后增大,机械能不变,探究二机械能及其转化,图,7-9,C,重难探究 逐个突破,实验突破 素养提升,7,.,如图,7-10,所示是一种游戏,叫蹦极。游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上,另一端固定在高处,从高处跳下。图中,a,点是弹性绳自然下垂时的位置,c,点是游戏者所到达的最低点。对于游戏者由跳台至最低点的过程中,若不计空气阻力,则下列说法正确的是,(,),A,.,游戏者的动能一直在增加,B,.,游戏者减少的重力势能全部转化为动能,C,.,游戏者通过,a,点之后,绳子具有弹性势能,D,.,游戏者到,c,点时,他的势能为零,图,图,7-10,C,重难探究 逐个突破,实验突破 素养提升,解析,在到达,a,点之前,游戏者的重力势能转化为动能,动能逐渐增大,;,过,a,点后游戏者的动能先增加后减小,故整个过程中,动能是先增大后减小,故,A,错误。从跳台至,a,点的过程中,减小的重力势能全部转化为动能。设从,a,点至,c,点的过程中有一点,b,游戏者在,b,点受到的重力等于其受到的绳子的拉力,故游戏者在该点速度最大,动能最大,所以从,a,点到,b,点游戏者减小的重力势能将转化为自身的动能与绳子的弹性势能,;,从,b,点到,c,点,游戏者减小的重力势能和其全部的动能转化成绳子的弹性势能,故,B,错误。游戏者通过,a,点后,绳子逐渐被拉长,绳子具有弹性势能,故,C,正确。游戏者到,c,点时由于还具有一定的高度,所以他的势能,(,即重力势能,),不为零,故,D,错误。,重难探究 逐个突破,实验突破 素养提升,突破一探究物体的动能跟哪些因素有关,【,设计和进行实验,】,1,.,使小球获得动能的方法,:,让小球从,同一斜槽的某一高度由静止,滚下。,2,.,实验方法,:,转换法,:,通过,木块被撞后移动距离的远近,反映物体动能的大小。,控制变量法,:,实验中探究动能与小球质量的关系,必须保持小球到达,水平面的速度相同,(,方法,:,使小球从同一斜槽的,同一高度,由静止滚下,);,探究动能与小球速度的关系,必须保持小球的,质量,相同。,重难探究 逐个突破,实验突破 素养提升,【,数据处理和分析,】,3,.,设计实验记录表格,(,如下表所示,),分析可得出,:,物体的质量和物体运动的速度都影响物体动能的大小,且,质量越大,、运动,速度越大,动能,越大,。,次数,小球,质量,m/,kg,小球下落,的高度,h/,cm,木块移动,的距离,s/,cm,1,2,3,4,.,超速、超载问题的判断,:,超速问题,质量不变,超载问题,速度不变,。,重难探究 逐个突破,实验突破 素养提升,【,交流、反思与评估,】,5,.,小球从开始运动到静止过程中机械能的变化,:,在斜槽上运动时,机械能,减少,重力势能转化为,动能和内能,;,在水平面上运动时,因为受到摩擦阻力,最后静止,机械能转化为,内能,。,6,.,水平面绝对光滑不能完成实验,:,木块将一直做,匀速直线运动,无法比较木块移动的距离。,重难探究 逐个突破,实验突破 素养提升,例,1,为了探究物体动能大小与哪些因素有关,同学们设计了如图,7-11,甲、乙所示实验装置进行实验。,(1),若要探究动能大小与速度的关系,应选择图,(,选填“甲”或“乙”,),装置进行实验。木块在水平面上滑动时,受到水平面的摩擦力,克服摩擦力做功的功率,。若斜槽光滑,小球从斜槽顶端由静止滚到斜槽底部的过程中,其机械能,。,(,后三空均选填“变大”“不变”或“变小”,),图,7-11,不变,乙,不变,变小,重难探究 逐个突破,实验突破 素养提升,(2),如果做图乙,实验时,木块被撞后滑出木板掉落,为防止因此造成木块损坏,需改进图乙,实验,再与图乙,实验对比。在不改变木板长度的情况下,应该采用以下方法,。,(,填选项前字母,),A.,换用质量更小的小球,B.,给水平木板铺上毛巾,C.,适当降低小球的高度,D.,换用一个较重的木块,C,重难探究 逐个突破,实验突破 素养提升,(3),同组小红发现木块被撞击后移动的距离没有其他同学的明显,认为是木块太重导致滑动摩擦力太大造成的。为了验证猜想,小红设计了如图,7-12,所示“探究滑动摩擦力与压力大小关系”的实验,当接触面粗糙程度不变,用弹簧测力计拉动木块匀速直线运动时,通过多次实验得到了表一中的相关数据,请你根据表中数据帮她分析得出滑动摩擦力,f,与压力,F,之间的数量关系式为,。若探究动能实验中使用的木块质量确实较大,为确保实验仍有较明显的现象,请写出你的改进方法,:,。,实验次数,1,2,3,4,5,木块对,木板的,压力,F/,N,2,3,4,5,6,弹簧,测力计示,数,F,示,/,N,0,.,6,0,.,9,1,.,2,1,.,5,1,.,8,图,7-12,表一,增大小球下滚的高度,(,其他答案合理均可,),f,=,0,.,3,F,重难探究 逐个突破,实验突破 素养提升,(4),小红通过实验探究发现质量和速度都是影响动能大小的因素,得出实验结论后,又提出了新的问题,:,物体的质量和速度对物体动能的影响一样大吗,?,小红查阅了相关资料,收集了一些物体的动能,(,如表二所示,),结合生活经验分析表中数据,你认为在“质量”和“速度”这两个因素中,对物体动能影响较大的是,。,表二,一些物体的动能,行走的牛,约,60 J,跑百米的运动员,约,3,10,2,J,飞行的步枪子弹,约,5,10,8,J,速度,重难探究 逐个突破,实验突破 素养提升,如图,7-13,所示为某段道路的标志牌,请结合所学知识进行解释,对机动车限定最高行驶速度,是因为,;,对不同车型限定不一样的最高行驶速度,是因为,。,图,7-13,(5),图,7-11,中的实验装置的水平面如果绝对光滑,还能得出结论吗,?,原因是,。,(6),用如图,7-11,乙,中的实验装置探究阻力对物体运动的影响,必须增加的器材是,。,(,填选项前字母,),A,.,倾斜程度不同的斜面,B,.,粗糙程度不同的水平面,C,.,质量不同的小球,速度相同时,质量越大动能越大,质量一定时,速度越大动能越大,在光滑水平面上,木块不能停下来,不能,B,也就无从比较小球动能的大小了,小红又用如图,7-14,所示的实验装置做探究物体动能大小与哪些因素有关的实验,她将钢球从某一高度由静止释放,钢球摆到竖直位置时,撞击水平木板上的木块,将木块撞出一段距离。,实验拓展,重难探究 逐个突破,实验突破 素养提升,图,7-14,实验次数,钢球质量,m/,g,钢球下摆高度,h/,cm,木块滑行距离,s/,cm,1,20,30,35,2,40,30,65,3,60,30,表三,重难探究 逐个突破,实验突破 素养提升,(7),本实验使钢球获得动能的操作方法是,。,(8),从表三数据可知,实验中控制了,相同,从而探究动能与,的关系。,(9),第,1,次实验时若不考虑能量损失,钢球对木块最多可做,J,的功。第,3,次实验时,木块被撞后滑出木板无法记录数据,需要重做第,3,次实验,甲同学建议换用同样较长的木板,乙同学建议换一个较大的木块,丙同学建议降低钢球下摆的高度,你认为应当采用,同学的建议。,(,g,取,10 N/kg),(10),由上述实验数据和现象可得出结论,:,。,让钢球从高处摆下,质量,速度,甲,0,.,06,速度一定时,质量越大,动能越大,重难探究 逐个突破,实验突破 素养提升,突破二探究重力势能的大小与什么因素有关,【,设计和进行实验,】,1.,实验方法,:,转换法,:,通过沙坑的,凹陷程度,反映物体重力势能的大小。,控制变量法,:,实验中探究重力势能与物体质量的关系,必须保持物体,高度相同,(,方法,:,不同物体从,同一高度,由静止落下,);,探究重力势能与高度的关系,必须保持物体的,质量相同,(,方法,:,同一物体从,不同高度,由静止落下,),。,重难探究 逐个突破,实验突破 素养提升,次数,物体,质量,m/,g,物体下落,的高度,h/,m,陷入沙坑,的深度,s/,m,1,2,3,4,【,数据处理和分析,】,2,.,设计实验记录表格,(,如下表所示,),分析可得出,:,物体的质量和物体所处的高度都影响物体的重力势能大小,且质量越大、所处高度越大,重力势能越大。,重难探究 逐个突破,实验突破 素养提升,【,交流、反思与评估,】,3,.,物体下落过程中未接触沙子时机械能的变化,:,考虑空气阻力的情况下,机械能减少,重力势能转化为,动能和内能,。接触沙子后,因为受到摩擦阻力,最后静止,所以机械能转化为,内能,。,4,.,计算物体的重力势能,(,E,p,=mgh,),。,重难探究 逐个突破,实验突破 素养提升,例,2,小夏同学在体育活动中,从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发,并产生了如下猜想。,猜想一,:,物体的重力势能与物体的质量有关,;,猜想二,:,物体的重力势能与物体的下落高度有关,;,猜想三,:,物体的重力势能与物体的运动路径有关。,为此小夏设计了如图,7-15,所示的实验,:,用大小、形状相同的,A,、,B,、,C,、,D,四个铅球分别从距离沙表面某高度处由静止释放,其中,D,球从光滑弯曲管道上端由静止滑入,最后从管道下端竖直落下,(,球在光滑管道中运动的能量损失不计,),。,图,7-15,重难探究 逐个突破,实验突破 素养提升,实验数据如表一所示,:,表一,实验序号,铅球代号,铅球,的质量,/,g,下落,的高度,/,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),本实验中,采用的探究问题的方法有,。,(,写出一种方法即可,),(2),本实验中,铅球的重力势能大小是通过,来反映的。,控制变量法,铅球陷入沙坑的深度,重难探究 逐个突破,实验突破 素养提升,(3),为验证猜想二,应比较,(,填实验序号,),。得到的结论是,:,当物体质量相同时，,。,(4),比较,得到的结论是,。,(5),经进一步实验和分析,小夏大胆给出重力势能,(,E,p,),的表达式“,E,p,=mhg,”,并去办公室询问了老师,得以证实。小夏高兴不已,回到教室后,根据学过的知识又算出了表一中各铅球落到沙表面时的动能,其中,B,球的动能为,J,。,(,忽略空气阻力,g,取,10 N/kg),物体的下落高度越高,其重力势能越大,当物体的质量和下落高度均相同时,物体的重力势能与物体的运动路径无关,2,解析,(5),忽略空气阻力,则小球下落时机械能守恒,下落前的重力势能等于小球落到沙表面时的动能,则,B,球落到沙表面时的动能,E,k,=E,p,=mgh=,0,.,4 kg,10 N/kg,0,.,5 m,=,2 J,。,重难探究 逐个突破,实验突破 素养提升,重难探究 逐个突破,实验突破 素养提升,(6),细心的小夏还发现铅球离地面越高,下落到地面所用时间越长,他跟其他小组成员换用另一小铁球测出了小铁球下落高度,h,和下落时间的平方,t,2,的数据如表二所示,分析表中数据,写出,h,与,t,2,的关系式为,。,表二,实验次数,1,2,3,4,5,6,h/,m,2,.,45,4,.,9,7,.,35,9,.,8,12,.,25,14,.,7,t,2,/,s,2,0,.,5,1,.,0,1,.,5,2,.,0,2,.,5,3,.,0,h=,4,.,9 m/s,2,t,2,
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