人教版初中物理ppt课件--第九讲--功和机械能

第一部分第一部分 考点研究考点研究第九讲第九讲 功和机械能功和机械能第一部分第一部分 考点研究第九考点研究第九讲讲 功和机械能功和机械能 考点梳理功和机功和机械能械能功功力学中的功力学中的功功的功的计算方式算方式功率功率动能和能和势能能能量能量动能能势能能机械能及其机械能及其转化化定定义表达式表达式单位位换算算公式推公式推导机械能机械能机械能及其机械能及其转化化水能和水能和风能的利用能的利用 考点梳理功和机械能功力学中的功功率考点梳理功和机械能功力学中的功功率动动能和能和势势能能量机械能能能量机械能力力学学中中的的功功定定义：物物理理学学中中把把力力与与_移移动距距离离的乘的乘积叫做机械功，叫做机械功，简称功称功.做做功功的的两两个个必必要要因因素素:一一个个是是_;另另一一个个是是_.力不做力不做功的三功的三种情况种情况(1)物物体体受受力力，但但是是物物体体在在该力力的的方方向向上上_.例例如如：用用力力推推木木箱箱，木木箱没箱没动.(2)物物体体移移动了了一一段段距距离离，但但在在运运动的的方方向向上上_.例如：被踢出去的足球例如：被踢出去的足球.(3)物物体体所所受受力力的的方方向向与与物物体体运运动的的方方向向_.例如：背着例如：背着书包前行包前行.在力的方向上在力的方向上作用在物体上的力作用在物体上的力物体在力的方向上移物体在力的方向上移动的距离的距离没有移没有移动距离距离没有力的作用没有力的作用垂直垂直力学中的功定力学中的功定义义：物理学中把力与：物理学中把力与_移移W表示功，表示功，单位是位是J；F表示力，表示力，单位是位是N；s表示沿力的方向移表示沿力的方向移动的距离，的距离，单位是位是m.功的功的计算公式：算公式：W=FsW表示功，表示功，单单位是位是J；功的；功的计计算公式：算公式：W=Fs表达式：表达式：快慢快慢在物理学中，用功率表示做功的在物理学中，用功率表示做功的 .公式推公式推导：当物体在力：当物体在力F的作用下，以速度的作用下，以速度v匀速运匀速运动 时，由，由WFs可得，可得，_.Fv功功率率1000功功做功所用做功所用时间定定义:与与 之比叫做功率之比叫做功率.单位位换算算:1kW=W.瓦特瓦特W千瓦千瓦(kW)W表示某个力做的功，表示某个力做的功，单位是位是J；t表示做表示做这些功所用的些功所用的时间，单位是位是s；P 表表示示功功率率，单位位是是_.(注注：简称称瓦瓦，符符号号是是_.工工程程技技术上上常常用用功功率率单位位_.)表达式：快慢在物理学中，用功率表示做功的表达式：快慢在物理学中，用功率表示做功的 能能量量：物物体体能能够对外外做做功功，我我们就就说这个个物物体体具具有有能能量量，简称称能能.能能量量的的单位位是是_.一一个个物物体体能能够做做的的功越多，表示功越多，表示这个物体的能量越大个物体的能量越大.焦耳焦耳动能能定定义：物物体体由由于于_而而具具有有的的能能,叫叫做做动能能.一一切切运运动的物体都具有的物体都具有动能能.影影响响因因素素：与与物物体体的的质量量和和速速度度有有关关,质量量相相同同的的物物体体，运运动的的速速度度越越大大，它它的的动能能_；运运动速速度相同的物体，度相同的物体，质量越大，它的量越大，它的动能也能也_.运运动越大越大越大越大能量：物体能能量：物体能够对够对外做功，我外做功，我们们就就说这说这个物体具有能量，个物体具有能量，简简称能称能.势能能_和和_是常是常见的两种的两种势能能.弹性性势能能重力重力势能能定定义：在在地地球球表表面面附附近近，物物体体由由于于 _所具有的能，叫做重力所具有的能，叫做重力势能能.影影响响因因素素：与与物物体体的的质量量、高高度度有有关关，物物体体的的 _越越大大，_越越高高，它它具具有有的重力的重力势能就越大能就越大.212223弹性性势能能定定义：物物体体由由于于发生生 _而而具具有有的的能能，叫做叫做弹性性势能能.影影响响因因素素：物物体体的的弹性性形形变越越大大，它它具具有有的的弹性性势能就能就 _.2425重力重力势能能被被举高高质量量高度高度弹性形性形变越大越大势势能能_和和_是常是常见见的两种的两种势势机械机械能及能及其其转化化机械能：机械能：动能、重力能、重力势能和能和弹性性势能能统称称为机械能机械能.机械能机械能及其及其转化化动能和能和势能可以相互能可以相互 _.机机械械能能守守恒恒：如如果果只只有有动能能和和势能能相相互互转化化，尽尽管管动能能、势能能的的大大小小会会变化化，但但机机械械能能的的总和和 _，或或者者说，机械能是守恒的机械能是守恒的.举例例：物物体体从从高高处落落下下，动能能增增大大，势能能减减小小.2627水水能能和和风能能的的利利用用：自自然然界界的的流流水水和和风都都是是具具有有大大量量机机械械能能的的天天然然资源源，水水能能和和风能能都都可可用用来来发电.一一定定量量的的水水，上上、下下水水位位差差越越大大，水水的的重重力力势能能越越大大，能能发出的出的电就越多就越多.风吹吹动风车，可以，可以带动发电机机发电.保持不保持不变转化化机械能及其机械能及其转转化机械能：化机械能：动动能、重力能、重力势势能和能和弹弹性性势势能能统统称称为为机械能机械能.1.(判断物体是否做功判断物体是否做功)如如图所示的情景中，人所示的情景中，人对物体做物体做功的是功的是()A 图说物理（人教八下（人教八下P63图图11.1-2）（人教八下（人教八下P63图图11.1-3)1.(判断物体是否做功判断物体是否做功)如如图图所示的情景中，人所示的情景中，人对对物体做功的是物体做功的是2.(.(机机械械能能及及其其转转化化)如如图，小小球球从从斜斜面面上上A处由由静静止止滚下下，经过B处，最最终在在粗粗糙糙的的水水平平面面上上停停下下，小小球球从从A处刚刚运运动到到水水平平面的面的过程中，小球的程中，小球的动能能 (选填填“增增大大”、“减减小小”或或“不不变”).(2015泰州泰州6题改编题改编)（人教八下（人教八下P67 图图11.3-2）增大增大2.(机械能及其机械能及其转转化化)如如图图，小球从斜面上，小球从斜面上A处处由静止由静止滚滚下，下，经过经过弹性势能弹性势能（沪粤九上（沪粤九上P14 图图11-9(b)）3.(机械能及其转化机械能及其转化)(20152015来宾来宾1616题改编题改编)如如图所示所示为某运某运动员进行射箭比行射箭比赛的情的情景，当运景，当运动员将弓拉弯将弓拉弯时，弓，弓的的 增大增大.弹弹性性势势能（沪粤九上能（沪粤九上P14 3.(机械能及其机械能及其转转化化)4.(机机械械能能及及其其转转化化)蹦床床运运动员从从高高处落落下下，与与蹦床床床床面面接接触触后后，床床面面发生生形形变.床床面面发生生形形变的的过程程中中，主要是由主要是由 能能转化化为床床的的弹性性势能能.（人教八下（人教八下P71图图11.4-1）动动4.(机械能及其机械能及其转转化化)蹦蹦床运床运动员动员从高从高处处落下，与落下，与蹦蹦床床面接触后床床面接触后5.(.(机机械械能能及及其其转转化化)如如图所所示示，当当滚摆自自上上而而下下运运动时，滚摆的的重重力力势能能 (选填填“增增大大”、“减减小小”或或“不不变”)，转化化为动能能.(2013黄黄石石36题改编题改编)（人教八下（人教八下P71图图11.4-2）减小减小 5.(机械能及其机械能及其转转化化)如如图图所示，当所示，当滚摆滚摆自上而下运自上而下运动时动时，滚摆滚摆的的6.(.(机机械械能能及及其其转转化化)如如图所所示示，当当单摆做往复运做往复运动时，运，运动到到(选填填“A”、“B”或或“C”)点的点的动能最大能最大.（人教八下（人教八下P71图图11.4-2）B6.(机械能及其机械能及其转转化化)如如图图所示，当所示，当单摆单摆做往复运做往复运动时动时，运，运动动到到 重难点突破一功、功率的计算功、功率的计算(重点、难点重点、难点)例例1(2016安安徽徽第第一一次次十十校校联联考考)如如图是是商商场的的自自动扶扶梯梯，它它的的部部分分几几何何尺尺寸寸如如图所所示示，质量量为 50 kg的的小小华站站在在该扶扶梯梯上上从从商商场一一楼楼到到二二楼楼用用了了4 s，则扶扶梯梯对他他做做功功 J，小，小华克服重力做功的功率克服重力做功的功率为 W.1500375【解析解析】小华的重力为小华的重力为G=mg=50 kg 10 N/kg=500 N；则扶梯对他做的功为；则扶梯对他做的功为 W=Fs=Gh=500 N3 m=1 500 J；小华；小华 克服重力做功的功率为克服重力做功的功率为.重重难难点突破一功、功率的点突破一功、功率的计计算算(重点、重点、难难点点)例例1(250050【解析解析】小华推力小华推力100 N是水平方向的，物体的重力是水平方向的，物体的重力500 N是竖直方向的，而物体是在水平地面移动了是竖直方向的，而物体是在水平地面移动了5 m，小华做功是小华的推力做了功，而不是重力做了功，小华做功是小华的推力做了功，而不是重力做了功.小华做的功小华做的功W=Fs=100 N5 m=500 J，功，功率率 .例例 2 (2016东营东营)小小华用用100 N的水平推力，推着重的水平推力，推着重500 N 的物体，在水平地面上的物体，在水平地面上10 s内匀速直内匀速直线运运动了了5 m，小，小华做的功是做的功是 J，功率是，功率是 W.50050【解析】小【解析】小华华推力推力100 N是水平方向的，物体的重力是水平方向的，物体的重力惯性性1016例例 3 (2016安徽第一次十校联考安徽第一次十校联考)【解析解析】停止推动后，由于惯性，停止推动后，由于惯性，物体还会向前运动一段距离；物物体还会向前运动一段距离；物体在力的作用下向前运动了体在力的作用下向前运动了1 m，则推力对物体做的功为则推力对物体做的功为W=Fs=10 N1 m=10 J；重力对物体做的功；重力对物体做的功为为W=Fh=Gh=20 N0.8 m=16 J.如如图所示，用所示，用10 N的的 推力，将桌面上重推力，将桌面上重20 N的物体由的物体由A处水平推水平推动1 m到达到达B处后，停止推后，停止推动，物体由于，物体由于 继续向前运向前运动了了0.2 m，最后掉到地面，最后掉到地面C处.在此在此过程中，推力程中，推力对物体做物体做功功 J；重力；重力对物体做功物体做功 J.惯惯性性1016例例 3 (2016安徽第一次十校安徽第一次十校联联考考)【方方 法法 指指 导导(1)功、功率的计算功、功率的计算模型模型功功功率功率物体在水平拉力物体在水平拉力F作用作用下匀速移动距离下匀速移动距离s，所，所用时间为用时间为t方法指方法指导导(1)功、功率的功、功率的计计算模型功功率算模型功功率物体在平行于斜面的物体在平行于斜面的拉力拉力F作用下匀速移动作用下匀速移动距离距离s，所用时间为，所用时间为t人教版初中物理人教版初中物理ppt课课件件-第九第九讲讲-功和机械能功和机械能物体在竖直向上物体在竖直向上的拉力的拉力F作用下作用下匀速移动距离匀速移动距离h，所用时间为，所用时间为t人教版初中物理人教版初中物理ppt课课件件-第九第九讲讲-功和机械能功和机械能(2)计算时注意事项计算时注意事项注意三个注意三个“同一性同一性”，即力与物体移动的距离在方，即力与物体移动的距离在方向上必须一致、力与物体移动的距离必须在同一时间向上必须一致、力与物体移动的距离必须在同一时间且针对同一个物体；且针对同一个物体；运用运用 计算时一定要注意三个量的对应关系计算时一定要注意三个量的对应关系.W一定是对应一定是对应t时间内完成的功；注意单位换算时间内完成的功；注意单位换算.(3)联系联系根据根据W=Fs与与 有有 (本公式适用于本公式适用于做匀速直线运动的物体功率的分析与计算，使用时要做匀速直线运动的物体功率的分析与计算，使用时要注意单位注意单位)(2)计计算算时时注意事注意事项项二动能、势能、机械能变化的判断动能、势能、机械能变化的判断(重点重点)一中学生一中学生骑自行自行车下坡下坡时，若不蹬脚踏板恰好匀速向下运若不蹬脚踏板恰好匀速向下运动.在此在此过程中，他的程中，他的动能、能、势能和机械能的能和机械能的变化情况是化情况是 ()A.动能不能不变，势能减小，机械能减小能减小，机械能减小 B.动能增大，能增大，势能减小，机械能不能减小，机械能不变 C.动能减小，能减小，势能减小，机械能减小能减小，机械能减小 D.动能不能不变，势能减小，机械能不能减小，机械能不变例例 4 (2015阜阳市九中一模阜阳市九中一模)A二二动动能、能、势势能、机械能能、机械能变变化的判断化的判断(重点重点)【解析解析】骑自行车下坡时，由于高度逐渐减小所以该骑自行车下坡时，由于高度逐渐减小所以该同学的重力势能不断减小；由题知自行车是匀速运动，同学的重力势能不断减小；由题知自行车是匀速运动，所以该同学的动能不变；机械能是动能和势能之和，所以该同学的动能不变；机械能是动能和势能之和，所以该同学的机械能减小，故选所以该同学的机械能减小，故选A.【解析】【解析】骑骑自行自行车车下坡下坡时时，由于高度逐，由于高度逐渐渐减小所以减小所以该该同学的重力同学的重力势势能能D例例5（2016淄博）淄博）如如图所示，空中加油机正在所示，空中加油机正在给匀速匀速水平水平飞行的行的战斗机加油，加油后斗机加油，加油后战斗机仍以原来的斗机仍以原来的高度和速度做匀速高度和速度做匀速飞行，行，则战斗机的斗机的 ()A.动能不能不变，势能不能不变，机械能不，机械能不变B.动能不能不变，势能减少，机械能减少能减少，机械能减少C.动能增加，能增加，势能不能不变，机械能增加，机械能增加D.动能增加，能增加，势能增加，机械能增加能增加，机械能增加D例例5（2016淄博）淄博）【解析解析】“加油后战斗机仍以原来的高度和速度做加油后战斗机仍以原来的高度和速度做匀速飞行匀速飞行”，尽管它的速度和高度不变，但由于战，尽管它的速度和高度不变，但由于战斗机油量增加，质量增大，故动能、重力势能、机斗机油量增加，质量增大，故动能、重力势能、机械能均会增加械能均会增加.【解析】【解析】“加油后加油后战战斗机仍以原来的高度和速度做匀速斗机仍以原来的高度和速度做匀速飞飞行行”，尽，尽方方 法法 指指 导导1.机械能内部转化情况可用下图表示：机械能内部转化情况可用下图表示：(不计能量损失、不计能量损失、物体质量物体质量)判断一个物体的动能、重力势能和弹性势能是否改判断一个物体的动能、重力势能和弹性势能是否改变，看该物体质量、速度、被举高的高度、弹性形变，看该物体质量、速度、被举高的高度、弹性形变是否改变变是否改变.方法指方法指导导1.机械能内部机械能内部转转化情况可用下化情况可用下图图表示：表示：(不不计计能量能量损损失、失、2.从隐含条件判断动能、势能的变化情况：从隐含条件判断动能、势能的变化情况：(1)如从如从“匀速匀速”v不变、不变、“加速加速(越来越快越来越快)”v变大变大和和“减速减速(刹车刹车)”v减小，判断速度大小的变化；减小，判断速度大小的变化；(2)从从“上升上升”h变大、变大、“下降下降(下滑下滑)”h减小、减小、“近近地点地点(远地点远地点)”等判断高度的变化；等判断高度的变化；(3)根据根据“光滑光滑”无摩擦力做功、无摩擦力做功、“粗糙粗糙”克服摩克服摩擦做功等，判断机械能变化或根据动能、势能变化擦做功等，判断机械能变化或根据动能、势能变化判断机械能的变化判断机械能的变化.2.从从隐隐含条件判断含条件判断动动能、能、势势能的能的变变化情况：化情况：3.有其他形式能参与时，机械能不守恒，如火箭发射有其他形式能参与时，机械能不守恒，如火箭发射时，高温高压燃气做功，内能转化为机械能，使机时，高温高压燃气做功，内能转化为机械能，使机械能增大；汽车匀速下坡，重力势能转化为内能，械能增大；汽车匀速下坡，重力势能转化为内能，动能不变，机械能变小动能不变，机械能变小.4.示例如下示例如下模型模型能量转化能量转化小球从光滑斜面上滚下小球从光滑斜面上滚下动能增大，重力势能减动能增大，重力势能减小小(重力势能转化为动能重力势能转化为动能)3.有其他形式能参与有其他形式能参与时时，机械能不守恒，如火箭，机械能不守恒，如火箭发发射射时时，高温高，高温高压压蹦床运动员从高空落到蹦床运动员从高空落到蹦床上蹦床上重力势能减小重力势能减小(人人)，弹，弹性势能增大性势能增大(蹦床蹦床)()(重力重力势能转化为弹性势能势能转化为弹性势能)压缩的弹簧将小球弹开压缩的弹簧将小球弹开弹性势能减小弹性势能减小(弹簧弹簧)，动能增大动能增大(小球小球)()(弹性势弹性势能转化为动能能转化为动能)重力重力势势能减小能减小(人人)，弹弹性性势势能增大能增大(蹦蹦床床)(重力重力势势能能转转化化为弹为弹性性跳伞运动员在空中匀速跳伞运动员在空中匀速降落降落动能不变，重力势能减动能不变，重力势能减小小(重力势能转化为内能重力势能转化为内能)动动能不能不变变，重力，重力势势能减小能减小(重力重力势势能能转转化化为为内能内能)实验突破实验探究物体的动能跟哪些因素有探究物体的动能跟哪些因素有关关(2012.19)命命题点：点：1.斜面斜面应选择光滑光滑长木板木板 2.斜面的作用斜面的作用(控制物体运控制物体运动到斜面底部的速度相同到斜面底部的速度相同)3.水平面物水平面物块的作用的作用(比比较物体物体动能大小能大小)4.转换法的法的应用用(通通过水平面上的物体被推水平面上的物体被推动的距离的距离远近近来反映物体来反映物体动能大小，推能大小，推动距离越距离越远，动能越大能越大)2012.19(3)探究动能的大小探究动能的大小与哪些因素有关与哪些因素有关 实验实验突破突破实验实验探究物体的探究物体的动动能跟哪些因素有关能跟哪些因素有关(2012.15.控制控制变量法的量法的应用用2012.19(2)2012.19(2)(1)探究物体探究物体动能的大小与能的大小与质量的关系量的关系(让质量不同让质量不同 的物体从斜面的同一高度释放，控制撞击速度相同的物体从斜面的同一高度释放，控制撞击速度相同)(2)探究物体探究物体动能的大小与速度的关系能的大小与速度的关系(让同一物体让同一物体 从斜面的不同高度释放，控制物体的质量相同从斜面的不同高度释放，控制物体的质量相同)6.机械能机械能转化化(物体从斜面释放运动到水平面，重力势物体从斜面释放运动到水平面，重力势 能转化为动能能转化为动能)实验结论：实验结论：物体动能的大小与物体的质量和速度有关，物体动能的大小与物体的质量和速度有关，质量相同的物体，运动的速度越大，动能越大；运动质量相同的物体，运动的速度越大，动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，动能越大速度相同的物体，质量越大，动能越大.5.控制控制变变量法的量法的应应用用2012.19(2)小小刚猜想：猜想：动能的大能的大 小可能与物体的小可能与物体的质量和物体的速度有关量和物体的速度有关.因此，他因此，他设计了如下两种了如下两种实验方案：方案：A.让同一同一辆小小车分分别从同一斜面的不同高度由静止从同一斜面的不同高度由静止开始下滑，与放在水平面上的木开始下滑，与放在水平面上的木块相碰，比相碰，比较木木块在水平面上移在水平面上移动的距离的距离(如如图甲所示甲所示).例例 (2015铜陵市四校联考一模铜陵市四校联考一模)B.让不不同同质量量的的小小车分分别从从同同一一斜斜面面的的不不同同高高度度由由静静止止开开始始下下滑滑，与与放放在在水水平平面面上上的的木木块相相碰碰，比比较木木块在在水水平面上移平面上移动的距离的距离(如如图乙所示乙所示).上述两种上述两种实验方案中：方案中：(1)A方案是方案是为了探究了探究动能大小与能大小与的的关关系系，若若木木块被被撞撞后后移移动的的距距离离越越远，说明明小小车对木木块的的推推力力 越越多多，小小车撞撞击木木块时的的动能能 .(2)小小明明想想用用B方方案案探探究究动能能大大小小与与质量量的的关关系系，该方方案案是是否合理？否合理？，理由是，理由是 .速度速度做功做功越大越大不合理不合理没有控制小车到达水平面没有控制小车到达水平面时的速度相同时的速度相同B.让让不同不同质质量的小量的小车车分分别别从同一斜面的不同高度由静止开始下滑从同一斜面的不同高度由静止开始下滑【解析解析】（1）实验中，中，让小小车处在不同的高度，反映在不同的高度，反映了速度不同，了速度不同，动能的大小与速度有关，小能的大小与速度有关，小车的的动能多能多少决定了木少决定了木块运运动距离的距离的长短，此短，此实验把把动能的大小能的大小转换为木木块被撞后运被撞后运动的距离的距离远近，距离越近，距离越远表明小表明小球的球的动能越大，推力做功越多；（能越大，推力做功越多；（2）该实验利用了利用了控制控制变量法，如果探究量法，如果探究动能大小与能大小与质量的关系，必量的关系，必须保保证小小车到达水平面的运到达水平面的运动速度相同，速度相同，应该使小使小车从从斜面的相同高度滑下斜面的相同高度滑下.【解析】（【解析】（1）实验实验中，中，让让小小车处车处在不同的高度，反映了速度不同，在不同的高度，反映了速度不同，(1)小小车碰到木碰到木块后，由于受到后，由于受到 的作用，最的作用，最终会会停止，在此停止，在此过程中小程中小车和木和木块的的动能能转化化为_ 能；能；(2)若水平面若水平面绝对光滑，小光滑，小车和木和木块碰撞后将做碰撞后将做运运动.摩擦力摩擦力内内匀速直线匀速直线温馨提示：精练版温馨提示：精练版摩擦力内匀速直摩擦力内匀速直线线温馨提示：精温馨提示：精练练版版