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2016届中考物理复*课件:第10章 机械功和机械能(沪粤版广东专用)

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第十二章 机械功和机械能

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考 纲 说 明

* 五 年 广 东 中 考 考 查 情 况

命 题 规 律

1.功,做功的过程就是能量转化或转移的过程.(认识) 2.机械功的含义.(理解) 3.机械功的功率.(认识) 4.功率的概念.(理解) 5.功率在实际中的应用.(认识) 6.机械效率.(理解) 7.动能和势能及其转化.(理解) 8.机械能和其他形式的能的转化.(理解) 年份 题型 考查点 分值 2011年 2分 填空题 功的简单计算 2分 计算题 功、功率的简单计算、 计算题 机械效率的简单计算 2分 2012年 3分 填空题 机械能的转化 2分 计算题 功率的简单计算 计算题 机械效率的简单计算 3分 2013年 3分 计算题 功率的简单计算 1分 实验题 机械效率 6分 综合能力题 探究物体的动能大小与哪些因素有关 2014年 5分 计算题 功、功率的简单计算 2015年 3分 填空题 机械能的转化 1分 填空题 功的简单计算 4分 计算题 功、功率的简单计算 1.本章考查重点功的定义及做功的两个必要因素,动能和势能,机械能的转移及转化,功、功率的计算,机 械效率的理解和简单计算。 2.题型以填空题、选择题、综合能力题、计算题为主. 3.2016年考查重点是做功的两个必要因素,功、功率的简单计算,动能和势能,机械能的转化,机械效率的 理解和简单计算.

知识网络

考点梳理
一、功? 1.概念:如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向 ________________ 移动了一段距离 ,力学里就说这个力做了功。 力 ,另一个是物 2.做功的两个必要因素:一个是作用在物体上的____ 体在这个力的方向上_________ 。“必要”的含义是指做功的两个 通过的距离 因素必须都有,缺一不可,否则就没有做功。 3.力对物体不做功的情况,可分为以下三种:? (1)物体受到力的作用但没有通过距离 ________,这个力对物体没有做功.例 如人用力推大卡车但没有推动,一个人提着一袋大米站着不动,力 对物体都没有做功.? 惯性 而运动,虽然通过了一段距离,但物 (2)物体不受外力,由于_____ 体没有受到力的作用,这种情况也没有做功.例如在光滑的冰面上 滑动的冰块,靠惯性向前运动,虽然在水*方向上通过了距离,但 是并没有水*方向上的力作用于它,所以没有什么力对冰块做功. 垂直 (3)物体通过的距离跟它受力的方向____ ,这种情况虽然有力的作 用,物体也通过了一段距离,但这个距离不是在力的方向上通过的

考点梳理

距离,这个力没有做功.例如人在水*面上推车前进,重力的方向 是竖直向下的,车虽然通过了距离,但不是在重力方向上通过的距 离,因而重力没有对车做功.? 4.?功的计算:在物理学中,把力与在力的方向上移动的距离的乘 积叫做功.如果用F表示力,s表示在力的方向上通过的距离,W表示 W=Fs 功,那么功的计算公式就是_________ 。 5.功的单位:在国际单位制中,力的单位是牛,距离的单位是米, 焦耳 ,简称:焦,符 功的单位是牛·米,它有一个专门的名*衉____ J 。1J=1N·m.其物理意义是: 号是____ 作用在物体上的力是 1N,物体在力的方向上通过的距离是1m __________________________________________________________ , ?则这个力做的功是1J.把1个鸡蛋举高2m所做的功大约是1J. 二、功率? 快慢 的物理量.物体在__________ 单位时间内所 1.定义:功率是表示物体做功_____ 做的功,叫功率. 2.公式:________ ? P=W/t 3.单位:功率的国际单位是______ 瓦特 ,1W=1J/s。??

考点梳理
其他单位还有千瓦和兆瓦:1kW=103W 1MW=106W. 三、机械效率? 1.有用功、额外功、总功.? 不得不做的功 叫额外 对人们有用的功 _________叫有用功;对人们无用但又_____________ 总功 功;有用功和额外功之和叫________. ? 2.机械效率:有用功跟总功的比值叫机械效率.通常用机械效率来 表示有用功占总功的百分比,用?η ?表示,其表达式为 η =W有用/W总 ?,机械效率是一个比值,能反映机械性能的好坏, ____________ 机械效率越高,做功性能越好.? 3.理解机械效率时应注意:? (1)机械效率反映的是利用机械工作时,有用功在总功中所占百分 比例的大小,机械效率的高低与使用机械是否省力或省力的多少 无关 _______.? 小于 (2)由于有用功总小于总功,所以机械效率总_________1. ? .?

考点梳理
(3)同一机械在不同情况下机械效率不一定 ____相同.例如用动滑轮提升 重物,由于被提升重物的重力不同,动滑轮的机械效率也不同,当 额外功基本不变时,在提升重物不同的情况下,同一机械的机械效 率也是不同的,随着有用功数值的增大,机械效率也增大 4.提高机械效率的方法? 要提高机械效率,就要尽量采取措施来 减小 _____额外功.主要方法有 :改进机械结构,使它更合理,更轻巧(减小机械重力);使用时要 经常保养、定时润滑(减小机械间的摩擦).必须注意,“提高机械 效率”与生活中说的“提高工作效率”的含义不同的,“提高工作 效率”含有把工作做快一点的意思,而“提高机械效率”指的是提 高有用功占总功的比例.

考点梳理
四、动能和势能? 运动 而具有的能.? 1.动能:物体由于_______ 物体的动能大小与物体的质量和运动速度有关,物体的质量越大, 越大 速度越大,它的动能就______. 被举高 而具有的能.? 2.重力势能:物体由于_______ 重力势能的大小与物体的质量、被举的高度有关,物体的质量越大 越大 。 ,举得越高,它的重力势能就_______ 弹性形变 3.弹性势能:物体由于发生 ___________而具有的能.? 弹性势能的大小与弹性形变的大小有关,物体的弹性形变越大,它 越大 具有的弹性势能就________ 五、机械能及其转化? 1.动能可以转化为势能,势能也可以转化为动能,动能、重力势能 转化 ? 和弹性势能可以相互_______. 机械能 在只有动能和势能相互转化 2.机械能:动能和势能统称为_______. 的过程中,机械能的总量________. 保持不变

课前检测
1、(2015?广西)下列实例中,力对物体没有做功的是( D ) A、叉车向上举起货物 B、小林沿着斜面向上拉 动物体 C、小欣背着书包上楼 D、小明用力推石头但石 头不动
【解答】A、叉车向上举起货物,货物在拉力作用下提升了一 段距离,符合做功的两个必要因素,故A不符合题意;B、小林 沿着斜面向上拉动物体,物体在拉力作用下提升了一段距离, 符合做功的两个必要因素,故B不符合题意;C、小欣背着书包 上楼,书包在拉小欣上楼的力作用下升高了一段距离,符合做 功的两个必要因素,故C不符合题意;D、小明用力推石头但石 头不动,小明对石头施加一个拉力,向前没有移动距离,有力 没有距离,所以没做功,符合题意.

课前检测
2、(2015?桂林)如图所示,用50N的水*拉力F拉着物体在2s内沿 水*方向前进了4m,下列说法正确的是( D )

A、拉力做功为零 C、拉力做功为100J

B、拉力的功率为零 D、拉力的功率为100W

【解答】拉力做的功为:W=Fs=50N×4m=200J;拉力的功率为: , , 故ABC错误,D正确。

课前检测
3、(2015?厦门)厦门作为全国18个足球重点城市之一,校园足球 活动开展的如火如荼.比赛时守门员把球大脚开过半场,足球飞行 过程中( A ) A、重力势能先变大后变小 B、动能先变大后变小 C、机械能先变大后变小 D、最高点处动能为零

【解答】A、足球飞行过程中,其运动轨迹为一条弧线,高度先变大,后 变小,因此重力势能先变大后变小,故A正确;B、足球飞行过程中,运动 速度先变小,后变大,所以动能先变小后变大,故B错误;C、足球飞行过 程中,与空气摩擦,一部分机械能转化为内能,故机械能变小,故C错误 ;D、足球飞行过程中,在最高点处其速度不为,所以动能不为零,故D错 误.

课前检测

4、(2015?聊城)如图所示,在“测量滑轮组机械效率”的实验中, 物体重6N.沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计,物体上升高度为10cm, 此时弹簧测力计的示数为 2.4 N,滑轮组的机械效率是 ___ . 83.3%

【解答】由图示弹簧测力计可知,其分度值为0.2N,示数为2.4N;由图示 滑轮组可知,承重绳子的有效股数n=3,滑轮组效率:
??
W有用 Gh G 6N ? 100% ? ? 100% ? ? 100% ? ? 100% ? 83.3% W总 nFh nF 2.4N

课前检测
5、(2015?玉林)一辆汽车在*直公路上以72km/h的速度匀速行驶 了30min.汽车所受阻力为1000N,问: (1)汽车发动机所做的功为多少焦耳? (2)汽车发动机的功率是多少瓦特? (3)如图所示,请你用物理知识解释,为什么要对机动车的最高 行驶速度进行限制?为什么在同样的道路上,对不同车型设定不一 样的最高行驶速度?

答案:(1)汽车发动机所做的功为3.6×107J;(2)汽车发动机的功率 是2×104W;(3)机动车质量一定,速度越快,动能越大,刹车时制动距 离越大,容易出现交通事故,所以要限速行驶;大车质量大,在速度相同 时,其惯性大、动能也大,所以遇到紧急情况不容易刹车,且发生事故时 伤害更严重.

【解答】解: (1)由 可得s=vt=72km/h×0.5h=36km=36000m, 因为汽车在*直公路上匀速行驶,牵引力等于阻力,即F=f=1000N,汽车 发动机所做的功W=Fs=1000N×36000m=3.6×107J;(2)汽车发动机的功 率 W 3.6 ? 107 J

v ?

课前检测
s t

P?

t

?

30 ? 60s

? 2 ? 104W

( 3)动能与质量和速度有关:质量越大,动能越大;速度越大,动能越 大;机动车质量一定,速度越快,动能越大,刹车时制动距离越大,容易 出现交通事故,所以要限速行驶;惯性与质量有关,质量越大,惯性越大, 大车质量大,在速度相同时,其惯性大、动能也大,所以遇到紧急情况不 容易刹车,且发生事故时伤害更严重,在同样的道路上,对质量较小的车, 其允许的速度可大些,所以对不同车型设定不一样的最高行驶速度

考点突破
考点1. 功(高频考点) 【例1】(2009·广东)磁悬浮列车是一种新型交通工具,如图所 示,列车受到磁力作用而浮起,使列车与轨道间的摩擦力减小到零 ,上海磁悬浮列车线路长是30km,单向运行时间440s.假设一节车 厢总质量是20t,磁悬浮列车行驶时,强大的磁力使车厢匀速上升 10mm,求上升过程中磁力对该车厢做的功是多少?(g取10N/kg)
答案:磁力对该车厢做的功是2000J.
【解析】根据二力*衡的条件可知,磁力等于 车厢的重力,根据公式W=Gh可求磁力对该车厢 做的功.磁力等于车厢的重力 F=G=mg=20000kg×10N/kg=200000N,上升高度 h=10mm=0.01m,磁力对该车厢做的功 W=Gh=200000N×0.01m=2000J.22

考点突破
方法规律:本考点考查的重点是做功的两个必要因素及功的计算。要掌握 的知识: 1、做功的两个必要因素:一是作用在物体上的力,二是在力的方向上移 动的距离。 不做功的三种情况: (1)有力,没有距离; (2)有距离,没有力; (3)有力,也有距离,但二者方向互相垂直。 2、功的计算:利用公式W=Fs求解,关键是认真审题分别求出F和s. (1)F表示力,单位是牛顿(符号:N);s表示力的方向通过的距离,单 位是米(符号:m);W表示功,单位是焦耳(符号:J)。代入公式时, 单位要对应。 (2)式中的F与S在同一直线上。 (3)F与S互相垂直时,F不做功;F与S在同一直线上,F所做功的大小可 以用公式W=Fs计算;F与S既不垂直,又不在同一直线上,F也有做功,但 不适用公式W=Fs进行计算。

考点突破
变式拓展: 1、(2014?临沂)下列事例中,人对物体做功的是( B ) A.举着杠铃原地不动 B.扛着米袋慢慢登上楼梯 C.提着水桶在水*地面上匀速前进 D.用300N的力推汽车,汽车没动

【解答】A、举着杠铃原地不动,杠铃没有移动距离,所以人对杠铃不做 功.B、扛着米袋慢慢登上楼梯,米袋在力的作用下,移动了距离,人对 米袋做功;C、提着水桶在水*地面上匀速前进,水桶移动方向和力的方 向垂直,人对水桶不做功;D、用300N的力推汽车,汽车没动,汽车没有 移动距离,人对汽车不做功。

考点突破
2、(2015?邵阳)在2005年第53届世界乒乓球锦标赛中,我国选手 马龙获得男子单打冠军,图中是他在夺冠后兴奋地跳上球桌庆祝胜 利时的情景.如果马龙的质量是70kg,双脚与桌面接触的总面积为 0.04m2,他跳上球桌时重心上升的高度为0.8m,求:(g取10N/kg) (1)他受到的重力. (2)他站立在球桌上时对桌面的压强. (3)他跳上球桌时克服自身重力所做的功. 答案:(1)他受到的重力为700N.(2) 他站立在球桌上时对桌面的压强为 1.75×104Pa.(3)他跳上球桌时克服自 身重力所做的功为560J.

考点突破
【解答】解:(1)他受到的重力G=mg=70kg×10N/kg=700N, (2) F=G=700N,他站立在球桌上时对桌面的压强; F 700 N 4 p? ? ? 1 . 75 ? 10 Pa 2 S 0.04 m (3)他跳上球桌时克服自身重力所做的功 W=Gh=700N×0.8m=560J.

考点突破
考点2 功率(高频考点) 【例2】如图所示,一个质量6kg,底面积为0.1m2物块,通过滑轮组 在25N拉力作用下5s内匀速上升了3m.(g取10N/kg )求: (1)若把物体放在水*地面上,则地面受到的压强是多少?(2) 拉力F的功率是多少?
答: (1)若把物体放在水*地面上,则地面受 到的压强是600Pa;(2)拉力F的功率是45W.
【解析】(1)物体对水*地面的压力:F=G=mg=6kg×10N/kg=60N ;物体对水*地面的压强:p ? F ? 60 N ? 600 Pa

S

0.1m 2

(2)由图示滑轮组可知,承重绳子的股数n=3,绳子自由端移动 的距离:S=nh=3×3m=9m,拉力所做的功:W=Fs=25N×9m=225J, 拉力的功率: P ? W ? 225 J ? 45W

t

5s

考点突破
方法规律: 本考点考查的重点是功率的简单计算,做题时要认真审题并运用公式P= = Fv来 进行解答. (1)W表示力F所做的功,单位是焦耳(符号:J);t表示力F做功所用的 时间,单位是焦耳(符号:J);P表示功率,单位是瓦特(符号:W);F 表示力,单位是牛顿(符号:N);v表示速度,单位是米/秒(符号: m/s)。代入公式时,单位要对应。 (2)式中的W与t表示同一个力所做的功和做功所用的时间。 (3)F与v必须在同一直线上。

考点突破
变式拓展: 3、(2014?宜昌)下列关于功率的说法正确的是( C ) A.功率大的机器做的功一定多 B.功率大的机器做功时间一定短 C.功率大的机器做功一定快 D.功率大的机器机械效率一定高

【解答】A、功率等于功和做功时间的比值,做功多,时间不确定,功率 大小不确定.此选项错误;B、功率等于功和做功时间的比值,时间短, 功多少不确定,功率大小不确定.此选项错误;C、功率是比较物体做功 快慢的物理量,做功快,说明功率大.此选项正确;D、功率和机械效率 之间没有关系.此选项错误.

考点突破
4、(2015?金华)如图,被称为“世界最快的水陆两栖车”的“美 洲豹”已经在海外正式上市.该车车身质量约1300千克,长度4.6m ,可乘坐4人,水上速度可达到72km/h,陆上速度最高达130km/h. “美洲豹”车轮可通过液压方式进入底盘,使用一个喷气驱动控制 杆从汽车切换成快艇,只需要短短15s. (1)“美洲豹”在陆地上以最高速度行驶0.5h,通过的路程是多 少km? (2)“美洲豹”停在*直公路上时,轮眙与地面的总接触面积大 约为0.1m2,此时对地面的压强约多少帕? (3)“美洲豹”以最高速度在水上行驶时,受到的阻力约是车重 的0.3倍,此时发动机的功率约多少瓦? 答案:(1)通过的路程是65km;(2)此 时对地面的压强为1.3×105Pa;(3)此时 发动机的功率为7.8×105W.

考点突破
【解答】解:(1)由 “美洲豹”对地面的压力F=G=mg=1300kg×10N/kg=13000N,对地面的压强 F 13000 N ; 5
v? s t 得,路程:s=vt=130km/h×0.5h=65km;(2)

p?

(3)由题可求出F阻=0.3G=0.3×1.3×105N=3.9×104N;因为车做匀速行 驶,由二力*衡条件知:F牵=F阻=3.9×104N;v=72km/h=20m/s,

S

?

0.1m

2

? 1.3 ? 10 Pa

W P? ? Fv ? 3.9 ? 10 4 N ? 20 m / s ? 7.8 ? 10 5W t

考点突破
考点3.机械效率(高频考点) 【例3】(2015?巴中)如图所示,搬运工人用滑轮组提升重540N的 物体,所用的拉力F为200N,物体以0.2m/s的速度匀速上升了10秒 ,(不计绳重,绳与滑轮的摩擦)求: (1)物体上升的高度;(2)拉力F所做的功;(3)若物重只有 240N,滑轮组的机械效率.

考点突破
答案:(1)2m;(2)1200J;(3)80%
【解答】(1)由 可得,物体上升的高度h=vt=0.2m/s×10s=2m; (2)由图可知,重物由3段绳子承担,故s=3h=3×2m=6m,则拉 力F所做的功W总=Fs=200N×6m=1200J, (3)F=G总/3,G动=3F—G物=3×200N-540=60N,解得,W有用
=Gh=240N×2m=480J, W ,W总= F′s=100N×6m=600J 机械效率 ? ? 有用 ? 100% ? 480J ? 100% ? 80%
W总 600J
F'? G物’ ?G 动 240N ? 60N ? ? 100N 3 3

v?

s t

方法规律: 本考点考查的重点是机械效率的计算和探究常见机械的机械效率。 1、几种常见的简单机械效率的计算:

考点突破
【解答】(1)实验中通过观察木块被撞击后滑行的距离的大小来间接判 断钢球动能的大小.(2)由题意知,同一钢球的质量相同,从不同的高 度滚下时,到达水*面的速度不同,可以探究动能大小与速度的关系.( 3)钢球沿斜面滚下过程中,因为质量不变,高度减小,所以重力势能减 小,又因为速度增大,所以动能增大.(4)如果水*面绝对光滑,则木 块在水*方向没有摩擦力,被撞击后木块将以恒定的速度永远运动下去.

方法规律: 本考点考查的重点是动能和势能的影响因素。应注意的知识点: 1、研究影响动能大小的因素

考点突破

(1)用杠杆撬物体时(如图A),机械效率 ,G表示被撬物体 的重力,h表示物体被撬上升的高度,F表示动力大小,s表示动力移动的 距离. W Gh G ? ? 有用 ? ? W总 Fs nF , (2)用滑轮组竖直向上吊物体时(如图B),机械效率 G表示被吊物体的重力,h表示物体上升的高度,F表示拉力大小,s表示绳 子自由端移动的距离,n表示绳子的段数. W fs f ? ? 有用 ? 物 ? W总 F s自由 nF (3)用滑轮组水*方向拉动物体时(如图C),机械效率 ,f表示摩擦力大小,F表示拉力大小,n表示绳子的段数.

??

W有用 Gh ? W总 Fs

考点突破

(4)用斜面提升物体时(如图D),机械效率 ,G表示物体的重 力,办表示斜面的高度,F表示拉力大小,s表示斜面的长度. 2、探究常见机械的机械效率 (1)测量的工具:弹簧测力计,刻度尺 (2)探究杠杆的机械效率 W Gh ? ? 有用 ? ①用杠杆撬物体时,机械效率 W总 Fs ,G表示被撬物体的重力,h 表示物体被撬上升的高度,F表示动力大小,s表示动力移动的距离. ②影响杠杆机械效率的因素:克服杠杆重做功,克服摩擦力做功 ③提高杠杆机械效率的方法:使用轻质杠杆,在转动位置加润滑油
(2)探究滑轮组的机械效率 W Gh G ? ? 有用 ? ? ①用滑轮组竖直向上吊物体时,机械效率 W总 Fs nF ,G表示被吊物 体的重力,h表示物体上升的高度,F表示拉力大小,s表示绳子自由端移 动的距离,n表示绳子的段数. ②影响滑轮组机械效率的因素:克服滑轮重和绳重做功,克服摩擦力做功

??

W有用 Gh ? W总 Fs

考点突破
③提高滑轮组机械效率的方法:使用轻质滑轮和细绳,在转动位置加润滑 油 ④同一滑轮组的绕线方式不影响机械效率。 G ? G动 ⑤若不计绳重和摩擦, F ? 物 ,所以 G动 ? nF ? G物
n

同一滑轮组,增加物重能提高机械效率,但动滑轮重不变。 W有用 Gh (3)探究斜面的机械效率 ?? ? W总 Fs ,G表示物体的重力,办 ①用斜面提升物体时,机械效率 表示斜面的高度,F表示拉力大小,s表示斜面的长度. ②影响斜面机械效率的因素:克服斜面摩擦力做功 ③提高斜面机械效率的方法:使斜面变光滑,使斜面变陡 ④结论: 斜面粗糙程度相同时,斜面越陡,机械效率越高;斜面倾斜程度相同时, 斜面越光滑,机械效率越高。 W额外 W总 - W有用 f ? ? ⑤对于斜面:W总=W有用+W额外,而W额外=fs,所以 s s

考点突破
变式拓展: 5、(2015?遵义)如图所示,用滑轮组拉动重为70N的物体A,使物 体A在水*方向上移动5m,所用拉力F为20N,地面对物体A的摩擦力 为30N,则拉力F做的功为 200 J,滑轮组的机械效率为 75% ________ .

【解答】解:(1)由图可知:n=2,绳子自由端移动的距离: s=ns′=2×5m=10m, 拉力F做的功:WF=F拉s=20N×10m=200J; W有用 fs物 f 30N ? ? ? ?100% ? 75% (2)该装置的机械效率:? ?
W总 F s自由 nF 2 ? 20N

考点突破
6、(2015?常州)2014年6月,台湾省农民张文任栽种出一个超级 大南瓜.为将南瓜顺利装车,村民们用如图所示的滑轮,用绳子绕 制成滑轮组.在20s时间内,村民们用750N的拉力将绳端沿竖直方 向匀速向下拉动6m,把南瓜提升1.5m,此过程中滑轮组的机械效率 为90%.(g取10N/kg)问: (1)按题意画出滑轮组的绳子绕法. (2)村民们拉动滑轮组的功率为多大? (3)超级大南瓜的质量为多大? 答案:(1)如图;

(2)村民们拉动滑轮组的功率为225W;(3)超级大南瓜的质量为 270kg

考点突破
【解答】(1)由题已知s=6m,h=1.5m,则n=6m/1.5m=4段,则滑轮组的绳 子绕法如图;(2)W总=Fs=750N×6m=4500J,村民们拉动滑轮组的功率
P? W t ? 4500J ? 225 W 20s
有用 (3)由 ? ? W总 可得,W有用=η ×W总=90%×4500J=4050J,由W有用=Gh

W

可得

G?

W有用 4050J ? ? 2700N h 1.5m

,m ? G ?
g

2700N ? 270kg 10N / kg

考点突破
考点4.动能和势能(高频考点) 【例4】(2015?泸州)某物理兴趣小组设计了如图所示的实验装置 来探究物理的动能跟那些因素有关.让同一钢球A分别从不同的高 度由静止开始滚下,观察木块B被撞击后移动距离S的长短,是为了 判断钢球 动能 的大小; 实验中他控制了钢球的质量不变 来研究动能 大小跟 的关系。钢球沿斜面滚下 过程中 速度 ,重力势能减小,动能 增大 (选填“增大”、“不变”或 “减小”);若水*面绝对光滑,木块B被撞击后将以___________ 恒定的速度 永远运动下去。

考点突破
(1)探究装置:

(2)影响动能的因素有:质量和速度。 速度大小相同时,物体质量越大,动能越大;(如图甲) 物体质量相同时,速度越快,动能越大。(如图乙)

考点突破
(3)实验中应用转换法:通过观察木块移动的距离来判断小球的动能大 小。 (4)将小球从斜面的同一高度开始释放的目的是为了让小球到达水*面 时有相同的速度。 2、影响重力势能的因素有:质量和高度。 物体高度相同时,质量越大,重力势能越大;物体质量相同时,高度越高 ,重力势能越大。 3、影响弹性势能的主要因素是:物体发生弹性形变的程度 对于同一物体,弹性形变程度越大,弹性势能越大。

考点突破
变式拓展: 7、(2015?怀化)下面例子中物体的重力势能变大了的是( B ) A、铁球从斜面顶端滚下来 B、骑自行车冲上坡顶 C、飞机在高空水*飞行 D、立在山顶上的石头

【解答】A、铁球从斜面顶端滚下来,质量不变,高度减小,重力势能减 小,故A不符合题意;B、骑自行车冲上坡顶,质量不变,高度增大,重力 势能增大,故B符合题意;C、飞机在高空水*飞行,质量不变,高度不变, 重力势能不变,故C不符合题意;D、立在山顶上的石头,质量不变,高度 不变,重力势能不变,故D不符合题意.

考点突破
8、(2014?沈阳)巴西世界杯足球赛正在火热地进行中.如图是某 球员传球时足球的一段运动轨迹,其中A点的重力势能 _________ 小于 (填“大于”、“小于”或“等于”)B点的重力势能.若不计空 气阻力,足球在下落的过程中,重力势能转化为 动 能.

【解答】(1)由图可见A点的高度小于B点的高度,球的质量不变,因此A 点重力势能小于B点的重力势能;(2)足球在下落过程中,高度减小,重 力势能减小;速度增大,动能增大,因此由重力势能转化动能.

考点突破
9、(2015?张家界)某兴趣小组“研究动能的大小与哪些因素有关 ”的实验装置(如图所示),所需器材(斜面、木块、不同质量的 小钢球)。

木块被推出的距离 (1)实验中通过观察___________________ ,来判断小球动能的大小. (2)对比图甲的两次实验得出结论: 物体质量相同时,速度越快,动能越大; _________________________________________ 。 对比图乙的两次实验得出结论: 速度大小相同时,物体质量越大,动能越大 _______________________________________。

的大小

考点突破
(3)兴趣小组又提出利用“研究动能的大小与哪些因素有关”的 实验装置来探究“影响重力势能大小的因素”。请你帮助完成如下 实验方案: ①本实验中若水*面绝对光滑则不能得出结论,原因是: 小球与木块将会做匀速直线运动 __________ . 乙 ②实验中为了要探究重力势能与物体的质量的关系要选用上述图__ 相同 ,具体的操作方法是让小球从 (选填“相同”或“不 同”)的高度由静止滚下. 甲 ③要探究重力势能与物体的高度的关系要选用上述图_____ ,具体的操作方法是让小球从 不同 (选填“相同”或“不 同”)的高度由静止滚下. ④通过比较分析可以得出的结论是: __________________________ __ 重力势能的大小与物体的质量和高度有关

考点突破
【解答】(1)若一个物体能够对外做功,我们就说该物体具有能量,在 实验中我们一般将物体具有能量的多少转化为其能对外做功的多少,故此 实验把物体具有动能的大小转换为木块被撞击后运动的距离,距离越远表 明小球的动能越大; (2)让同一小车从斜面的不同高度滑下,释放位置越高,小车到达斜面 底部的速度越大,小车推动木块运动距离越远.所以步得出结论:物体质 量相同时,速度越快,动能越大;让小车从斜面同一高度滑下,小车到达 斜面底部的速度相同,小车质量越大,小车推动木块运动距离越远.所以 步得出结论:速度相同,质量越大,动能越大.(3)①若水*面绝对光 滑,根据牛顿第一定律,小球和木块将永远一直运动下去,没有运动距离 的远*之分,就不能达到比较距离来比较重力势能的目的了.②为了探究 重力势能与质量的关系,实验中采用质量不同的小球,在探究过程中要注 意保持物体从同一高度由静止滚下;所以应选择乙图进行实验;

考点突破

③若要探究物体重力势能大小与物体高度的关系,则需让同一小球从不同 高度滚下,所以应选择甲图进行实验;④通过比较分析可以得出的结论是: 重力势能的大小与物体的质量和高度有关.

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考点5 机械能及其转化 【例5】(2009·广东)跳高运动员从地面向上跳起的过程中, 动能 ____ 转化为 重力势能 ;苹果从树上落下过程 动能 中, 增大 (均选填:“动能”或“重力势能”).

【解析】本题考查了动能与重力势能的转化.动能与质量和速度有关,重 力势能与高度和质量有关.我们可以从影响能量大小的因素来分析能量的 变化,找到能量转化的方向.跳高运动员从地面向上跳起的过程中,速度 越来越慢,动能减小;但运动员所处的高度越来越大,重力势能增加,动 能转化为重力势能.苹果从树上落下过程中,速度越来越快,其动能增大 .

考点突破
方法规律:本考点的考查重点是动能和势能的转化。动能与质量和速度 有关,重力势能与高度和质量有关。我们可以从影响能量大小的因素来分 析能量的变化,找到能量转化的方向。 1、质量对动能和重力势能均有影响,所以对动能和重力势能的大小作 出判断时,首先要确定物体的质量大小是否发生变化。 例:①在*直公路上行驶着,不断洒水的洒水车,动能、重力势能、机 械能都减小。 ②空中正在给战斗机加油的加油机,加油机的动能、重力势能、机械能 都减小;战斗机的动能、重力势能、机械能都增大。 2、对于同一物体,加速时,动能变大;减速时,动能变小;匀速运动 时,动能不变。 对于同一物体,上升时,重力势能变大;下降时,重力势能变小。 例:木块从斜面上匀速下滑,木块质量不变,“匀速”即速度不变,故 动能不变;“下滑”即高度降低,故重力势能减小;机械能减小。 3、动能和势能的总和等于机械能,所以机械能大小的判断可以通过动 能和势能的大小变化进行转判断。

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变式拓展: 10、(2015?玉林)苹果从树上由静止落下的过程中( C A、动能减小,重力势能减小 B、动能增加,重力势能增加 C、动能增加,重力势能减小 D、动能减小,重力势能减增加 )

【解答】苹果从树上由静止落下的过程中,其质量不变,速度变大,故其 动能增加;同时其质量不变,高度减小,故其重力势能减小.

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11、(2015?广西)在很长的下坡路程,如果使自行车匀速下坡, 则骑行者的机械能将 减小 (选填“增大”、“减小”或“ 不变”);有经验的骑行者在下坡一段距离后会停车休息,因为长 时间刹车使刹车片的 内 能明显增大,容易损坏刹车片.

【解答】自行车匀速下坡,速度不变,高度减小,所自行车的动能不变, 重力势能减少;所以机械能减小;长时间刹车,刹车片与车轮之间相互摩 擦做功,刹车片的内能明显增大,温度升高,因此容易损坏刹车片.

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12、如图所示是“天宫一号”飞行器在大气层外沿椭圆轨道绕地球 运行的示意图;则它从远地点向*地点运行的过程中( D ) A.重力势能增加,动能增加,机械能增加 B.重力势能减小,动能不变,机械能减小 C.重力势能增加,动能减小,机械能守恒 D.重力势能减小,动能增加,机械能守恒

【解答】人造卫星沿椭圆形的轨道绕地球运行时,没有克服摩擦做功,机 械能守恒.所以它由远地点向*地点运行时,质量不变,相对地面的高度 减小,重力势能减小;速度增大,动能增加,总机械能不变.

考点突破
易错易误突破 如下图所示,分别用F?,F?拉着重物G沿光滑斜面ab,cb由低端匀速 运动到顶端,两次做功分别为W?,W?,则W?___ = W?, F?___ < F?.

解析:根据功的原理:使用任何机械都不省功,即使用任何机械对物体所 做的功在不考虑摩擦和机械自身重力的情况下,都等于不用机械,直接对 物体做的功,本题中斜面都是光滑的,所以W?=W?,又因为w=Fs,且ab大于 bc边,所以F? < F?. 错因分析:对功的原理不能正确理解,不会利用功的原理来分析问题是错 误的主要原因。

广东中考
1、(2011·广东)在水*地面上,工人用100N的水*推力推动重 150N的箱子,4s内前进了6m,在这个过程中,木箱所受重力对木箱 做功为 J;工人对木箱做功为 600 J. 0

【解答】由题知,箱子在水*地面上运动,在重力的方向上没有移动距离 ,所以重力做功为0;工人对木箱做功:W=Fs=100N×6m=600J

广东中考
2、(2015?广东)已知小汽车的总质量为1500kg,该车以30m/s的 速度作水*匀速直线运动,行驶了180s,汽车在行驶过程中受到的 阻力为车重的0.16倍(g=10N/kg)求: (1)小车行驶的距离. (2)在此过程中汽车的牵引力和功率. 答案:(1)小车行驶的距离为5400m.(2)在此过程中汽车的牵 引力为2400N,功率为72000W s v? 【解答】(1)由 t 可知,小车行驶的距离: s=vt=30m/s×180s=5400m; (2)小车重力:G=mg=1500kg×10N/kg=1.5×104N;小车做匀速直 线运动,处于*衡状态,由*衡条件得: F=f=0.16G=0.16×1.5×104N =2400N,牵引力做的功率: P=Fv=2400N×30m/s=72000W

广东中考
3、(2012·广东)如图,小王站在高3m、长6m的斜面上,将重 200N的木箱沿斜面匀速从底端拉上顶端,拉力大小恒为120N,所花 时间是10s.求:(1)小王对木箱做功的功率. (2)斜面的机械效率. 答案:(1)小王对木箱做功的功率72W (2)斜面的机械效率83.3%

【解答】(1)小王对木箱做的总功:W总=Fs=120N×6m=720J,
W 720 J P ? ? ? 72W t 10 s

(2)小王对木箱做的有用功:W有用=Gh=200N×3m=600J,小王对木箱

做的总功:W总=Fs=120N×6m=720J,? ?

W有用 600J ? ? 100% ? 83.3% W总 720J

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4、(2013·广东)龙舟比赛是中国传统运动项目之一如图,某队 龙舟和运动员总质量为2.5×103kg,在一次龙舟赛上,该队以 1min40s的成绩夺得500m比赛冠军.已知该龙舟在运动过程中受到 的阻力是龙舟和运动员的总重力的0.12倍.如果把在比赛过程中该 队龙舟的运动看作匀速直线运动,求运动员在比赛过程中划船时的 功率是多少千瓦(g=10N/kg) 答案:运动员在比赛过程中划船时的功 率是15kW.
【解答】划龙舟时的牵引力为 F=f=0.12G=0.12mg=0.12×2.5×103kg×10 N/kg=3×103N, W 3 4 划龙舟的功率为 P ? ? Fv ? 3 ? 10 N ? 5m / s ? 1.5 ? 10 W ? 15kW

t

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5、(2014·广东)如图是某种升降电梯工作原理图,它由轿厢、 配重、缆绳、滑轮和电动机等部件组成,连接轿厢的两根缆绳非常 靠*,轿厢空载时的重量是3100N,配重的重量是3000N,某次电梯 载货量的重量是1000N,当电梯匀速上升15m,所用的时间为10s, 不计缆绳重力和一切摩擦阻力,在此运动过程中,求:(1)配重重 力对配重做的功. (2)电动机的功率至少多大?

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答(1)配重重力对配重做的功为4.5×104J;(2)电动机的功率至 少为1650W.

【解答】(1)配重重力对配重做的功:W=Fs=Gh=3000N×15m=4.5×104J . (2)当轿厢匀速上升时,轿厢竖直向下受到自身重和载货重,竖直向上 受到配重拉力和电机的拉力,满足G空+G货=F配+F电,所以,F电=G空+G货-F配 =3100N+1000N-3000N=1100N,所以,电动机的至少功率:

W P? ? Fv ? 1100 N ? 1.5m / s ? 1650W t

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6、(2012·广东)如图是固定在水*桌面上的圆弧轨道,将一小 大 球由轨道的P点自由释放,滚动到Q点.在此过程中,动能先变___ 后变 小 ,重力势能 先变小后变大 .

【解答】(1)小球由轨道的P点自由释放,在运动到轨道最低点的过程中, 小球的质量不变,高度降低,重力势能变小,速度越来越快,动能变大; (2)在小球由最低点滚动到Q点的过程中,小球质量不变,高度变高,重 力势能变大,速度越来越小,动能变小.

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7、(2015?广东)从桌面掉到地上的乒乓球会自动弹起,球在上升 动 过程中 能转化为 重力势 能,由于球与空气有摩 擦,上升过程中球的机械能 减小 .

【解答】乒乓球在上升的过程中,质量不变,速度减小,动能减小;高度 增高,重力势能增大,是动能转化为重力势能;如果不能忽略空气阻力, 乒乓球上升的过程中克服空气阻力做功,机械能转化为内能,机械能减小 .

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8、(2013·广东)利用如图装置探究“物体的动能大小与哪些因 素有关”.将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度θ 的位置, 然后都由静止释放,当小球摆动到竖直位置时,将与静止在水*面 上的木块C 发生碰撞,木块都会在水*面上滑行一定距离后停止. 图中的摆长L都相同,θ 1<θ 2,球A、B的质量分别为mA、mB,(mA <mB).

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(l)如图甲、乙所示,同时释放A、B,观察到它们并排摆动且始 终相对静止,同时到达竖直位置这表明两小球在摆动过程中的任一 质量 时刻的速度大小与小球的 无关. (2)如图甲、乙所示,观察到B球能将木块c撞得更远由此可得出 速度相同时,物体质量越大,动能越大 . 结论:____________________________________
小于 (3)图乙中小球B到达竖直位置时的速度 (填“大于 ”、“小于”或“等于”).题图丙中小球B到达竖直位置时的速 度如题图乙、丙所示,图丙中木块C滑行得更远些,由此可得出结 论:__________________________________________________ 质量相同时,物体的速度越大,动能越大



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【解答】(1)甲乙两图中,小球的质量不同,由题意知,摆角相同,小 球同时到达竖直位置,说明小球的速度大小与小球的质量无关;(2)mA <mB,两球的速度相同,B球能将木块c撞得更远,说明B球的动能更大, 因此可得速度相同时,物体质量越大,动能越大;(3)乙丙两图,小球 的质量相同,θ 1<θ 2,所以丙图小球的速度更大,图丙中木块C滑行得 更远些,说明质量相同时,物体的速度越大,动能越大.

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9、(2015?广东)如图所示,已知物体A和动滑轮的总重为200N, 当物体A匀速上升高度为1m时,绳子移动的距离为 2 m, 人对绳子的拉力为 100 N,拉力所做的功为 200 J ,(绳子与滑轮的摩擦力、空气阻力忽略不计)

【解答】拉力移动距离:s=nh=2×1m=2m,人对绳子的拉力F=(GA+G动) /2=200N/2=100N, 所以拉力所做的功:W=Fs=100N×2m=200J.

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10、(2011·广东)用如图所示的滑轮组在20s内将重600N的物体 从地面竖直提高4m,所用的拉力是250N,在这个过程中,求: (1)有用功是多少? (2)拉力的功率是多少? (3)滑轮组的机械效率是多少?

答案:(1)力F所做的有用功是2400J;(2)拉力F做功的功率是 200W;(3)滑轮组的机械效率是60%.
【解答】(1)拉力F所做的有用功:W有=Gh=600N×4m=2400J; (2)拉力F移动的距离:s=4h=4×4m=16m;拉力F所做的总功:W总 =Fs=250N×16m=4000J; 拉力F做功的功率: P ? W总 ? 4000J ? 200W
t 20s




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