第20课时 功和功率 机械能.docx

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第20课时功和功率机械能

第20课时　功和功率　机械能

一、机械能

1．动能是物体由于___________而具有的能。

2．势能

（1）重力势能：

物体由于___________而具有的能叫做重力势能。

（2）弹性势能：

物体由于___________而具有的能叫做弹性势能。

动能的大小与物体的___________及物体运动的__________有关。

质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越______；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越________。

重力势能的大小与物体的___________及物体所处的___________有关。

弹性势能的大小跟物体的材料以及___________的大小有关，弹性形变越大，物体的弹性势能就越___________。

单摆：

将摆锤拉高一定的高度后放手。

摆锤在向下摆动的过程中__________转化为__动__，在摆锤摆过中点后向上摆动的过程中___________转化为___________。

动能和势能统称为___________。

动能和势能之间可以___________。

如果没有摩擦等阻力，那么在势能和动能的相互转化中，机械能的___________，即机械能守恒。

（注意不考虑阻力）

1．如果没有摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能总量___________。

2．如果存在摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能的总量会减少。

减少的机械能转化为摩擦产生的________能。

1．（2019·台州）立定跳远时的动作分解如图，在此过程中运动员（　　）

A．上升时，动能减小，势能减小

B．上升时，动能增大，势能增大

C．下落时，势能增大，动能减小

D．下落时，势能减小，动能增大

2．如图所示，木块沿斜面从顶端匀速下滑的过程中，木块的（　　）

A．重力势能减小，动能增大

B．重力势能减小，机械能减小

C．动能不变，机械能不变

D．重力势能不变，机械能减小

二、机械功

1．做功的两个必要因素：

___________和___________。

2．功是作用于物体的力和物体在力的方向上移动的___________的___________。

功的单位：

__________，简称焦，符号是J。

1焦＝1牛·米。

公式：

功＝力×距离，即___________。

力没有做功的三种情况：

①物体受到力的作用，但没有移动距离；②物体不受外力，由于惯性做匀速直线运动；③物体通过的距离跟它受到的力的方向垂直。

注意：

物体做功的多少与物体是否做匀速直线运动、速度多大、接触面是否粗糙均无关。

三、功率

1．定义：

___________内做的功叫功率。

2．意义：

功率是用来描述物体___________的物理量。

功率的单位：

__________，简称瓦，符号是W。

1瓦＝1焦/秒

　功率的公式：

__________　P＝Fv

　　__________________，所以做功快慢也就是能量转化的快慢。

因此，功率是表示能量转化快慢的物理量。

3．（2019·宁波）2018年6月29日，一则题为《20秒60级台阶　他抱着晕倒的女士冲向医院》的新闻报道让救人兵哥哥、东部战区海军战士朱墨岩刷屏全国。

在这20s内，朱墨岩登台阶的平均功率接近（　　）

A．5.5WB．55W

C．550WD．5500W

4．（2018·湖州）在拓展课上，小泉同学模拟某建筑工地上拉动工件的情景，设置了如图所示的滑轮组。

他用该滑轮组在4秒内将一个重为100牛的物体，沿着水平地面匀速拉动了2米。

人的拉力为18牛，物体移动时受到地面的摩擦力为物重的0.35倍，不计绳重及机械的摩擦。

求：

（1）人的拉力所做的功。

（2）人的拉力做功的功率。

（3）动滑轮受到的重力。

　（2018·成都）如图所示，小邦在国色天乡玩蹦极，不考虑空气阻力，关于他在下降过程中的能量分析，下列说法正确的是（　　）

A．弹性绳绷直前，重力势能增大，动能减小

B．弹性绳绷直前，重力势能减小，动能不变

C．下降到最低点，动能最小，弹性势能最大

D．下降到最低点，重力势能最大，弹性势能最大

（2019·荆州）如图，粗糙水平面AB与光滑斜面BC平滑连接，弹簧左端固定。

小木块P被压缩的弹簧弹出并冲上斜面BC的过程中（空气阻力忽略不计），下列说法正确的是（　　）

A．在弹簧恢复原状的过程中，弹簧的弹性势能全部转化为小木块P的动能

B．小木块P离开弹簧后在粗糙水平面AB上滑行时机械能守恒

C．小木块P在斜面上向上运动时，动能减小，重力势能增加

D．小木块P运动到最高点时处于平衡状态

　（2019·淄博）如图所示，小球沿轨道由静止从A点向D点运动的过程中（小球和轨道间存在摩擦），下列说法错误的是（　　）

A．小球在A点的重力势能最大

B．小球在B点的速度最大

C．小球在C点和B点的机械能相等

D．小球不能到达D点

2．（2018·连云港）如图是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案图，与站台连接的轨道有一定坡度。

从节能的角度分析，这样的设计可以让列车无动力滑行，进站时将__动__能转化为__重力势__能储存起来，此过程中机械能总量__减少__。

　（2019·连云港）物体在水平地面上做直线运动，当物体运动的路程和时间图像如图甲时，受到的水平推力为F1；当物体运动的速度和时间图像如图乙时，受到的水平推力为F2。

两次推力的功率分别为P1、P2，则下列关系正确的是（　　）

A．F1＝F2　P1＞P2B．F1＝F2　P1＜P2

C．F1＞F2　P1＞P2D．F1＜F2　P1＞P2

3．（2018·宁波）如图所示，F1＝4N，F2＝3N，此时物体A对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。

下列说法错误的是（　　）

A．F2的功率为0.6W

B．弹簧测力计读数为9N

C．物体A和地面之间有摩擦力

D．如果增大F2，物体A可能向左运动

【提醒】弄懂题意，并能明确小球在AC段损失的机械能相当于小球在斜面上多大高度的势能是解决该题的关键。

　光滑斜面甲与水平面AB平滑连接。

从斜面甲高H处静止释放小球，小球运动到B点静止，如图甲。

在AB上的C点平滑拼接另一光滑斜面乙，已知AB＝3AC，如图乙。

回答下列问题：

（1）如果小球从斜面甲高H处静止释放，说明小球在乙斜面到达的最大高度h与H的数量关系及理由。

（2）要使小球在乙斜面上到达的最大高度变为2h，小球应在甲斜面上多高处静止释放并说明理由。

　（2019·温州）为了解火箭升空过程中的相关运动状况，兴趣小组制作了一模型火箭，重为8牛（不包含燃料），发射后获取模型火箭的飞行高度与时间的关系，如图所示。

（1）模型火箭燃料耗尽后仍能向上飞行一段距离，这是因为模型火箭具有___________。

（2）图中标注的A、B、C三个位置中，模型火箭的重力势能最小的是________。

（3）模型火箭从最高点B下落到地面，重力做功的功率是________瓦。

（友情提示：

本栏目建议午休时间完成）

1．（2019·株洲）甲、乙、丙、丁四个同学进行攀岩比赛，他们做的功W与时间t的关系如图所示。

若规定做功最快的获胜，则最后胜出的一定是（　　）

A．甲B．乙C．丙D．丁

第1题图

第2题图

2．（2019·深圳）如图，弧形轨道ab段光滑，bc段粗糙，小球从a点经最低点b运动至c点。

下列分析正确的是（　　）

A．从a到b的过程中，小球动能转化为重力势能

B．经过b点时，小球动能最大

C．从b到c的过程中，小球动能增大

D．从a到c的过程中，小球机械能守恒

　第3题图

3．（2018·杭州）跳绳是大家喜爱的体育运动之一。

小金的质量为50千克，每次跳起高度约为6厘米（人整体上升，如图所示），一分钟跳100次。

下列说法正确的是（　　）

A．向上起跳过程中小金的动能持续增大

B．在整个跳绳过程中小金的机械能守恒

C．小金跳一次克服重力做功约3焦

D．小金在这一分钟内跳绳的功率约为50瓦

4．（2018·荆州）如图所示，竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组，已知每个滑轮重均为50N，滑轮组下端挂有物体B，滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A相连，此时物体A在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动，测力计的示数为550N；在物体B下加挂重为90N的物体C后，同时用水平向左的力F拉动物体A使其沿水平桌面向左做匀速直线运动，

　第4题图

此时物体B上升的速度大小为5cm/s。

若不计绳重及滑轮的摩擦，g取10N/kg，则下列说法中正确的是（　　）

A．物体A所受滑动摩擦力大小为275N

B．F的大小为530N

C．F做功的功率为42W

D．B的重力为500N

5．（2018·广州）如图所示，OQ是水平地面，物体在水平拉力作用下从O匀速直线运动到Q，OP段拉力F1为300N，F1做的功为W1，功率为P1；PQ段拉力F2为200N，F2做的功为W2，功率为P2。

则（　　）

第5题图

A．W1＞W2B．W1＜W2

C．P1＞P2D．P1＜P2

一定质量的物体在水平拉力的作用下沿水平面运动，物体运动的路程（s）—时间（t）图像如图所示，根据图像，下列判断正确的是（　　）

第6题图

A．物体10s时的速度大于4s时的速度

B．0～6s拉力对物体所做的功大于6～12s拉力对物体所做的功

C．0～6s拉力对物体做功的功率小于6～12s拉力对物体做功的功率

D．0～6s物体所受的拉力大于6～12s物体所受的拉力

7．（2018·绍兴、义乌）如图，木块以一定的速度滑过A、B点，到C点滑出下落至D点。

A和B、C和D之间的垂直距离均为h。

若空气阻力忽略不计，则对木块在运动过程中能量变化的分析，正确的是（　　）

第7题图

A．D点与A点相比，动能增加，势能减少，机械能不变

B．A点到C点减少的重力势能大于C点到D点减少的重力势能

C．B点的动能可能等于A点的动能，但一定大于C点的动能

D．B点的动能可能等于D点的动能，但一定大于A点的动能

　第8题图

8．（2019·岳阳）如图，动滑轮实质上是一个___________（填“省力”或“费力”）杠杆，用60N的拉力将沙桶从地面提到9m高的楼上，拉力做的功是___________J。

9．（2019·绍兴）某工厂发货传输分拣线示意如图，等间距排列的相同货物先被传送带匀速运送到工作台，在工作台AB上匀速下滑时被扫描，后滑至水平工作台BC，最后在C点静止时被机械手臂取走进行分类。

传送带与AB、AB与BC都平滑连接，AB与BC材料相同，且长度均为1米，空气阻力忽略不计。

第9题图

（1）若货物对AB的压力小于对BC的压力，则货物在AB上减小的机械能___________（填“大于”、“等于”或“小于”）在BC上减小的机械能。

（2）若机械手臂每隔3秒钟取走一件货物，传送带运动的速度为0.8米/秒，为防止货物的碰撞与堆积，货物之间的距离d至少为________米。

　第10题图

10．（2019·金华、义乌、丽水）2019年4月15日起正式实施电动自行车新国家标准，小金买了一辆按新国标生产的电动自行车（如图），部分参数如表所示。

已知小金的质量为60千克，假定电动自行车在水平骑行过程中受到的阻力始终为总重的0.08倍。

项目

参数

最高车速（km/h）

25

整车质量（kg）

40

电动自行车最大功率（W）

400

（1）车轮上刻花纹的目的是___________。

（2）小金在水平地面骑行时，车轮与地面的总接触面积为50厘米2，则骑行的电动自行车对地面产生的压强为多少帕？

（3）小金在水平公路上骑电动自行车，匀速行驶10千米过程中克服阻力做了多少功？

（4）若小金骑行过程中电动车以最大的功率输出，匀速行驶时的车速为多少？

参考答案

课前预热

考点1　1.运动　2.

（1）被举高　

（2）弹性形变

考点2　质量　速度　大　大

考点3　质量　高度

考点4　弹性形变　大

考点5　重力势能　动能　动能　重力势能

考点6　机械能　相互转化　总量保持不变

考点7　1.保持不变　2.热

【考点真题】1.D　2.B

考点8　1.作用在物体上的力　物体在力的方向上通过的距离　2.距离　乘积

考点9　焦耳

考点10　W＝Fs

考点11　1.单位时间　2.做功快慢

考点12　瓦特

考点13　P＝W/t

考点14　功是能量转化的量度

【考点真题】3.C　4.

（1）s＝2×2米＝4米　W＝Fs＝18牛×4米＝72焦　

（2）P＝

＝

＝18瓦　（3）f＝0.35G＝0.35×100牛＝35牛　G轮＝2F－f＝2×18牛－35牛＝1牛

课堂突破

例1　C　例2　C　例3　B　例4　

（1）从释放点到B点静止，减少的机械能等于在AB水平面上由于摩擦而损失的机械能，因为AB＝3AC，所以在AC上损耗的机械能是AB上的三分之一，所以在乙斜面上时小球机械能比在甲斜面上时的机械能少三分之一，故上升的高度h＝

H。

（2）小球在乙斜面上升高度为2h，即

H，因为AC段上消耗的机械能与第一次相同，即消耗

高度的机械能，所以小球应在甲斜面上的释放高度是：

2h＋

＝

H。

　例5　

（1）惯性

（2）C　（3）70

【变式拓展】

1．C　2.动　重力势　减少　3.D

校内作业

1．A　2.B　3.D　4.B　5.C　6.B　7.C

8．省力　1620

9．

（1）小于　

（2）2.4

10．

（1）增大摩擦　

（2）F＝G＝mg＝（40kg＋60kg）×10N/kg＝1000N，p＝F/S＝G/S＝1000N/（50×10－4m2）＝2×105Pa　（3）W＝Fs＝fs＝0.08Gs＝100kg×10N/kg×0.08×10000m＝8×105J　（4）v＝s/t＝W/（Ft）＝P/F＝400W/80N＝5m/s