中考科学 第19讲 机械能、功和功率复习课件.ppt

第19讲机械能 功和功率 机械能 1 动能 物体由于 而具有的能 2 重力势能 物体由于 而具有的能 3 弹性势能 物体由于发生 而具有的能 4 影响动能大小的相关因素 物体的 越大 动能越大 越大 动能也越大 5 影响重力势能的相关因素 物体的 越大 越高 具有的重力势能越大 运动 被举高 弹性形变 质量 速度 质量 位置 6 影响弹性势能的相关因素 物体的 越大 弹性势能就越大 7 滚摆 滚摆从最高点开始往下运动时 始点处 最大 为 0 开始向下运动中 开始转化为 动能渐趋增大 势能渐趋减小 到达 时 此刻动能最大 反方向的转换 滚摆不断上升过程中 转化为 势能渐趋增大 动能渐趋减小 到达了一个新的最高点时 势能最大 动能为 0 形变 势能 动能 势能 动能 最下端 动能 势能 8 单摆 将摆锤拉到一定的高度后放手 摆锤在向下摆动的过程中 转化为 在摆锤摆过最低点后向上摆动的过程中 转化为 9 机械能守恒的含义 在只有重力或弹力对物体做功的条件下 或者不受其他外力的作用下 物体的 和 包括重力势能和弹性势能 发生相互转化 但 的总量保持不变 这个规律叫做 定律 10 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 11 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 重力势能 动能 动能 重力势能 动能 势能 机械能 机械能守恒 保持不变 内 例1 如图所示 在歼20飞机加速向上运动的过程中 关于飞行员的能量分析 下列说法正确的是 A 动能增加 重力势能不变B 动能不变 重力势能增加C 机械能总量不变D 机械能总量增加 解析 在歼20飞机加速向上运动的过程中 飞行员的质量不变 速度增大 其动能增大 高度升高 重力势能增大 故飞行员机械能总量增加 D 1 在小球从O点由静止开始沿x轴竖直下落的过程中 小球某种形式的能量E随下落高度x变化的图像如图所示 若不计空气阻力 那么这种能量是 A 重力势能B 动能C 机械能D 内能 解析 如图 横坐标代表的是能量 纵坐标代表的是物体下降的高度 物体下落时质量保持不变 高度降低 重力势能减小 不计空气阻力 小球下降时 重力势能全部转化为动能 动能增大 机械能的总量不变 B 2 一辆在水平路面上匀速行驶的洒水车正在洒水作业 该洒水车在洒水的过程中 机械能 填 增大 减小 或 不变 解析 虽然洒水车在匀速行驶 速度不变 但由于洒水过程中质量不断变小 则动能不断变小 同时 由于在水平路面上行驶 高度不变 而质量变小 势能减小 故机械能总量肯定会减小 减小 3 草原发生大面积蝗灾时 农业部门利用飞机喷洒农药消灭蝗虫 当飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药时 它的 A 动能不变 势能不变B 动能减少 势能增加C 动能增加 势能减少D 动能减少 势能减少 解析 喷洒农药后 飞机的质量减少 在速度和高度不变的情况下 动能和势能都会减少 D 4 如图所示 在毽子被踢出后竖直上升的过程中 它的动能 重力势能 均填 增大 减小 或 不变 解析 毽子上升过程中 动能转化为势能 因此动能减少 势能增加 减小 增大 5 如图所示 小朋友沿着滑梯匀速下滑的过程中 下列说法正确的是 A 他受到的重力不做功B 他的重力势能减少C 他的动能增加D 他的机械能不变 解析 下滑过程中 重力做功 高度减小 势能减少 因为匀速下滑 所以动能不变 结果机械能减少 B 6 用手将一重为G的铁球缓慢放在一弹簧上 放手后 铁球从A位置开始向下运动 到达B位置速度达到最大 到达C位置小球的速度变为零 已知AC间的高度差为h 则从A位置到C位置铁球的重力做功是 在此过程中弹簧的弹性势能增加量为 B位置到C位置的过程中铁球所受的重力 填 大于 小于 或 等于 弹簧所施加的弹力 整个过程中不计能量损耗 Gh Gh 小于 7 滚摆从图中的位置1静止释放 下降经过位置2 继续下降 再上升到达最高点3 这三个位置 滚摆重力势能最大的是位置 动能为零的是位置 机械能最大的是位置 填写位置序号 解析 滚摆是重力势能和动能相互转化的机械 滚摆升到最高点后 放开手 可以看到滚摆旋转着下降 越转越快 到最低点时滚摆转而上升 回到接近原来的位置 滚摆在最高点位置时重力势能最大 动能为0 在最低点时动能最大 开始释放的位置最高 所以图示三个位置中位置1的重力势能最大 动能为零 机械能最大 1 1和3 1 8 我们居住的城市高楼林立 如不小心发生高空坠物事件 则可能给人们的生命财产造成损害 更不可有意为之 日前 某小区的陈先生在早上下楼取车时发现车的后挡风玻璃被穿了一个孔 上面还插着一个可乐瓶 肇事的可乐瓶里大约还有1 5的可乐 对此 下列描述正确的是 A 可乐瓶从高空坠落 动能会转化为重力势能B 可乐瓶对挡风玻璃没有做功C 可乐瓶从高空坠落 重力势能会转化为动能D 可乐瓶砸在挡风玻璃的瞬间 具有很大的重力势能 解析 A 可乐瓶从高空坠落 重力势能会转化为动能 而不是动能会转化为重力势能 说法错误 B 可乐瓶将挡风玻璃击穿了一个孔 对物体做了功 故说法错误 C 可乐瓶从高空坠落过程中 高度减少 势能减少 速度增加 动能增加 这是因为重力势能会转化为动能 说法正确 D 势能最大时 应该高度最高 即开始下落时势能最大 C 9 对于如图所示滚摆运动的现象 下列解释中不正确的是 A 动能与势能可以相互转化B 下降时重力势能减小 动能增大C 上升的最大高度逐次降低 说明能量不守恒D 有部分机械能转化为内能 但总能量不变 解析 滚摆向上运动的过程中 由于高度升高 重力势能增加 同时速度减小 动能减小 反之 高度降低 重力势能减小 同时速度增大 动能增加 故AB都正确 因为重力势能和动能统称为机械能 上升高度逐次降低 说明有部分机械能转化为内能 但总能量不变 故C错误 D正确 C 10 如图所示是一个左右对称的凹形槽 将小球从A点由静止释放 若小球由A点到B点运动过程中克服摩擦力做的功用W表示 忽略空气阻力 则下列说法正确的是 A 小球从A点运动到B点的过程中 势能的减少量与动能的增加量之差等于WB 小球能够从A点运动到D点C 小球从A点运动到B点的过程中 势能的减少量等于动能的增加量D 小球从A点运动到C点的过程中 机械能的减少量等于动能的增加量 A 解析 从A点向B点运动过程中 大部分重力势能转化成动能 因为有摩擦 少部分重力势能转化成内能 故A正确 因为有摩擦 少部分重力势能转化成内能 所以小球不能够从A点运动到D点 故B错误 小球从A点运动到B点的过程中 势能的减少量等于动能的增加量和克服摩擦做的功 故C错误 小球从A点运动到C点的过程中 机械能的减少量等于克服摩擦做的功 故D错误 机械功 1 做功的两个必要因素 和 2 功的单位 焦耳 简称 焦 1焦 牛 米 3 功的公式 W 4 科学上规定 功等于作用在物体上的力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积 5 做功的实质 做功的实质就是 的过程 通过做功的形式将一种能量转化为其他形式的能量 6 物体做了多少功 就有多少 发生了转化 能与功的单位一样 都是 作用在物体上的力 物体在力的方向上通过的 距离 1 Fs 能量转化 能量 焦耳 例2 下列几种现象中 没有对物体做功的是 D A 物体在绳子拉力作用下升高B 静止的小车在拉力作用下运动起来C 汽车在刹车阻力的作用下速度降低D 人用力搬石头 石头不动 解析 A 物体受拉力作用 并且在拉力作用下向上移动了距离 拉力对物体做功 B 静止的小车受拉力作用 并且沿拉力的方向移动了距离 拉力对小车做功 C 汽车在刹车阻力的作用下降低速度 克服阻力做了功 D 人用力搬石头 石头不动 就是没有移动距离 不做功 故D符合题意 11 如图所示 在水平地面上 小聪用力将箱子拉走了 小明用力推箱子 但箱子没有移走 下面关于做功的分析 正确的是 B A 小明用了力 他对箱子做了功B 小聪用力拉动了箱子 她对箱子做了功C 小聪在拉箱子的过程中 箱子的重力做了功D 小明 小聪都没有对箱子做功 解析 做功的条件是物体受到力 并且在力的方向上通过一定的距离 因此小聪对箱子施加了力 并且箱子被拉动了 所以她做了功 12 如图所示是一个传送带 A B轮转动带动物体C向右上方匀速运动 物体C没有在皮带上发生滑动 皮带与轮之间不打滑 物体C的重力势能不断增加 这是因为 A 重力做功的缘故B 支持力做功的缘故C 摩擦力做功的缘故D 动能转化为势能的缘故 C 解析 货物随传送带一起匀速斜向上运动 受到重力 支持力和摩擦力的作用 如图所示 重力方向竖直向下 支持力与传送带垂直向上 因为物体C向右上方匀速运动 所以重力和支持力都不做功 物体运动方向与摩擦力方向一致 所以摩擦力对物体做功 物体C的重力势能不断增加 因为物体匀速运动 所以物体的动能不变 没有将动能转化为物体的重力势能 13 2014年2月13日 我国运动员李坚柔夺得索契冬奥会女子500m短道速滑金稗 起跑时 她用脚向后蹬冰面以获得向前的力 这说明力的作用是 她冰鞋上的冰刀摩擦冰面 冰面熔化 这是通过 方式改变内能 滑过终点线后 由于 她仍向前滑行 14 小生同学用100N的推力推动重500N的木箱 使木箱沿推力方向做匀速直线运动 10s内前进了6m 求 小生同学对木箱做的功和功率 相互的 做功 惯性 功率 1 功率的概念 2 功率的物理意义 用来描述 也可反映能量转化的快慢 3 功率的单位 瓦特 W 千瓦 焦 秒 1瓦 1 4 功率的公式 P 单位时间内做的功叫做功率 物体做功快慢 焦 秒 W t Fv 例3 下列关于功率的说法正确的是 A 做功多的物体功率一定大B 做功时间长的物体功率一定小C 完成相同的功 做功时间短的物体功率一定大D 做功越多 做功时间越长的物体功率一定大 解析 选项A仅说明做功的多少 没有说明做功的时间 选项B仅说明做功所用的时间 没有说明做功的多少 因此选项A B都不正确 根据功率的定义式P W t 在完成相同功的前提下 做功时间越短 功率越大 可见选项C正确 对选项D 由于无法确定所做的功与所用的时间的比值 因此无法比较功率的大小 故也是错误的 C 15 在自由下落过程中物体运动速度会越来越快 一个物体由A点自由下落 相继经过B C两点 已知AB BC 如图所示 物体在AB段重力做功W1 做功功率P1 在BC段重力做功W2 做功功率P2 则下列关系正确的是 A W1 W2 P1 P2B W1 W2 P1 P2C W1 W2 P1 P2D W1 W2 P1 P2 D 16 一个大人和一个小孩分别将5块完全相同的砖运到二楼 如图所示 这个过程中 下列说法正确的是 A 大人对砖做的功比小孩对砖做的功多B 大人对砖做的功比小孩对砖做的功少C 大人对砖做功的功率一定比小孩对砖做功的功率大D 大人对砖做功的功率一定比小孩对砖做功的功率小 C 17 如图 用大小相等的拉力F 分别沿斜面和水平面拉木箱 拉力方向和运动方向始终一致 运动时间tab tcd 运动距离sab scd比较两种情况下拉力所做的功和功率 A ab段做功较多B ab段与cd段的功一样多C ab段功率较大D ab段与cd段的功率一样大 B 18 电梯的简化模型如图甲所示 考虑安全 舒适 省时等因素 电梯速度要经过增大 不变和减小的过程 这一过程是通过改变拉力大小来实现的 某次上升过程中电梯所受拉力F随上升高度h变化的图像如图乙所示 这个过程用时1分钟 求这个过程中 1 电梯上升的平均速度 2 拉力做的功 3 拉力做功的功率 1 水平桌面上的文具盒在水平方向的拉力作用下 沿拉力的方向移动一段距离 则下列判断正确的是 A 文具盒所受重力做了功B文具盒所受支持力做了功C 文具盒所受拉力做了功D 没有力对文具盒做功 解析 做功的两个条件是物体受到力的作用 并且在力的方向移动了一定的距离 文具盒在水平方向的拉力作用下 沿拉力的方向移动一段距离 因此拉力做了功 C 2 在水平地面上 用20N的水平拉力拉重为50N的小车 使小车沿水平方向前进了10m 此过程中拉力所做的功是 A 200JB 500JC 1000JD 0J 解析 因为小车在水平拉力作用下沿水平方向移动的距离为10m 拉力做功为W Fs 20N 10m 200J A 3 小明爸爸的质量为70kg 小明的质量为50kg 当父子俩一起从居住楼的一楼同时走上二楼 在此过程中以下判断正确的是 A 两个人做功的功率相等B 爸爸做功的功率比小明的大C 小明做功的功率比爸爸的大D 无法比较做功的快慢 解析 由G mg得 小明爸爸的质量比小明的质量大 所以小明爸爸重力大 上楼过程克服自身重力做功 由W Gh可知 小明爸爸做功多 由P W t可知 相同时间内 小明爸爸功率大 B 4 多选 如图物体在相同力F的作用下 分别在光滑水平面 粗糙水平面和粗糙斜面上沿着力的方向移动了相同的距离s 力F做的功分别为W1 W2 W3 则下列说法中正确的是 A W2 W3B W2 W3C W1 W2D W1 W3 AC 5 神舟飞船在发射时 高度增大 速度增加 在这个过程中 A 动能增加 势能减小 机械能不变B 动能不变 势能增加 机械能增加C 动能增加 势能增加 机械能增加D 动能增加 势能增加 机械能不变 解析 高度增加重力势能增大 速度增加动能增大 机械能增加 C 6 在图中 s 60cm 与之对应的h 30cm 现用弹簧测力计进行两次操作 沿竖直方向匀速提升小车 沿斜面方向匀速拉动小车 记录数据如下表 分析数据有如下一些发现 其中具有较高水平的发现是 A 沿斜面拉动时 拉力比小车的重力小B 测力计示数与移动距离近似成反比C 利用斜面可以省力 但不能少做功D 可以计算力所做的功 且两次做功近似相等 解析 具有较高水平的发现是使用任何机械都不省功 C是D基础上的延伸 故C更具有较高水平的发现 C 7 学校运动会上举行 双摇跳绳 比赛 双摇跳绳 是指每次在双脚跳起后 绳连续绕身体两周的跳绳方法 比赛中 初三某同学1min内摇轻绳240圈 则他在整个跳绳过程中的功率最接近于 A 120WB 400WC 600WD 1000W 解析 中学生的质量约50kg 其重力为G mg 50kg 10N kg 500N 跳跃过程中腾空高度约h 0 4m 因此一次做功W Fs Gh 500N 0 4m 200J 双摇跳绳 240圈 人起跳120次 在1min内一共做功W总 200J 120 24000J 功率P W t 24000J 60s 400W B 8 如图甲 是小球从某高度处由静止下落h过程的路程与时间关系图 图乙中 描述重力对该球做功大小与时间关系正确的图线是 解析 因为重力做的功W Gh 与下落的高度成正比 因此重力做功与时间的关系和小球下落路程h与时间的关系相似 故选C C 9 如图所示 滑板运动员从高处平台的末端水平飞出 落在水平地面上 若不计空气阻力 则运动员在下落过程中 A 重力势能转化为动能 机械能增大B 重力势能转化为动能 机械能不变C 动能转化为重力势能 机械能增大D 动能转化为重力势能 机械能减小 解析 不计空气阻力 运动员在下落过程中质量不变 高度减小 速度增大 故重力势能减小动能增大 重力势能转化为动能 机械能不变 B 10 李阳等几位同学准备探究 弹簧弹性势能的大小与什么因素有关 同学们猜想 弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量和弹簧粗细有关 他们设计实验装置如图 弹簧左端固定在墙上 放在水平面上 水平面A点左侧光滑 右侧粗糙 物体P压缩弹簧到B点后从静止释放运动到C点 弹簧恢复到原长与物体脱离 物体运动到D点停止 请补充完成他们的探究过程 1 对同一根弹簧 物体P压缩弹簧至B点 从静止释放 运动到D点 测量 之间的距离和 之间的距离 并改变 之间的距离 测多组数据 分析数据得到 弹簧长度变化量越大 弹性势能越大 2 对原长相同 只有粗细不同的两根弹簧 物体P分别压缩弹簧至同一位置B点 从静止释放 运动到D点 分别测量 之间的距离 改变压缩量 重复实验 分析数据得到 弹簧弹性势能与弹簧粗细有关 BC AD BC AD 解析 1 本实验探究的是弹性势能和弹簧长度变化量之间的关系 所以必须测出弹簧长度变化量 即BC间的距离 弹性势能通过弹簧推动物体在粗糙表面上运动的距离远近来体现 所以必须测出AD间的距离 为了使结论具有普遍性 应改变弹簧长度变化量 即BC间的距离 多测几组数据 2 本实验探究弹性势能与弹簧粗细是否有关 必须控制弹簧长度变化量 即BC间的距离相同 改变弹簧的粗细 测量物体在粗糙表面上运动的距离 AD间的距离 并进行比较得出结论 11 在探究 物体的动能与质量和速度是否有关 实验中 小明先探究 物体的动能与质量是否有关 所用的器材有 一个用长木板搭成的斜面 三个质量不同的实心铁球 一个木块 各器材的组装示意图如图1所示 1 每次实验时 都要将铁球从斜面的 由静止释放 其目的是 2 铁球动能的大小是通过 来间接反映的 3 该实验在操作时很难做到的是 4 某同学对小明的实验方案进行改进 不用木块 在木块的位置上固定一个面积较大的挡板 在挡板前面贴上足够厚的长方体橡皮泥 如图2所示 每次实验后都要换上另一块相同的橡皮泥 此外 还需要对小明的方案进行怎样相应的调整 如果需要 可增加其他器材 同一高度 控制进入水平面速度相同 观察木块移动的距离 铁球撞击木块时 使木块沿与木板长 边平行的方向直线运动 换成3个体积形状完全相同 质量不同的其他 金属球 解析 1 根据实验的要求可知 从同一高度由静止释放的目的是控制到达水平面速度相同 该实验的目的是研究铁球的动能大小与质量的关系 2 实验中 是通过观察木块移动的距离大小 来说明铁球对木块做功的多少 从而判断出铁球具有的动能的大小 这是转换法的运用 3 该实验在操作时很难做到的是铁球撞击木块时 使木块沿与木板长边平行的方向直线运动 4 实验时要多次实验 以便得出普遍规律 如图2所示 每次实验后都用同一铁球 这是不合理的 要换成3个体积形状完全相同 质量不同的其他金属球