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第十一章功和机械能一、功和功率一、功和功率1.1.功功: :(1)(1)做功的两个必要因素。做功的两个必要因素。作用在物体上的作用在物体上的_。物体在这个力的物体在这个力的_上移动的距离。上移动的距离。(2)(2)概念概念: :功等于力与物体在力的方向上移动的距离的功等于力与物体在力的方向上移动的距离的_。(3)(3)公式公式:_:_。(4)(4)国际单位国际单位: :焦耳焦耳, ,符号符号:_:_。力力方向方向乘积乘积W=FsW=FsJ J2.2.功率：功率：(1)(1)比较做功快慢的方法。比较做功快慢的方法。做功相同比时间，时间做功相同比时间，时间_，做功越快。，做功越快。时间相同比做功，做功时间相同比做功，做功_，做功越快。，做功越快。越短越短越多越多(2)(2)功率。功率。意义：表示做功的意义：表示做功的_。概念：功与做功所用时间概念：功与做功所用时间_。公式：公式：_。(3)(3)国际单位：瓦特，符号：国际单位：瓦特，符号：_，1 kW=_W1 kW=_W。WPt快慢快慢之比之比W W10103 3二、动能和势能二、动能和势能1.1.能量能量: :物体能够物体能够_,_,我们就说这个物体具有能量我们就说这个物体具有能量, ,简称能。简称能。2.2.动能动能: :(1)(1)定义定义: :物体由于物体由于_而具有的能量。而具有的能量。(2)(2)决定因素决定因素: :质量相同的物体质量相同的物体, ,运动的运动的_越大越大, ,它的动能越大。它的动能越大。运动速度相同的物体运动速度相同的物体,_,_越大越大, ,它的动能越大。它的动能越大。对外做功对外做功运动运动速度速度质量质量3.3.势能势能: :(1)(1)重力势能。重力势能。定义定义: :在地球表面附近在地球表面附近, ,物体由于物体由于_并处在并处在_时所时所具有的能。具有的能。决定因素决定因素: :物体的物体的_越大越大,_,_越高越高, ,它具有的重力势能就越大。它具有的重力势能就越大。(2)(2)弹性势能。弹性势能。定义定义: :物体由于发生物体由于发生_而具有的能。而具有的能。决定因素决定因素: :物体的物体的_越大越大, ,它具有的弹性势能就越大。它具有的弹性势能就越大。受到重力受到重力一定高度一定高度质量质量位置位置弹性形变弹性形变弹性形变程度弹性形变程度三、机械能及其转化三、机械能及其转化1.1.机械能机械能: :(1)(1)定义定义:_:_、重力势能和、重力势能和_的统称。的统称。(2)(2)转化转化: :动能和势能可以相互转化。动能和势能可以相互转化。(3)(3)守恒守恒: :如果只有动能和势能相互转化如果只有动能和势能相互转化, ,尽管动能和势能的大小会变尽管动能和势能的大小会变化化, ,但机械能的总和但机械能的总和_,_,如不计空气阻力如不计空气阻力, ,小球在摆动的过程中机小球在摆动的过程中机械能械能_。动能动能弹性势能弹性势能不变不变保持不变保持不变2.2.水能和风能水能和风能: :(1)(1)能量能量: :流动的水和风具有大量的流动的水和风具有大量的_能。能。(2)(2)利用利用:_,:_,即将水能和风能具有的即将水能和风能具有的_能转化为能转化为_能。能。机械机械机械机械电电发电发电【读【读练练】1.1.【判一判【判一判】力是否做功的判断力是否做功的判断如图所示如图所示, ,其中对物体做功的是丙其中对物体做功的是丙; ;没有做功的是没有做功的是_,_,原因是原因是没有在没有在_上移动距离。上移动距离。甲和乙甲和乙力的方向力的方向2.2.【练一练【练一练】功和功率的计算功和功率的计算如图起重机在如图起重机在15s15s内将质量为内将质量为6 t6 t的大石头竖直匀速提升的大石头竖直匀速提升1 m,1 m,则起重机对大石头做的功是则起重机对大石头做的功是_J;_J;功率为功率为_W_W。6 610104 44 410103 33.3.【辨一辨【辨一辨】动能和势能的大小动能和势能的大小滚摆从图中的位置滚摆从图中的位置1 1静止释放静止释放, ,下降至位置下降至位置2,2,再上升到达最高点再上升到达最高点3,3,这这三个位置中滚摆重力势能最大的是三个位置中滚摆重力势能最大的是_、动能为零的是、动能为零的是_、动能最大、动能最大的是的是_、机械能最大的是、机械能最大的是_。( (填写位置序号填写位置序号) )1 11 12 21 14.4.【填一填【填一填】功和机械能综合功和机械能综合如图如图, ,运动员下落时运动员下落时,_,_对运动员做功对运动员做功( (忽略空气阻力忽略空气阻力);_);_能转化为能转化为_能能, ,与蹦床接触后与蹦床接触后, ,床面发生弹性形变床面发生弹性形变, ,人的人的_能转化能转化为蹦床的为蹦床的_能能, ,不计阻力和能量损失不计阻力和能量损失, ,运动员的机械能运动员的机械能_( (选填选填“增加增加”“”“减小减小”或或“不变不变”) )。重力重力重力势重力势动动动动弹性势弹性势减小减小考点考点1 1力是否做功的判断力是否做功的判断1.1.做功的两个必要因素做功的两个必要因素: :(1)(1)必须有力作用在物体上。必须有力作用在物体上。(2)(2)物体在这个力的方向上移动了距离。物体在这个力的方向上移动了距离。2.2.几种常见的没有做功的情况几种常见的没有做功的情况: :几种几种情况情况有距离无力有距离无力有力无距离有力无距离“力力”“”“距距”垂直垂直分析分析说明说明物体在某个方向物体在某个方向不受力但由于惯不受力但由于惯性而运动一段距性而运动一段距离时离时物体受力但保持静物体受力但保持静止状态止状态物体受到的力与运动方向物体受到的力与运动方向始终垂直始终垂直, ,物体在力的方物体在力的方向上没有移动距离向上没有移动距离实例实例被踢飞的足球在被踢飞的足球在空中飞行时空中飞行时用力推汽车用力推汽车, ,汽车汽车未动未动人提着水桶沿水平路面行人提着水桶沿水平路面行走一段距离走一段距离【技法攻略【技法攻略】力的方向与物体移动的方向不垂直力的方向与物体移动的方向不垂直, ,则此力就一定做功。则此力就一定做功。【示范题【示范题1 1】(2015(2015自贡中考自贡中考) )下列说法中正确的是下列说法中正确的是( () )A.A.用手从地面竖直提起水桶用手从地面竖直提起水桶, ,手竖直向上的拉力对水桶做了功手竖直向上的拉力对水桶做了功B.B.提着水桶在路面上水平向前移动一段路程提着水桶在路面上水平向前移动一段路程, ,手竖直向上的拉力手竖直向上的拉力对水桶做了功对水桶做了功C.C.抛出手的铅球在空中向前运动的过程中抛出手的铅球在空中向前运动的过程中, ,推力对铅球做了功推力对铅球做了功D.D.用力推一辆汽车用力推一辆汽车, ,汽车静止不动汽车静止不动, ,推力在这个过程中对汽车做了功推力在这个过程中对汽车做了功【解题关键【解题关键】解答本题抓住以下关键解答本题抓住以下关键: :关键关键1:1:判断是否有力作用在物体上。判断是否有力作用在物体上。关键关键2:2:判断力的方向与物体移动的方向是否垂直判断力的方向与物体移动的方向是否垂直, ,不垂直就做功。不垂直就做功。【解析【解析】选选A A。机械功的两个必要因素是。机械功的两个必要因素是: :作用在物体上的力和物体作用在物体上的力和物体在力的方向上移动的距离。手对水桶的力是竖直向上的在力的方向上移动的距离。手对水桶的力是竖直向上的, ,提起水桶的提起水桶的过程中过程中, ,水桶的运动方向也是竖直向上的水桶的运动方向也是竖直向上的, ,此过程中手的拉力对水桶此过程中手的拉力对水桶做了功做了功, ,故故A A正确正确; ;而提水桶在路面上水平向前时而提水桶在路面上水平向前时, ,拉力和此距离之间拉力和此距离之间的关系相互垂直的关系相互垂直, ,拉力不做功拉力不做功, ,故故B B错误错误; ;在空中向前运动的铅球已经在空中向前运动的铅球已经不再受手的推力的作用不再受手的推力的作用, ,所以推力不做功所以推力不做功, ,故故C C错错; ;用力推汽车用力推汽车, ,但汽车但汽车静止不动静止不动, ,推力没有成效推力没有成效, ,不做功不做功, ,故故D D错。错。【备选例题【备选例题】1.(20151.(2015济宁中考济宁中考) )小夏推箱子经历了如图所示的过程小夏推箱子经历了如图所示的过程, ,最终箱子被推出去后又向前滑行了一段距离。对上述过程中涉及的最终箱子被推出去后又向前滑行了一段距离。对上述过程中涉及的物理知识物理知识, ,分析正确的是分析正确的是( () )A.A.图甲图甲: :因为箱子没动因为箱子没动, ,所以小夏没有对箱子施加力的作用所以小夏没有对箱子施加力的作用B.B.图乙图乙: :因为箱子受到的摩擦力大于推力因为箱子受到的摩擦力大于推力, ,所以小夏没推动箱子所以小夏没推动箱子C.C.图乙图乙: :因为小夏对箱子施加了力因为小夏对箱子施加了力, ,所以小夏对箱子做了功所以小夏对箱子做了功D.D.图丙图丙: :小夏对箱子做的功小于推力与箱子移动距离的乘积小夏对箱子做的功小于推力与箱子移动距离的乘积【解析【解析】选选D D。本题综合考查力和运动、功的理解。箱子没动说明处。本题综合考查力和运动、功的理解。箱子没动说明处于静止状态于静止状态, ,是因为受平衡力作用是因为受平衡力作用, ,水平方向受到推力和摩擦力水平方向受到推力和摩擦力, ,两个两个力是一对平衡力力是一对平衡力, ,大小相等大小相等, ,所以所以A A、B B错。做功的两个必要因素是错。做功的两个必要因素是: :作作用在物体上的力、物体在力的方向上通过距离。图乙箱子没有移动用在物体上的力、物体在力的方向上通过距离。图乙箱子没有移动距离距离, ,所以小夏对箱子没有做功所以小夏对箱子没有做功, ,故故C C错。箱子被推出去后又向前滑行错。箱子被推出去后又向前滑行了一段距离了一段距离, ,说明箱子在推力的作用下移动的距离小于箱子移动的距说明箱子在推力的作用下移动的距离小于箱子移动的距离离, ,根据根据W=FsW=Fs可知可知D D正确。正确。2.(20132.(2013杭州中考杭州中考) )在甲、乙两图中在甲、乙两图中, ,甲图地面粗糙、乙图地面光滑。甲图地面粗糙、乙图地面光滑。质量分别为质量分别为m m、2m2m的两个物体在大小为的两个物体在大小为F F的恒力作用下的恒力作用下, ,在力的方向上在力的方向上前进了相同的距离前进了相同的距离, ,则下列结论正确的是则下列结论正确的是( () )A.A.甲图中甲图中F F做的功小于乙图中做的功小于乙图中F F做的功做的功B.B.甲图中甲图中F F做的功等于乙图中做的功等于乙图中F F做的功做的功C.C.甲图中甲图中F F做的功大于乙图中做的功大于乙图中F F做的功做的功D.D.条件不足条件不足, ,无法确定甲、乙图中无法确定甲、乙图中F F谁做的功大谁做的功大【解析【解析】选选B B。本题考查功的计算。本题甲、乙两种情况。本题考查功的计算。本题甲、乙两种情况, ,作用在物作用在物体上的力体上的力F F相等相等, ,在力的方向上前进了相同的距离在力的方向上前进了相同的距离, ,由由W=FsW=Fs可知可知, ,做了做了相同的功相同的功, ,跟接触面的粗糙程度无关。跟接触面的粗糙程度无关。考点考点2 2功和功率的计算功和功率的计算1.1.计算：计算：F F：物体受到的力，：物体受到的力，s s：物体在力的方向上移动的距离。：物体在力的方向上移动的距离。(1)(1)功：功：W=FsW=Fs。(2)(2)功率：功率： WFsPtt。2.2.特例：特例：(1)(1)重力做的功：重力做的功：W=GhW=Gh。(2)(2)物体以速度物体以速度v v匀速运动时，匀速运动时， 3.3.功和功率的估测：估测力的大小和物体在力的方向上移动的功和功率的估测：估测力的大小和物体在力的方向上移动的距离，估算功。再根据时间估算功率。距离，估算功。再根据时间估算功率。WFsPFvtt。【失分盲点【失分盲点】(1)(1)功率与功的关系功率与功的关系: :做功多的机械做功多的机械, ,功率不一定大功率不一定大, ,同样做功少的机同样做功少的机械械, ,功率不一定小功率不一定小, ,功率的大小还要看另一个因素功率的大小还要看另一个因素时间。但功率时间。但功率大的机械做功一定快。大的机械做功一定快。(2)F(2)F、s s的对应性的对应性:F:F和和s s具有同一性、同时性、一致性具有同一性、同时性、一致性( (方向一致方向一致) )、统一性统一性( (单位都用国际单位单位都用国际单位) )。【示范题【示范题2 2】(2015(2015长沙中考长沙中考) )扫地机器人是智能家用电器的一种扫地机器人是智能家用电器的一种, ,它正逐渐进它正逐渐进入我们的生活。如图所示是一款集自动清扫技术和人工智能设计于入我们的生活。如图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。小王在室内运动场上试用中发现一体的地面清扫机器人。小王在室内运动场上试用中发现, ,该机器该机器人在人在1 min1 min内沿直线匀速清扫的距离为内沿直线匀速清扫的距离为18 m,18 m,若它在运动中所受阻力若它在运动中所受阻力为为105 N,105 N,问问: :(1)(1)此机器人在清扫地面时运动的速度为多大此机器人在清扫地面时运动的速度为多大? ?(2)(2)此过程中机器的水平推力所做的功及功率分别是多大此过程中机器的水平推力所做的功及功率分别是多大? ?【解题关键【解题关键】解答本题时应抓住以下关键解答本题时应抓住以下关键: :关键关键1:1:明确路程、时间已知明确路程、时间已知, ,如何求速度。如何求速度。关键关键2:2:明确机器人的水平推力等于其受到的阻力。明确机器人的水平推力等于其受到的阻力。关键关键3:3:明确功、功率的计算公式。明确功、功率的计算公式。【解析【解析】本题考查速度的计算方法、平衡状态的应用、功与功率的本题考查速度的计算方法、平衡状态的应用、功与功率的计算。计算。(1)(1)由速度的计算公式得由速度的计算公式得: : (2)(2)因为机器人在室内做匀速直线运动因为机器人在室内做匀速直线运动, ,说明它处于平衡状态说明它处于平衡状态, ,水平方水平方向受到的力是平衡力向受到的力是平衡力, ,所以所以F=FF=F阻阻=105 N=105 N推力做功推力做功:W=Fs=105 N:W=Fs=105 N18 m=1 890 J18 m=1 890 J推力的功率推力的功率: : 答案答案: :(1)0.3 m/s(1)0.3 m/s(2)1 890 J(2)1 890 J31.5 W31.5 Ws18 mv0.3 m/st60 s W1 890 JP31.5 Wt60 s【示范题【示范题3 3】(2015(2015益阳中考益阳中考) )如图甲所示如图甲所示, ,重重500 N500 N的小车受到的小车受到80 N80 N的水平推力的水平推力, ,在水平地面上做直线运动在水平地面上做直线运动, ,其距离随时间变化的其距离随时间变化的图像如图乙所示。图像如图乙所示。(1)(1)小车运动的速度多大小车运动的速度多大? ?(2)10 s(2)10 s内重力对小车做多少功内重力对小车做多少功? ?(3)10 s(3)10 s内人对小车做多少功内人对小车做多少功? ?功率是多大功率是多大? ?【解析【解析】本题综合考查速度、功、功率的计算。本题综合考查速度、功、功率的计算。(1)(1)由题图可知由题图可知, ,当当t=10 st=10 s时时,s=12 m,s=12 m,则则 (2)(2)在重力的方向上小车没有移动距离在重力的方向上小车没有移动距离, ,所以重力没有做功所以重力没有做功, ,即即W W1 1=Fs=Gh=Fs=Gh=500 N=500 N0 m=0 J0 m=0 J。s12 mv1.2 m/st10 s。(3)(3)因为小车因为小车10 s10 s内移动的距离为内移动的距离为12 m,12 m,所以根据所以根据W=FsW=Fs得得: :人对车做的功人对车做的功W W2 2=Fs=80 N=Fs=80 N12 m=960 J;12 m=960 J;因为因为 所以功率为所以功率为P=Fv=80 NP=Fv=80 N1.2 m/s1.2 m/s=96 W=96 W。答案答案: :(1)1.2 m/s(1)1.2 m/s(2)0(2)0(3)960 J(3)960 J96 W96 WWFsPFvtt，【备选例题【备选例题】1.(20141.(2014安徽中考安徽中考) )攀岩是一项挑战自然攀岩是一项挑战自然, ,超越自超越自我的惊险运动。一位攀岩者体重为我的惊险运动。一位攀岩者体重为520N,520N,背着质量为背着质量为8 kg8 kg的背包的背包, ,用时用时40 min40 min登上高为登上高为9 m9 m的峭壁。在此过程中攀岩者对背包做功的峭壁。在此过程中攀岩者对背包做功J,J,他做功的平均功率是他做功的平均功率是W W。(g(g取取10N/kg)10N/kg)【解题探究【解题探究】解答本题时需思考以下两个问题解答本题时需思考以下两个问题: :(1)(1)攀岩者对背包的拉力是多大攀岩者对背包的拉力是多大? ?(2)(2)背包随攀岩者向上移动的距离是多少背包随攀岩者向上移动的距离是多少? ?提示提示: :(1)(1)等于背包的重力等于背包的重力, ,即即80N80N。(2)9 m(2)9 m。【解析【解析】本题考查了机械功和功率的计算。背包受到的重力本题考查了机械功和功率的计算。背包受到的重力为为:G=mg=8kg:G=mg=8kg10 N/kg=80 N,10 N/kg=80 N,对背包做功为对背包做功为:W=Gh:W=Gh=80N=80N9 m=720 J,9 m=720 J,他做的总功他做的总功W W总总=(G=(G人人+G)h+G)h=(520N+80 N)=(520N+80 N)9m=5400J,9m=5400J,他做功的平均功他做功的平均功率为率为: : 答案答案: :7207202.252.25W5 400 JP2.25 Wt40 60 s。2.2.学校最近买了学校最近买了3030套总质量为套总质量为300 kg300 kg的实验器材的实验器材, ,每套一箱。每套一箱。实验员需要把这批实验器材搬运到实验员需要把这批实验器材搬运到15 m15 m高的实验室。高的实验室。(1)(1)该实验员在搬运中该实验员在搬运中, ,对实验器材总共做功对实验器材总共做功J J。(2)(2)假设他身体可以向外提供的功率假设他身体可以向外提供的功率P P与所搬运物体的质量与所搬运物体的质量m m的关系如的关系如图所示图所示, ,每次他搬起箱子、放下箱子和下楼的时间每次他搬起箱子、放下箱子和下楼的时间t t与所搬运物体的与所搬运物体的质量质量m m的关系如表所示的关系如表所示, ,那么他搬完全部箱子那么他搬完全部箱子, ,且回到开始搬运处且回到开始搬运处, ,所所用最短时间为用最短时间为s(s(计算结果精确到计算结果精确到0.1,g0.1,g取取10 N/kg)10 N/kg)。搬运质量搬运质量m/kgm/kg101020203030时间时间t/st/s404060607070【解析【解析】(1)(1)实验员对实验员对实验器材总共做的功为实验器材总共做的功为W=Gh=mghW=Gh=mgh=300 kg=300 kg10 N/kg10 N/kg15 m=4.515 m=4.510104 4J J。(2)(2)表格中提供的时间是搬起箱子、放表格中提供的时间是搬起箱子、放下箱子和下楼的时间下箱子和下楼的时间, ,这个时间不包括搬箱子上楼的时间。搬完全部这个时间不包括搬箱子上楼的时间。搬完全部箱子箱子, ,回到开始搬运处所用的时间应该是搬箱子上楼的时间加上搬起回到开始搬运处所用的时间应该是搬箱子上楼的时间加上搬起箱子、放下箱子和下楼的时间箱子、放下箱子和下楼的时间( (这个时间也就是表格中提供的时这个时间也就是表格中提供的时间间) )。每次搬运。每次搬运10 kg10 kg时时, ,所用总时间为所用总时间为 +40 s+40 s30=2 325 s;30=2 325 s;每次搬运每次搬运20 kg20 kg所用时间为所用时间为 +60 s+60 s15=1 650 s;15=1 650 s;每次搬运每次搬运30 kg30 kg所用时间为所用时间为 +70 s+70 s10=1 518.2 s10=1 518.2 s。答案答案: :(1)4.5(1)4.510104 4(2)1 518.2(2)1 518.244.5 10 J40 W44.5 10 J60 W44.5 10 J55 W考点考点3 3机械能及其转化机械能及其转化1.1.机械能之间的相互转化机械能之间的相互转化: :在只有动能和势能相互转化时在只有动能和势能相互转化时, ,相互转化相互转化情况如下情况如下: :解读解读: :不考虑摩擦时不考虑摩擦时, ,动能和势能总和不变动能和势能总和不变, ,一种能量减少一种能量减少, ,另一种能另一种能量增加量增加, ,减少的能量转化为增加的能量。减少的能量转化为增加的能量。2.2.机械能守恒条件机械能守恒条件: :只有动能和势能之间的转化时只有动能和势能之间的转化时, ,机械能守恒。机械能守恒。若克服其他力做功若克服其他力做功, ,则机械能不守恒。则机械能不守恒。【失分盲点【失分盲点】(1)(1)正在做功的物体一定具有能量正在做功的物体一定具有能量, ,但具有能量的物体不一定正在但具有能量的物体不一定正在做功。做功。(2)(2)一个物体可以同时具有动能和势能。一个物体可以同时具有动能和势能。(3)(3)判断重力势能的大小判断重力势能的大小, ,一般是以水平地面为标准。一般是以水平地面为标准。【示范题【示范题4 4】(2014(2014邵阳中考邵阳中考) )如图如图, ,跳伞运动员在空中匀速直线跳伞运动员在空中匀速直线下降的过程中下降的过程中, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( () )A.A.人和伞的总重力大于空气的阻力人和伞的总重力大于空气的阻力B.B.人和伞的总重力等于空气的阻力人和伞的总重力等于空气的阻力C.C.人和伞的重力势能在增大人和伞的重力势能在增大D.D.人和伞的动能在减小人和伞的动能在减小【解析【解析】选选B B。本题考查二力平衡的应用。因为跳伞运动员做匀速直。本题考查二力平衡的应用。因为跳伞运动员做匀速直线运动线运动, ,受到重力和阻力作用受到重力和阻力作用, ,并且受力平衡并且受力平衡, ,即受到的重力与阻力是即受到的重力与阻力是一对平衡力一对平衡力, ,所以重力等于阻力所以重力等于阻力, ,故选项故选项A A错误错误, ,选项选项B B正确正确; ;跳伞运动跳伞运动员在空中匀速下落时员在空中匀速下落时, ,质量不变质量不变, ,高度越来越小高度越来越小, ,重力势能越来越小重力势能越来越小, ,故选项故选项C C错误错误; ;跳伞运动员在空中匀速下落时跳伞运动员在空中匀速下落时, ,质量不变质量不变, ,速度不变速度不变, ,动动能不变能不变, ,故选项故选项D D错误。错误。【示范题【示范题5 5】(2015(2015邵阳中考邵阳中考) )如图如图, ,被压弯的撑杆被压弯的撑杆恢复原状时恢复原状时, ,使船离岸。这个过程中使船离岸。这个过程中, ,撑杆的弹性势撑杆的弹性势能转化为船的能转化为船的能。能。【解析【解析】本题考查动能和势能的转化。被压弯的撑杆由于发生本题考查动能和势能的转化。被压弯的撑杆由于发生弹性形变而具有弹性势能弹性形变而具有弹性势能, ,恢复原状时恢复原状时, ,推动船运动推动船运动, ,将弹性势将弹性势能转化为船的动能。能转化为船的动能。答案答案: :动动【备选例题【备选例题】1.(20141.(2014滨州中考滨州中考) )如图所示如图所示, ,捻动滚摆的轴使其升高捻动滚摆的轴使其升高后释放后释放, ,观察滚摆运动过程观察滚摆运动过程, ,长时间后滚摆会停止上下摆动。从能量长时间后滚摆会停止上下摆动。从能量角度对其分析角度对其分析, ,下列说法不正确的是下列说法不正确的是( () )A.A.滚摆沿着悬线向下运动时滚摆沿着悬线向下运动时, ,重力势能减小重力势能减小, ,动能增加动能增加B.B.滚摆到最低点后又上升滚摆到最低点后又上升, ,动能转化为重力势能动能转化为重力势能C.C.滚摆整个运动过程中滚摆整个运动过程中, ,机械能守恒机械能守恒D.D.滚摆每次上升的高度逐渐减小滚摆每次上升的高度逐渐减小, ,说明滚摆具有的机械能减小说明滚摆具有的机械能减小【解析【解析】选选C C。本题考查了机械能及其转化的知识。滚摆在上升时。本题考查了机械能及其转化的知识。滚摆在上升时, ,动能减小动能减小, ,重力势能增大重力势能增大, ,下降时重力势能减小下降时重力势能减小, ,动能增大动能增大, ,在最高点在最高点时重力势能最大时重力势能最大, ,在最低点时重力势能最小。因在最低点时重力势能最小。因为长时间后滚摆会为长时间后滚摆会停止摆动停止摆动, ,所以在运动过程中机械能会转化为内能所以在运动过程中机械能会转化为内能, ,使机械能慢慢变使机械能慢慢变小。小。2.(20122.(2012泰安中考泰安中考) )人骑自行车下坡时人骑自行车下坡时, ,不用蹬车自由滑行的过程不用蹬车自由滑行的过程中速度也会越来越快中速度也会越来越快, ,下列关于这一运动过程的说法中下列关于这一运动过程的说法中, ,正确的是正确的是 ( () )A.A.人与车的动能增大人与车的动能增大, ,重力势能增大重力势能增大B.B.人与车的动能增大人与车的动能增大, ,重力势能减小重力势能减小C.C.人与车的动能减少人与车的动能减少, ,重力势能增大重力势能增大D.D.人与车的动能不变人与车的动能不变, ,重力势能不变重力势能不变【解析【解析】选选B B。本题考查动能和重力势能的转化。自行车下坡时。本题考查动能和重力势能的转化。自行车下坡时, ,速速度越来越快度越来越快, ,质量不变质量不变, ,动能增加动能增加, ,高度减小高度减小, ,重力势能减小。故选重力势能减小。故选B B。【知识拓展【知识拓展】多米诺骨牌效应多米诺骨牌效应多米诺骨牌效应发生时多米诺骨牌效应发生时, ,骨牌瞬间依次倒下的场面蔚为壮观骨牌瞬间依次倒下的场面蔚为壮观, ,其间显其间显示的图案丰富多彩示的图案丰富多彩, ,令人惊叹令人惊叹, ,其中蕴含着丰富的科学道理其中蕴含着丰富的科学道理, ,这就是这就是“多米诺骨牌效应多米诺骨牌效应”。该效应产生的能量是十分巨大的。这种效应的物理道理是该效应产生的能量是十分巨大的。这种效应的物理道理是: :骨牌竖着骨牌竖着时时, ,重心较高重心较高, ,倒下时重心下降倒下时重心下降, ,倒下过程中倒下过程中, ,将其重力势能转化为动将其重力势能转化为动能能, ,它倒在第二张牌上它倒在第二张牌上, ,这个动能就转移到第二张牌上这个动能就转移到第二张牌上, ,第二张牌将第第二张牌将第一张牌转移来的动能和自己倒下的过程中由本身具有的重力势能转一张牌转移来的动能和自己倒下的过程中由本身具有的重力势能转化来的动能之和化来的动能之和, ,再传到第三张牌上再传到第三张牌上所以每张牌倒下的时候所以每张牌倒下的时候, ,具具有的动能都比前一张牌大有的动能都比前一张牌大, ,因此它们的速度一个比一个快因此它们的速度一个比一个快, ,也就是说也就是说, ,它们依次获得的能量一个比一个大。它们依次获得的能量一个比一个大。主题主题探究物体的动能跟哪些因素有关探究物体的动能跟哪些因素有关【实验方法【实验方法】_法、法、_法。法。【实验装置【实验装置】控制变量控制变量转换转换【实验关键【实验关键】(1)(1)动能大小的显示动能大小的显示: :比较同一水平面上木块被撞的距离的远近。比较同一水平面上木块被撞的距离的远近。木块运动的距离越远木块运动的距离越远, ,具有的动能具有的动能_。(2)(2)探究动能与物体速度的关系。探究动能与物体速度的关系。思路思路: :控制控制_不变不变, ,只改变只改变_,_,如图如图, ,让同一钢球从不让同一钢球从不同高度由静止滑下。同高度由静止滑下。(3)(3)探究动能与物体质量的关系。探究动能与物体质量的关系。思路思路: :控制控制_不变不变, ,只改变只改变_,_,如图如图, ,让不同钢球从同让不同钢球从同一高度由静止滑下。一高度由静止滑下。越大越大质量质量物体速度物体速度物体速度物体速度质量质量【要点探究【要点探究】(1)(1)在实验中在实验中, ,为什么让不同的钢球在同一位置释放为什么让不同的钢球在同一位置释放? ?提示提示: :目的是控制不同的钢球在撞击木块时速度相同。目的是控制不同的钢球在撞击木块时速度相同。(2)(2)在实验中在实验中, ,为什么让同一个钢球在不同的位置释放为什么让同一个钢球在不同的位置释放? ?提示提示: :目的是控制同一个钢球在撞击木块时速度不同。目的是控制同一个钢球在撞击木块时速度不同。【示范案例【示范案例】(2015(2015永州中考永州中考) )为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患, ,小小谢同学设计了如图所示的探究实验谢同学设计了如图所示的探究实验: :将将A A、B B、C C三个小球先后从同一三个小球先后从同一装置高分别为装置高分别为h hA A、h hB B、h hC C的位置滚下的位置滚下(m(mA A=m=mB BmhhB B),),推动小木块推动小木块运动一段距离后静止。运动一段距离后静止。请你根据生活经验和所学的物理探究方法请你根据生活经验和所学的物理探究方法, ,回答以下问题回答以下问题: :(1)(1)在图甲和图丙实验中在图甲和图丙实验中,A,A球、球、C C球刚滚到水平面时的速度球刚滚到水平面时的速度( (选选填填“相等相等”或或“不相等不相等”) )。(2)(2)小球推动小木块运动的距离越大小球推动小木块运动的距离越大, ,安全隐患安全隐患( (选填选填“越越大大”“”“不变不变”或或“越小越小”) )。(3)(3)用来研究超载安全隐患时用来研究超载安全隐患时, ,我们应选择我们应选择两个图所示实验两个图所示实验进行比较。进行比较。(4)(4)用来研究超速安全隐患时用来研究超速安全隐患时, ,我们应选择我们应选择两个图所示实验两个图所示实验进行比较。进行比较。【解析【解析】本题考查动能的影响因素本题考查动能的影响因素: :物体质量和物体速度。本类问题物体质量和物体速度。本类问题采用控制变量法来分析判断。采用控制变量法来分析判断。(1)A(1)A、C C球从相同高度滚下球从相同高度滚下, ,目的是到目的是到达底端时的速度相等达底端时的速度相等, ,便于进行分析。便于进行分析。(2)(2)动能的大小是通过观察小动能的大小是通过观察小木块被推动的距离来判断的木块被推动的距离来判断的, ,距离越远距离越远, ,说明小球原来的动能越大说明小球原来的动能越大, ,距距离越近离越近, ,说明小球原来的动能越小。说明小球原来的动能越小。(3)(3)为了研究超载的影响即质量为了研究超载的影响即质量越大越大, ,要控制到达底端的速度相同要控制到达底端的速度相同, ,选择甲、丙两图进行比较。选择甲、丙两图进行比较。(4)(4)为为了研究超速的影响了研究超速的影响, ,要控制质量相等要控制质量相等, ,选择甲、乙两图。选择质量相选择甲、乙两图。选择质量相同的小球从不同高度滚下同的小球从不同高度滚下, ,到达底端的速度不相等到达底端的速度不相等, ,观察木块被推动观察木块被推动的距离远近。的距离远近。答案答案: :(1)(1)相等相等(2)(2)越大越大(3)(3)甲、丙甲、丙(4)(4)甲、乙甲、乙【拓展探究【拓展探究】结合上题探究以下问题结合上题探究以下问题: :(1)(1)实验中实验中, ,如果小木块运动到了长木板的末端仍未停止如果小木块运动到了长木板的末端仍未停止, ,在不更换在不更换实实验器材的前提验器材的前提下下, ,解决的方法是解决的方法是_。(2)(2)该实验主要运用了哪种物理方法来判断物体动能的大小该实验主要运用了哪种物理方法来判断物体动能的大小( () )A.A.控制变量法控制变量法B.B.转换法转换法C.C.理想推理法理想推理法 D.D.模型法模型法【解析【解析】(1)(1)小木块运动到了长木板的末端小木块运动到了长木板的末端, ,说明小球的动能过大说明小球的动能过大, ,要减小小球的动能要减小小球的动能, ,所以应该适当降低小球开始滚下的高度。所以应该适当降低小球开始滚下的高度。(2)(2)本本实验通过比较小木块被推开的距离来判断小球动能的大小。小木块实验通过比较小木块被推开的距离来判断小球动能的大小。小木块被推开的距离越远被推开的距离越远, ,说明小球对小木块做功越多说明小球对小木块做功越多, ,小球的动能就越小球的动能就越大。这种方法叫作转换法。大。这种方法叫作转换法。答案答案: :(1)(1)降低小球开始滚下的高度降低小球开始滚下的高度(2)B(2)B【备选例题【备选例题】1.(20151.(2015长春中考长春中考) )在探究物体动能大小与质量的关在探究物体动能大小与质量的关系时系时, ,利用如图所示的装置利用如图所示的装置, ,让不同质量的钢球让不同质量的钢球, ,从同一斜面同一高度从同一斜面同一高度由静止滚下由静止滚下, ,撞击水平面上的木块。撞击水平面上的木块。(1)(1)实验中实验中, ,通过观察通过观察比较钢球动能的大小。比较钢球动能的大小。(2)(2)通过观察甲、乙两图的实验现象通过观察甲、乙两图的实验现象, ,可得出结论可得出结论: :在在相同时相同时, ,物体的质量越大物体的质量越大, ,动能越大。动能越大。(3)(3)交通规则中交通规则中“禁止超载禁止超载”就是通过限制车辆装货物的质量就是通过限制车辆装货物的质量, ,减小减小车辆的惯性和车辆的惯性和, ,防止造成重大伤害。防止造成重大伤害。【解析【解析】本题考查探究影响动能大小因素的实验。本题考查探究影响动能大小因素的实验。(1)(1)该实验是通过转换法该实验是通过转换法, ,将钢球的动能大小转换成钢球推动木块将钢球的动能大小转换成钢球推动木块前进的距离的大小前进的距离的大小, ,钢球推动木块越远钢球推动木块越远, ,做功就越多做功就越多, ,动能就越大。动能就越大。(2)(2)该实验中运用控制变量法该实验中运用控制变量法, ,两个钢球处在同一高度两个钢球处在同一高度, ,乙图比甲图乙图比甲图中钢球质量大中钢球质量大, ,推动木块更远推动木块更远, ,动能更大。动能更大。(3)(3)物体的动能与物体的质量和速度有关物体的动能与物体的质量和速度有关, ,在速度一定时在速度一定时, ,质量越大质量越大, ,物体的动能越大物体的动能越大, ,所以在交通规则中所以在交通规则中“禁止超载禁止超载”。答案答案: :(1)(1)木块被推动的距离木块被推动的距离(2)(2)速度速度(3)(3)动能动能2.(20142.(2014台州中考台州中考) )利用如图装置进行利用如图装置进行“探究动能大小的影响因探究动能大小的影响因素素”实验。用两根细绳将小球悬挂起来实验。用两根细绳将小球悬挂起来, ,拉起小球拉起小球, ,当细绳与竖直当细绳与竖直方向成方向成角后松手角后松手, ,小球撞击水平木板上的木块小球撞击水平木板上的木块, ,记下木块移动的记下木块移动的距离距离s s。改变角度。改变角度的大小的大小, ,重复实验。重复实验。(1)(1)利用如图两根细绳悬挂小球利用如图两根细绳悬挂小球, ,而不用一根细绳而不用一根细绳, ,其好处是其好处是_。(2)(2)本实验探究的问题是物体的动能大小与本实验探究的问题是物体的动能大小与的关系。的关系。(3)(3)利用上述实验利用上述实验, ,同时还可以探究的问题是同时还可以探究的问题是。【解析【解析】本题考查探究物体动能跟哪些因素有关的实验。本题考查探究物体动能跟哪些因素有关的实验。(1)(1)若用一若用一根细绳根细绳, ,小球的摆动方向会不稳定小球的摆动方向会不稳定, ,利用如图两根细绳悬挂小球利用如图两根细绳悬挂小球, ,便于便于控制小球的撞击方向控制小球的撞击方向, ,便于碰准木块。便于碰准木块。(2)(2)实验中小球一定实验中小球一定, ,小球摆动小球摆动的角度不同的角度不同, ,撞击木块时的速度不同撞击木块时的速度不同, ,所以本实验探究的问题是物体所以本实验探究的问题是物体的动能大小与速度的关系。的动能大小与速度的关系。(3)(3)细绳与竖直方向成的细绳与竖直方向成的角不同角不同, ,则下则下落的高度不同落的高度不同, ,通过对木块做功的多少通过对木块做功的多少, ,可以判断小球重力势能的大可以判断小球重力势能的大小小, ,所以该实验可以探究重力势能与高度的关系。所以该实验可以探究重力势能与高度的关系。答案答案: :(1)(1)便于控制小球的撞击方向便于控制小球的撞击方向( (或便于撞准木块等或便于撞准木块等) )(2)(2)速度速度(3)(3)重力势能大小与高度的关系重力势能大小与高度的关系【方法平台【方法平台】理解影响动能大小的因素理解影响动能大小的因素(1)(1)动能的大小取决于物体的质量和运动速度动能的大小取决于物体的质量和运动速度, ,物体的动能物体的动能(E(Ek k) )、质、质量量(m)(m)、运动速度、运动速度(v)(v)的关系可用公式的关系可用公式E Ek k= mv= mv2 2( (此公式高中将会学到此公式高中将会学到) )表示。可见表示。可见, ,在比较动能大小时在比较动能大小时, ,不能只考虑一个因素不能只考虑一个因素, ,不要认为质量不要认为质量大的动能一定大或者认为速度大的动能一定大大的动能一定大或者认为速度大的动能一定大, ,而要考虑质量、速度而要考虑质量、速度两个因素对动能的影响两个因素对动能的影响; ;由由E Ek k= mv= mv2 2可知可知, ,在质量和速度两个因素中在质量和速度两个因素中, ,速度对动能的影响更大。速度对动能的影响更大。1212(2)(2)速度是相对的速度是相对的, ,故动能的大小也是相对的。如飞行的小鸟故动能的大小也是相对的。如飞行的小鸟, ,其质量其质量不大、相对地面速度不大不大、相对地面速度不大, ,故其动能也不大故其动能也不大, ,但相对于飞行的飞机但相对于飞行的飞机, ,小小鸟的速度很大鸟的速度很大, ,故其动能很大故其动能很大, ,若小鸟与飞机相撞可能造成机毁人亡若小鸟与飞机相撞可能造成机毁人亡的事故。在没有特殊说明的情况下的事故。在没有特殊说明的情况下, ,我们所说的速度都是相对于地面我们所说的速度都是相对于地面或地面上固定不动的物体而言的。或地面上固定不动的物体而言的。
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