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Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,第,10,讲功和机械能,第1页,考点一,考点二,考点三,考点四,考点,一,功,1,.,功定义:假如一个力作用在物体上,物体在这个力方向上,移动了一段距离,就说这个力对物体做了功。,2,.,做功两个必要原因:一是,作用在物体上力,;,二是,物体在这个力方向上移动距离,。,3,.,功计算:功等于力与物体在这个力方向上移动距离,乘积,即,W=,Fs,。,4,.,功单位:,焦耳,符号是,J,。,5,.,功原理:使用任何机械都,不省功,。,考点五,图解物理,第2页,尤其提醒,(1),不做功三种情况,:,有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。,(2),W=Fs,中,W,表示功,单位是,J;,F,表示力,单位是,N,s,表示物体在这个力方向上移动距离,单位是,m,。,(3)1,J=1,Nm,功单位,“J”,不要和力与力臂乘积,(Nm,不能写成,“J”),单位搞混。,(4),把两个鸡蛋举高,1,m,做功大约是,1,J,。,考点一,考点二,考点三,考点四,考点五,图解物理,第3页,考点,二,功率,1,.,物理意义:表示物体做功,快慢,。,2,.,定义:,功,与,做功所用时间,之比叫作功率。功率在数值上等于,单位时间,里完成功。,4,.,单位:,瓦特,简称,瓦,符号是,W,。其它惯用单位kW,换算:1 kW=,10,3,W,。,考点一,考点二,考点三,考点四,考点五,图解物理,第4页,考点一,考点二,考点三,考点四,考点五,图解物理,第5页,考点一,考点二,考点三,考点三,机械效率,1,.,有用功W,有用,:,对人们有用功。,2,.,额外功W,额,:,并非我们需要但又不得不做功。,3,.,总功W,总,:,有用功和额外功总和或动力所做功。公式:W,总,=,W,有用,+W,额,或W,总,=,Fs,。,尤其提醒,(1),机械效率无单位,通惯用百分数表示。任何机械机械效率都小于,1,。,(2),提升机械效率方法,:,减小机械自重、减小机件间摩擦、增大物重。,考点四,考点五,图解物理,第6页,考点一,考点二,考点三,考点四,考点五,图解物理,考点四,动能、势能,1,.,能量:物体能够,做功,我们就说这个物体含有,能量,简称能。能单位是,焦耳,。,2,.,动能与势能比较:,第7页,考点一,考点二,考点三,考点四,考点五,图解物理,第8页,考点一,考点二,考点三,考点四,考点五,图解物理,考点五,机械能及其转化,1,.,机械能:,动能,、,重力势能,和,弹性势能,统称为机械能。,2,.,机械能守恒:假如只有动能和势能相互转化,则机械能,总和,保持不变,即机械能是守恒。,3,.,水流动时含有机械能称为,水能,风含有机械能称为,风能,。,第9页,考点一,考点二,考点三,考点四,考点五,图解物理,第10页,考点一,考点二,考点三,考点四,考点五,图解物理,第11页,考点一,考点二,考点三,考点四,考点五,图解物理,第12页,考点一,考点二,考点三,考点四,考点五,图解物理,第13页,考点一,考点二,考点三,考点四,考点五,图解物理,第14页,考点一,考点二,考点三,考点四,考点五,图解物理,第15页,考点一,考点二,考点三,考点四,考点五,图解物理,第16页,考点一,考点二,考点三,考点四,考点五,图解物理,第17页,考点一,考点二,考点三,考点四,考点五,图解物理,第18页,考法1,考法2,考法,1,功和功率计算,典题,1,如图所表示,甲用90 N拉力,乙用50 N推力,在30 s内共同使一辆小车从一个倾角为30、长为60 m斜坡底端匀速运动到顶端。甲、乙二人对小车做功,J,甲对小车做功功率为,W,。,答案:,8,400,180,考法3,第19页,考法1,考法2,解析:,甲对小车做功,W,甲,=F,甲,s=,90,N60,m=5,400,J,乙对小车做功,W,乙,=F,乙,s=,50,N60,m=3,000,J,则甲、乙二人对小车做功,W=W,甲,+W,乙,=,5,400,J+3,000,J=8,400,J,方法归纳,对功考查包括是否做功判断和计算,功率包括两个公式 和,P=Fv,依据已知条件选择适当公式是关键,有时也会和速度等知识综合考查。,考法3,第20页,考法1,考法2,对应练,1(,江苏无锡,),以下实例中,有力对物体做功是(,A,),A.,跳水运动员从跳台跳下,B.,背着书包在水平路面上前进,C.,举重运动员举起杠铃停在空中,D.,小球在光滑水平面上滚动,解析,跳水运动员从跳台跳下,受重力作用,而且在重力方向移动了距离,重力对人做功,选项,A,符合题意,;,背着书包在水平路面上前进,移动方向和受力方向垂直,在力方向上没有移动距离,不做功,选项,B,不符合题意,;,举重运动员举起杠铃停在空中,有力作用在物体上,不过没有移动距离,没有力做功,选项,C,不符合题意,;,小球在光滑水平面上,依靠是小球惯性,水平方向上即使移动了距离,不过没有力作用,不做功,选项,D,不符合题意。,考法3,第21页,考法1,考法2,对应练2,如图甲所表示,木块放在水平面上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做直线运动,两次拉动木块得到s-t关系图象如图乙所表示。两次对应弹簧测力计示数分别为F,1,、F,2,两次拉力功率分别为P,1,、P,2,以下判断正确是(,B,),A.,F,1,F,2,、P,1,P,2,B.,F,1,=F,2,、P,1,P,2,C.,F,1,F,2,、P,1,=P,2,D.,F,1,F,2,、P,1,v,2,依据公式,P=Fv,可知,当拉力相等时,速度越大,拉力功率越大,即,P,1,P,2,总而言之,A,、,C,、,D,错误,B,正确。,考法3,第23页,考法1,考法2,对应练,3(,上海,),物体在20牛水平拉力作用下沿拉力方向做匀速直线运动,物体,s,-,t,图象如图所表示。求10秒内拉力做功,W,和拉力功率。,答案:,600,J,60,W,解析:,由题图知,物体,10,s,内经过旅程,s=,30,m,则拉力做功,:,W=Fs=,20,N,30,m,=,600,J;,考法3,第24页,考法1,考法2,考法,2,动能和势能改变与转化,典题,2(,重庆,A,卷,),工人师傅用图所表示滑轮组,将重为800,N,重物迟缓匀速竖直提升3,m,人对绳拉力F为500,N,不计绳重和滑轮转轴处摩擦,则(),A.,绳子自由端移动距离为9,m,B.,动滑轮重力为200,N,C.,人经过滑轮组做有用功为1 500,J,D.,滑轮组机械效率为53.3,%,考法3,第25页,考法1,考法2,思绪导引,审,先通读题干准确识图,明确此题主要考查滑轮组中力关系和功、机械效率计算。,析,因为与动滑轮相连绳子为,2,段,物体提升,3,m,绳子自由端移动距离为,6,m,;,不计摩擦和绳重,则有,2F=G,物,+G,动,推出,G,动,=2F-G,物,=2500,N,-800,N,=200,N,;,有用功,W,有用,=G,物,h=800,N,3,m,=2,400,J,;W,总,=Fnh=500,N,23,m,=3,000,J,=100,%,=80,%,。,判,依据以上分析,选项,B,正确。,答案:,B,考法3,第26页,考法1,考法2,对应练,4(,江苏淮安,),如图所表示,工人用250 N拉力将重为400 N装修材料匀速提升6 m,所用时间为1 min,则工人做有用功是,2,400,J,工人做功功率是,50,W,动滑轮机械效率是,80%,。,考法3,第27页,考法1,考法2,解析:,(1),有用功,:,W,有用,=Gh=,400,N,6,m,=,2,400,J;,(2),由图知,n=,2,则拉力端移动距离,:,s=,2,h=,2,6,m,=,12,m,拉力做总功,:,W,总,=Fs=,250,N,12,m,=,3,000,J,考法3,第28页,考法1,考法2,考法3,考法,3,动能和势能改变与转化,典题,3,我国在太空航天领域处于世界领先水平,如图所表示是我国近期发射一颗北斗导航卫星,它沿椭圆轨道绕地球运行,离地球最近一点叫近地点,最远一点叫远地点,在大气层外运行,不受空气阻力。关于此人造卫星运行以下说法正确是(,),A.,卫星从远地点运行到近地点,势能减小,动能增大,速度增大,B.,卫星从远地点运行到近地点,势能减小,动能减小,速度减小,C.,卫星从近地点运行到远地点,势能增大,动能增大,速度增大,D.,卫星从近地点运行到远地点,势能增大,动能增大,速度减小,第29页,考法1,考法2,考法3,思绪导引,审,先通读题干正确识图,明确此题主要考查物体动能和势能改变。,析,卫星从远地点运行到近地点过程中,卫星相对高度减小,重力势能减小,速度增大,动能增大。卫星从近地点运行到远地点过程中,结论与之相反。,判,依据以上分析推断选项,A,正确。,答案:,A,方法归纳,影响动能原因是物体质量和物体运动速度,;,影响重力势能原因是物体质量和物体高度。依据动能、重力势能影响原因情况得出动能和重力势能大小情况,再依据能量改变规律,:,减小能量转化为增大能量得出答案。,第30页,考法1,考法2,考法3,对应练,5(,广东广州,),电梯匀速上升过程中,电梯(,A,),A,.,动能保持不变,B,.,机械能保持不变,C,.,重力势能保持不变,D,.,动能转化为重力势能,对应练,6(,江苏扬州,),扬州城区高层建筑越来越多,但高空抛物却存在巨大安全隐患,因为高处物体含有较大(,B,),A,.,弹性势能,B,.,重力势能,C,.,体积,D,.,阻力,第31页,考法1,考法2,考法3,对应练,7,如图所表示,将摆球从,A,点静止释放,摆球在,A,、,C,两点间往返摆动,B,为最低点,不计空气阻力,以下说法正确是(,C,),A.,从,A,点到,B,点,摆球动能增大,机械能增大,B.,从,B,点到,C,点,摆球动能减小,机械能减小,C.,摆球在摆动过程中所经各点机械能均相等,D.,摆球在,B,点机械能最大,在,A,、,C,两点机械能最小,第32页,命题点1,命题点11,测量滑轮组机械效率,1,.,试验器材:刻度尺、钩码、弹簧测力计、铁架台,一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组,两个定滑轮和两个动滑轮组成滑轮组,长约2 m细绳。,2,.,试验操作过程:,命题点2,第33页,命题点1,(1),钩码重力由弹簧测力计测出。,(2),匀速竖直拉动弹簧测力计使钩码,G,升高。注意“匀速竖直拉动”。测拉力时,拉力,F,大小由弹簧测力计上示数读出。,(3),钩码上升高度(,h,),可用竖直放置在钩码旁刻度尺读出。,(4),细绳自由端经过距离(,s,),测定,可事先在细绳始端作一记号,A,统计物体在初始位置时,A,点对应刻度尺读数,s,当物体被提升到某位置时,统计此时,A,点对应刻度尺读数,s,2,两刻度之间距离,s=s,2,-s,1,即为细绳自由端经过距离,s,。,试验结论:影响滑轮组机械效率高低主要原因有滑轮越重,个数越多,则额外功相对就多;提升重物越重,做有用功相对就多机械效率就越高;若各种摩擦越大,做额外功就多机械效率就越低。,命题点2,第34页,命题点1,典题1,在测滑轮组机械效率试验中,(1),图甲是小强试验中情景,下表是他统计一组数据。,由表中数据可计算出,滑轮组对钩码做有用功为0,.,1 J,人做总功为,J,。,对以上两个计算结果进行比较,其不合理之处是,;,结合弹簧测力计放大图,可知小强错误是,。,命题点2,第35页,命题点1,由表中数据可计算出,滑轮组对钩码做有用功为0,.,1 J,人做总功为,J,。,对以上两个计算结果进行比较,其不合理之处是,;,结合弹簧测力计放大图,可知小强错误是,。,(2),小红在小强试验基础上多使用一个滑轮也做了试验,如图乙所表示。小红多使用一个滑轮,目标是改变,。,(3),这两位同学使用各自滑轮组提升相同重物时,若忽略绳重及摩擦,它们机械效率,(,选填“相同”或“不相同”),理由是,。,(4),假如将重大于2 N钩码挂在图甲中滑轮组下,依据题中已经有信息能够判断出这时滑轮组机械效率应在,范围内。,命题点2,第36页,命题点1,答案:,(1),0,.,06,总功小于有用功,弹簧测力计读数时看错了分度值,(2),力方向,(3),相同,做有用功没有变,克服动滑轮做额外功也没有变,所以效率不变,(4)83,.,3%100%,解析:,(1),用拉力乘拉力移动距离得出是,0,.,06,J,比较有用功和总功大小发觉犯错了,;,错原因是弹簧测力计分度值是,0,.,2,N,小强看成了,0.1,N,。,(2),增加定滑轮只能改变力方向,不能改变力大小。,(3),相同,因为做有用功没有变,克服动滑轮做额外功也没有变,所以效率不变。,(4),物体重,2,N,时效率为,83.3%,当增大被提升物体重力时,滑轮组效率会增大,但不会超出,100%,。,方法归纳,对滑轮组分析、机械效率公式利用和弹簧测力计正确使用是试验基础,同时,试验中分别探究了机械效率高低与动滑轮个数、提升物体重力等多个量关系,所以,控制变量法利用也十分关键。,命题点2,第37页,命题点1,命题点2,命题点,2,探究物体动能大小跟哪些原因相关,1,.,试验器材:斜面、小车、木块、刻度尺。,2,.,试验操作过程:,(1),将质量不一样、大小相同小车从斜面同一高度释放,小车沿斜面下滑至水平面继续运动,碰撞静止木块,分别统计两次结果。,(2),将同一小车从斜面不一样高度释放,小车沿斜面下滑至水平面继续运动,碰撞静止木块,分别统计两次结果。,试验结论:动能大小与物体质量和速度相关。质量相同时,速度越大,动能越大;速度相同时,质量越大,动能越大。,第38页,命题点1,命题点2,典题,2,图示为探究物体动能大小与哪些原因相关试验装置,试验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下,在底部与静止在水平面上木块发生碰撞,木块沿水平向右运动直至停顿。,(1),试验中是经过观察,来判断钢球动能大小。,(2),让同一钢球从斜面不一样高度由静止开始滚下,目标是探究钢球动能大小与,关系。,(3),换用质量不一样钢球从斜面相同高度由静止开始滚下,目标是探究钢球动能大小与,关系。,(4),假如木块在运动过程中所受摩擦阻力为0,木块将,。,第39页,命题点1,命题点2,答案:,(1),木块被推进距离大小,(2),速度,(3),质量,(4),永远做匀速直线运动,解析:,(1),在研究动能大小与什么原因相关时,我们是经过观察钢球推进木块移动距离来反应小球动能大小,采取是转换法思想,;(2),图中试验中让同一钢球从同一个斜面上不一样高度由静止开始运动,即钢球滚动到斜面底端速度是不一样,即探究动能大小与物体运动速度关系,;(3),不一样钢球从相同高度释放,运动到斜面底端速度也就相同,即该,试验探究是钢球动能与质量关系,;(4),据牛顿第一定律可知,若物体在不受任何外力时,运动物体将永远做匀速直线运动,故假如木块在运动过程中所受摩擦阻力为,0,木块将永远做匀速直线运动。,第40页,命题点1,命题点2,方法归纳,这类试验题目是考查对控制变量法和转换法掌握情况以及怎样正确地对试验现象进行分析,归纳出正确结论。影响动能大小原因是物体质量和运动速度大小,;,明确影响动能大小原因,知道自由滚下物体抵达水平面速度取决于物体高度,与物体质量无关。,第41页,命题点1,命题点2,拓展练,为了模拟研究汽车超载和超速带来安全隐患,小亮同学设计了如图甲、乙、丙所表示探究试验。将,A,、,B,、,C,三个小球先后从同一装置,高度分别为,h,A,、,h,B,、,h,C,位置滚下(,m,A,=m,B,h,B,),推进小木块运动一段距离后静止,请你对以下问题进行解答。,(1),选择甲、丙两图所表示试验进行比较,是用来研究,超载,带来安全隐患。,(2),选择甲、乙两图所表示试验进行比较,能够得到结论是,在质量不变时,速度越大,汽车动能越大,安全隐患越大,。,第42页,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,1,.,(,甘肃甘南,),用一个动滑轮将重为800 N物体提升2 m,所用力是500 N,则有用功为,1,600,J,这个滑轮机械效率为,80%,。,第43页,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,2,.,(,甘肃兰州,),如图所表示,一物体放在同一水平面上,第一次在拉力,F,1,作用下,以速度,v,1,匀速运动了距离,s,第二次在拉力,F,2,作用下,以速度,v,2,匀速运动了一样距离,已知,v,2,v,1,。比较前后两次拉力做功及其功率大小关系,正确是(,A,),A.,W,1,=W,2,B.,W,1,P,2,第44页,1,2,3,4,5,6,7,8,3,.(,甘肃兰州,),如图所表示,用力F拉着重为G物体竖直匀速上升,在时间t内物体上升高度为h(物体未拉出水面),若物体体积为V,水密度为,则以下算式正确是(,D,),9,10,11,12,第45页,1,2,3,4,5,6,7,8,解析:,因物体浸没时排开液体体积和本身体积相等,所以,物体竖直匀速上升过程中,受到浮力,F,浮,=gV,排,=gV,;,由题图可知,滑轮组绳子有效股数,n=,3,则绳端移动距离,s=nh=,3,h,拉力,F,做总功,W,总,=Fs=F,3,h=,3,Fh,;,动滑轮对物体拉力,F=G-F,浮,=G-gV,动滑轮对物体拉力做功为有用功,则有用功,W,有,=Fh=,(,G-gV,),h,故,C,错误,;,有用功功率,:,9,10,11,12,第46页,1,2,3,4,5,6,7,8,4,.(,甘肃兰州,),某同学在10,s,内做了5个“引体向上”,他质量为60,kg,每次上升高度为40,cm,。该同学做一次“引体向上”克服重力做功是,240,J,10,s,内做功功率为,120,W,(g,取10,N/kg,),。,9,10,11,12,第47页,1,2,3,4,5,6,7,8,5,.(,甘肃天水,),图示为测量滑轮组机械效率试验装置,钩码总重为6,N,。,(1),试验时应竖直向上,匀速,拉动弹簧测力计,测得拉力大小为2.5,N,;,(2),若钩码上升高度为10,cm,该滑轮组机械效率为,80,%,;,(3),若仅增加钩码质量,则该滑轮组机械效率将,增大,(,选填“增大”“减小”或“不变”)。,9,10,11,12,第48页,1,2,3,4,5,6,7,8,6,.(,甘肃天水,),一名体重为560,N,、双脚与地面接触面积为0,.,04,m,2,学生站在水平地面上,用如图所表示滑轮组,在20,s,内将600,N,重物匀速提升1,m,(,绳重及绳与滑轮之间摩擦不计)。,(1),请画出滑轮组绕线。当这名学生未提重物时,他站在地面上对地面压强多大?,(2),若匀速提升重物过程中,滑轮组机械效率是75,%,拉力功率多大?,(3),若用该滑轮组将800,N,重物匀速提起1,m,机械效率又是多大?,9,10,11,12,第49页,1,2,3,4,5,6,7,8,答案:,(1),看法析:,1.410,4,PA,(2)40,W,(3)80,%,解析:,(1),由图可知,人站在地面上提升重物,所以,绳子自由端拉力方向应向下,则绳子起始端应在定滑轮挂钩上,如图所表示。这名学生未提重物时,他对地面压力,F=G=560,N,9,10,11,12,第50页,1,2,3,4,5,6,7,8,(2),将,600,N,重物匀速提升,1,m,他所做有用功,W,有用,=Gh=600,N,1,m=,600,J,9,10,11,12,第51页,1,2,3,4,5,6,7,8,(3),依据,(2),计算可知,将,600,N,重物匀速提升,1,m,时,W,有用,=600,J,W,总,=800,J,;,则额外功,W,额,=W,总,-W,有用,=800,J-,600,J=,200,J,;,因为绳重及绳与滑轮之间摩擦不计,所以,W,额,=G,动,h,则动滑轮,重,用该滑轮组将,800,N,重物匀速提起,1,m,因为绳重及绳与滑轮之间摩擦不计,所以此时滑轮组机械效率,9,10,11,12,第52页,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,7,.,(,甘肃省卷,),如图所表示是正在建造中我国自主设计首艘科考破冰船“雪龙2号”,它将助力我国极地科考工作。该船设计空载排水量为8 000 t,满载排水量为14 000 t,能在厚冰层上连续破冰。(排水量为轮船在水中排开水质量,g,取10 N/kg),(1),空载时该船受到重力为多少?,(2),假设破冰船在1,.,5 m,厚冰层海域以7,.,2 km/h,速度匀速直线破冰时所受阻力为2,10,7,N,则此时破冰船推进功率为多大?,答案:,(1)8,10,7,N,(2)4,10,7,W,第53页,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,解析:,(1),船空载时排水量,:,m=,8,000,t,=,8,10,6,kg;,排开水重力,:,G=mg=,8,10,6,kg,10,N/kg,=,8,10,7,N;,依据阿基米德原理,F,浮,=G,排,=,8,10,7,N,因为漂浮,所以空载时该船受到重力,:,G=F,浮,=,8,10,7,N;,(2),v=,7,.,2,km/h,=,2,m/s;,匀速行驶时,牵引力和阻力是一对平衡力,大小相等,即,F=f=,2,10,7,N,则,第54页,1,2,3,4,5,6,7,8,8,.(,甘肃天水,),如图甲所表示,物体重500,N,某人用F=400,N,平行于斜面拉力使物体沿斜面向上做直线运动,其旅程随时间改变图象如图乙所表示。,(1),物体运动速度多大?,(2)10,s,内人对物体做了多少功?功率多大?,(3)10,s,内人对物体做了多少有用功?,9,10,11,12,答案:,(1)1.2,m/s,(2)4,800,J,480,W,(3)3,000,J,第55页,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,9,.,(,甘肃天水,),电梯厢在匀速上升过程中,动能,不变,机械能,增大,。(均选填“增大”“减小”或“不变”),第56页,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,10,.,(,甘肃省卷,),在中考体育考试中,小刚投出实心球在空中运动轨迹如图所表示。若不考虑空气阻力,则实心球从离开手后抵达最高点过程中,球受,一,个力作用,球机械能,不变,(,选填“增大”“减小”或“不变”),在最高点时,球动能,大于,(,选填“大于”或“等于”)零。,第57页,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,11,.,(,甘肃兰州,)“,弓开如满月,箭去似流星”形容射箭运动员拉弓放箭情形,那么在这个过程中弓,弹性势,能转化为箭,动,能。,第58页,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,12,.,(,甘肃省卷,),小伟猜测动能大小可能与物体质量和运动速度相关,于是设计了如图所表示试验,让小球沿同一光滑斜面向下运动,与放在水平面上纸盒相碰,纸盒在水平面上移动一段距离后静止。,(1),图甲是控制两球,质量,相等,探究是动能与,速度,关系,得出结论是,质量相等时,物体速度越大,动能越大,;,(2),图乙中让不一样质量两个小球从同一高度滚下目标是两球抵达水平面时,含有相同,速度,选取图乙探究是动能与,质量,关系,得出结论是,速度相同时,物体质量越大,动能越大,。,第59页,
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