中考物理 第1部分 考点研究 第9章 功和机械能课件.ppt

第一部分考点研究 第九章功和机械能 命题点1判断力是否对物体做功 2 双选 2014株洲13题3分 在排球运动中 跳发球是最有威力的发球方式 其动作要领可简化为 抛球 腾空 击球和落地 四个过程 其中运动员对排球做功的过程有 A 抛球B 腾空C 击球D 落地 湖南近4年中考试题精编 AC 解析 做功的必要因素是有力和在力的方向上通过一定的距离 产生力的条件必须是物体对物体的作用 也就是必须要有相互作用 腾空 和 落地 时 运动员与球并没有接触 没有对排球力的作用 抛球 和 击球 的一瞬间 运动员对排球有力的作用 同时有一定的距离 做了功 故选AC 3 2012怀化13题2分 在下图所示的几种情形中 所提到的力没有做功的是 D 解析 做功公式W Fs中F s必须要 同时同物同向 即 同时出现在同一物体上 方向要相同 只有D答案中有F而无s 做功为0 D符合题意 故选D 命题点2功 功率的计算 1 2015郴州16题2分 如图所示 用不变的拉力F匀速拉动重为G的物体A 使物体A沿水平方向移动了一段距离s 在此过程中拉力F做的功为 A FsB GsC 2FsD G F s C 解析 动滑轮由2段绳子承重 则拉力移动的距离是物体移动距离的2倍 即L 2s 拉力做的功W FL 2Fs 2 2014衡阳4题2分 小明从一楼提20个普通鸡蛋送给三楼的张爷爷 小明对这些鸡蛋大约做了多少功 A 0JB 600JC 60JD 6J 解析 一个鸡蛋的质量约为50g 0 05kg 20个鸡蛋的质量大约是0 05kg 20 1kg 所以其总重力是G mg 1kg 10N kg 10N 一楼到三楼的总高度h 3m 2 6m 所以小明对这些鸡蛋做的功为W Gh 10N 6m 60J 故选C C 4 2014永州15题2分 小李同学先后用同样大小的力F使一木箱分别在如图所示的甲 乙 丙三个表面上沿力的方向移动相同的距离s 该力F在这三个过程中所做的功分别为W甲 W乙 W丙 关于做功大小的下列说法正确的是 A W甲 W乙 W丙B W甲 W乙 W丙C W甲 W乙 W丙D W甲 W乙 W丙 C 解析 由题意可知 三种情况下作用在物体上的力相等 且沿着力的方向上移动的距离也相等 根据W Fs可知 三个过程中力所做的功相等 10 2015益阳21题10分 如图甲所示 重500N的小车受到80N的水平推力 在水平地面上做直线运动 其距离随时间变化的图像如图乙所示 1 小车运动的速度多大 2 10s内重力对小车做了多少功 解 1 由图表有 2 水平推车主要克服摩擦力做功 并没有在重力方向上移动距离 故10s内重力对小车做功为0J 3 10s内人对小车做多少功 功率是多大 解 3 水平推车主要克服摩擦力做功 故W Fs 80N 12m 960J功率 1 2015怀化5题3分 下面例子中物体的重力势能变大了的是 A 铁球从斜面顶端滚下来B 骑自行车冲上坡顶C 飞机在高空水平飞行D 立在山顶上的石头 B 命题点3动能和势能的影响因素 解析 重力势能与物体的质量和所处的高度有关 并且 在质量一定时 高度越大 重力势能越大 A中铁球的高度减小 C D中飞机和石头的高度没有发生变化 故不符合题意 B中自行车冲上坡顶后 高度增大 故自行车的重力势能变大 3 2014长沙26题3分 如图所示是蹦极运动的简化示意图 弹性绳一端固定在O点 另一端系住运动员 运动员从O点自由下落 到A点处时弹性绳自然伸直 B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点 C点是蹦极运动员到达的最低点 忽略空气阻力 下列说法正确的是 D A 从O点到C点运动员的速度一直在减小B 从O点到C点运动员的机械能一直在增大C 从O点到C点运动员的机械能一直在减小D 从O点到A点运动员的机械能不变 解析 运动员从O点到达B点前 重力大于弹性绳的拉力 做加速运动 即动能增大 因到达B点时运动员受到的重力和弹性绳的拉力相等 是一对平衡力 不再向下做加速运动 此时 运动员的下落速度达到最大 故动能也达到最大 由于惯性 运动员从B点将继续向下运动到达C点 弹性绳伸长 绳子对运动员的弹力继续增大 而运动员的重力是保持不变的 此时绳子对运动员的拉力大于重力 方 向竖直向上 与运动员下落的运动方向相反 此过程中 运动员将做减速运动 直至速度为零 动能为零 由上分析可知 运动员从O点到C点的过程中 运动员的速度先增大 再减小 故A错误 因忽略空气阻力 则机械能守恒 整个过程中机械能不变 故B C错误 D正确 故选D 7 2012常德7题2分 人造地球卫星在大气层外环绕地球运行 离地球最远的一点叫远地点 离地球最近的一点叫近地点 以下关于卫星运行的说法中不正确的是 A 卫星在远地点时 势能最大B 卫星在近地点时 动能最大C 卫星在运行过程中机械能逐渐增大D 卫星从近地点向远地点运动时 动能减小 势能增大 C 1 2015永州5题2分 对雨滴在空中匀速下落过程的分析 不考虑雨滴质量的变化和雨滴受到的浮力 正确的是 A 雨滴的机械能不断减少B 雨滴的重力势能转化为动能C 雨滴只受到重力的作用D 雨滴只受到空气阻力的作用 命题点4机械能及其转化 A 解析 当雨滴匀速下落时 速度不变 受平衡力作用 因此 雨滴下落过程中 动能不变 重力势能减小 机械能减少 A正确 B错误 因雨滴匀速下落 则它在竖直方向上受平衡力作用 即受到重力和空气的阻力作用 故C D错误 故选A 2 2015常德11题3分 我国研制的 神舟九号 试验飞船在返回地面通过大气层的飞行中 下列说法中不正确的是 A 飞船的机械能保持不变B 飞船的一部分机械能转化为内能C 飞船的势能越来越小D 飞船的外表温度会升高 A 解析 神舟九号 实验飞船进入大气层到着陆的过程中 为了让飞船安全着陆 飞船下落的速度越来越慢 而质量不变 所以动能减小 飞船的高度减小 所以重力势能减小 所以飞船的机械能减小 故A错误 C正确 在返回过程中 需要克服摩擦做功 消耗机械能 将一部分机械能转化为内能 使飞船的外表内能增大 温度升高 故B D正确 故选A 2015永州31题8分 为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患 小谢同学设计了如图所示的探究实验 将A B C三个小球先后从同一装置 高度分别为hA hB hC的位置滚下 mA mBhB 推动小木块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 回答以下问题 命题点5探究物体的动能跟哪些因素有关 1 实验中 A球 C球刚滚到水平面时的速度 选填 相等 或 不相等 2 小球推动小木块运动的距离越大 安全隐患 选填 越大 不变 或 越小 相等 越大 解析 1 因A球和C球所处的高度相同 故它们刚滚到水平面时具有相同的速度 2 小球推动木块运动的距离越大 说明小球具有的能量就越大 能对物体做的功就越多 因此 其安全隐患越大 3 用来研究超载安全隐患时 我们应选择 两个图所示实验进行比较 甲 丙 解析 3 从图甲和丙可知 A和C到达水平面时 速度相同 C的质量大于A的质量 且C对物体做功较多 因此 要研究超载安全隐患时 应选择甲和丙 4 用来研究超速安全隐患时 我们应选择 两个图所示实验进行比较 甲 乙 解析 4 从图甲和图乙中可知 质量相等的A和B A到达水平面时速度较大 对物体做的功较多 因此 要研究超速安全隐患时 应选择甲和乙 命题点6探究物体重力势能跟哪些因素有关 1 2015衡阳25题6分 某同学在体育活动中 从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到 物体的重力势能可能与物体的质量 下落高度和运动路径有关 于是设计了如图所示的实验 用大小 形状相同的A B C D四个铅球 其中A C D三球的质量为m B球质量为2m 让A B两球从距沙表面高H处静止下落 C球从距沙表面高2H处静止下落 D球从距沙表面高2H处 的光滑弯曲管道上端静止滑入 最后从管道下端竖直地落下 球在光滑管道中运动的能量损失不计 实验测得A B两球陷入沙坑的深度分别为h1和h2 C D两球陷入沙深度均为h3 且h1 h2 h3 1 本实验中 铅球的重力势能大小是通过 来反映的 铅球陷入沙子的深度 解析 1 用沙子凹陷的深度来间接反映物体重力势能的大小 这种研究物理问题的方法称为转换法 2 比较A B两球 发现B球陷入沙深度更大 由此可得出结论 当所处高度相同时 质量越大 重力势能越大 解析 2 B球比A球重 A B两球下落高度相同而B球在沙内凹陷得程度大 说明当所处高度相同时 物体质量越大 重力势能越大 3 比较 两球 发现C球陷入沙深度更大 由此可得出结论 当物体质量相同时 下落高度越大物体重力势能越大 A C 解析 3 依据控制变量法的要求 在比较高度对物体重力势能的影响情况时 需控制两球的质量相同 因此应选A C两球进行实验对比 4 比较C D两球 发现两球运动的路径不同 但陷入沙深度相同 由此可得出结论 物体的重力势能与物体运动的路径 选填 有关 或 无关 无关 解析 4 C D两球质量和所处位置的高度相同 但D球运动路径与C球不同 而在沙中凹陷得程度相同 说明重力势能与物体运动路径无关 5 小球在下落过程陷入沙面前 将重力势能转化为 能 陷入沙中后到小球静止过程中 将机械能转化为 能 动 内 解析 5 球从高处下落时 高度越来越低 速度越来越大 这是将物体的重力势能转化为动能 当小球接触沙子静止后 其动能变为零 这是因为运动的小球克服沙子的阻力做功 将自身的动能全部转化为沙子的内能 考点梳理 功和机械能 功 力学中的功功的计算 定义表达式单位及意义常考的功率 能量动能势能 机械能及其转化水能和风能的利用 功率 动能和势能 机械能及其转化 如果一个 作用在物体上 物体在这个力的方向上移动了一段 就说这个力对物体做了功 做功的两个必要因素 一个是 另一个是 不做功的三种情况 力 距离 力作用在物体上 在力的方向上物体移动了一段距离 力学中的功 不做功的三种情况 1 有力没有 例如 用力搬石头而没有搬动 2 有距离没有 例如 小车在水平光滑平面上做匀速直线运动 3 力与距离 例如 人提着滑板在水平路面上行走 距离 力 都有 力学中 功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积 公式 W F表示力 单位是牛顿 符号是N s表示沿力的方向移动的距离 单位是米 符号是m W表示功 则功的单位是牛米 它有一个专门的名称叫做 简称 符号是 常考的功 Fs 焦耳 焦 J 功的计算 常考的功 从地上拿起一个鸡蛋 缓缓举过头顶大约做功1J 将地面上的物理课本捡起来放到桌子上 人对课本做的功约为2J 定义 在物理学中 与 之比叫做功率 功率是表示物体 的物理量 它在数值上等于 物体所做的功 表达式 P 推导公式 P Fv 必须是物体做匀速直线运动 做功所用时间 功 做功快慢 单位时间内 单位及意义 W表示功 单位是焦耳 符号是J t表示时间 单位是秒 符号是s P表示功率 单位是 简称 符号是 其他常用功率单位是 单位换算 1kW W 常考的功率 中学生跳绳的功率约为60W 小轿车的功率为数十千瓦至数百千瓦 瓦特 瓦 W kW 1000 能量 物体能够对外做功 我们就说这个物体具有能量 简称能 能量的单位是 一个物体能够做的功越多 表示这个物体的能量越大 焦耳 物体由于 而具有的能 叫做动能 一切运动的物体都具有动能 影响因素 质量相同的物体 越大 它的动能越大 运动速度相同的物体 越大 它的动能也越大 运动 速度 质量 动能 定义 在地球表面附近 物体由于 所决定的能 叫做重力势能 影响因素 物体的 越大 越高 它具有的重力势能就越大 势能 重力势能 重力势能和弹性势能是常见的两种势能 弹性势能 高度 质量 高度 定义 物体由于 而具有的能叫做弹性势能 影响因素 物体的弹性形变越大 它具有的弹性势能就 发生弹性形变 越大 动能 重力势能和弹性势能统称为 动能和势能可以相互 机械能守恒 如果只有动能和势能相互转化 尽管动能 势能的大小会变化 但机械能的总和 或者说机械能是守恒的 机械能 转化 不变 机械能及其转化 水能和风能的利用 自然界的流水和风都是具有大量机械能的资源 水能和风能都可用来发电 一定量的水 上 下水位差越大 水的重力势能越大 能发出的电就越多 风吹动风车 可以带动发电机发电 功 功率的计算 重点 重难点突破 例1 用起重机将质量为5t的集装箱以0 5m s的速度匀速提升了10m 随后以1m s的速度匀速平移了5m g 10N kg 解析 根据题意可知 集装箱的重力G mg 5 103kg 10N kg 5 104N 提升速度为v1 0 5m s 提升高度h 10m 平移的速度为v2 1m s 平移距离为s 5m 1 上升过程中起重机的拉力对集装箱做的功是 J 2 上升过程中起重机的拉力对集装箱做的功的功率是 W 5 105 2 5 104 解析 1 提升集装箱时 起重机的拉力等于集装箱的重力 故拉力做功为W1 Fh Gh 5 104N 10m 5 105J 2 拉力做功的功率为 Fv1 5 104N 0 5m s 2 5 104W 3 平移过程中起重机的拉力对集装箱做的功是 J 0 解析 3 平移过程中起重机的拉力方向竖直向上 集装箱运动方向为水平方向 所以拉力和运动方向垂直 故拉力对集装箱不做功 即做功为0 4 平移过程中重力对集装箱做功的功率是 W 5 若上升过程中起重机以20kW的恒定功率将集装箱匀速提升 则该过程需要 s 0 25 解析 4 平移过程中重力方向上没有位移 故重力做功为零 即功率为0W 5 由得 备考指导 1 功的计算 W Fs 分清哪个力对物体做功 计算时F就是这个力 一般F为已知量 公式中s一定是在力的方向上通过的距离 强调对应 a F是作用在物体上的力 通常指拉力 s是物体在力的方向上通过的距离 b G表示物体的重力 h表示物体下降 或上升 的高度 c f表示摩擦阻力 s是物体在阻力的方向上通过的距离 F的单位为N s的单位只能用m 2 功率的计算 解题步骤a 题目中若出现距离 则考虑公式先计算功多少 找到做功对应的时间 再用该公式计算 b 题目中如出现速度 没有距离 则考虑公式P Fv 先找力的大小 在确定物体在该力的方向上的速度 最后用公式求解即可 解题注意事项a P W t必须对应同一段时间和同一物体 b 有普遍性 不限制物体的运动状态 P Fv必须是物体做匀速直线运动 例2 2015无锡 现有30包大米 总质量为150kg 小明想尽快将它们搬上10m高处的库房 如图为小明可以提供的用于搬动物体的功率与被搬运物体质量之间的关系图像 由图可知他可以提供的最大功率为 W 为了尽可能快地将大米搬上库房 他每次应搬 包 若每次下楼时间是上楼时间的一半 则他最快完成搬运任务并返回原地所用的时间是 s g 10N kg 50 450 3 解析 由图可知 他可以提供的最大功率为50W 每包大米的质量 5kg 包 由图知最大功率时对应的质量为15kg 所以他每次应搬3包大米 他搬3包上去一次所做的功W Fs Gh mgh 15kg 10N kg 10m 1500J 所用的时间 30s 则下楼所用的时间为15s 完成搬运任务需要搬运10次 所以所用的总时间为45s 10 450s 动能和势能的影响因素及其相互转化 例3 暑假期间 小明回忆课堂上老师所讲知识 下面是他整理的一些说法 其中正确的是 A 动能和重力势能统称为机械能B 甲物体比乙物体的重力势能大的原因一定是它的高度高C 体积相等的木球和铁球 其中木球的速度大些 则木球的动能一定大于铁球的动能D 在同一高度匀速飞行的飞机 它的机械能不变 DF E 匀速下落的雨滴机械能不变F 沿光滑斜面下滑的木块重力势能转化为动能 机械能不变G 蹦床运动时 运动员加速上升的过程中 弹性势能转化为动能和重力势能 机械能增加 解析 动能和势能统称为机械能 势能包括重力势能和弹性势能 故A错误 影响重力势能大小的因素有物体的质量和高度 甲物体比乙物体重力势能大 原因不一定是由于甲的高度高 故B错误 影响动能大小的因素有物体的质量和速度 体积相等的木块和铁块 木球速度较大 但木块的质量较小 它的动能不一定大于铁球的动能 C错误 在同一高度匀速飞行的飞机 质量不变 高度不变 重力势能不变 速 度不变 动能不变 所以其机械能不变 D正确 匀速下落的雨滴质量不变 速度不变 动能不变 高度减小 重力势能减小 所以其机械能减小 E错误 沿光滑斜面下落的物体不受摩擦力的影响 重力势能全部转化为动能 所以机械能不变 F正确 蹦床运动时 运动员加速上升过程中 蹦床的弹性势能转化为运动员的动能和重力势能 所以机械能不变 G错误 综上 本题选DF 备考指导 1 机械能及其影响因素如下所示 总机械能守恒 重力势能 动能 弹性势能 高度增大速度减小 速度增大弹性势能减小 速度增大高度减小 弹性势能增大速度减小 2 分析机械能相互转化的思路 先要明确研究对象是在哪一个过程中 在分析能的变化和转化情况时 这里的关键是从物体的运动速度 高度 形变的变化情况入手 在动能和势能相互转化过程中 如果只受重力作用 不受摩擦和空气阻力时 机械能守恒 如滚摆在旋转上升的过程中 不考虑滚摆与绳的摩擦力及空气阻力 其机械能守恒 例4 2015淄博 跳远运动的几个阶段如图所示 则运动员 A 在助跑阶段机械能不变B 在起跳时机械能为零C 经过最高点时动能最大D 经过最高点时重力势能最大 D 解析 运动员助跑阶段 做加速运动 动能增大 在起跳时部分动能转化为重力势能 运动员在最高点时 重力势能最大 运动员落到沙地上静止时 机械能最小 选项D中说法正确 实验突破 实验一探究物体的动能跟哪些因素有关 探究动能的大小与哪些因素有关 1 探究物体动能和物体质量之间关系时 应控制物体速度不变 而使物体的质量大小不同 2 探究物体动能和物体速度之间关系时 应控制物体的质量不变 来改变物体的速度 3 实验推理与假设 当水平面绝对光滑 小球将做匀速直线运动 实验结论 质量相同的物体 运动的速度越大 它的动能越大 运动速度相同的物体 质量越大 它的动能越大 例1 2015海南 为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患 小明选用小车 斜面 木板 钩码 木块等器材进行如下的实验探究 1 实验中 通过比较小车推动木块距离的远近 来判断小车动能的大小 这种常用的实验方法是 选填 控制变量法 或 转换法 转换法 解析 1 实验中 由于动能的大小不易比较 故在实验中我们是通过观察木块被小车推动距离的远近 来判断小车动能的大小 即木块被推的越远 小车对木块做功就越多 其本身所具有的动能就越大 即将小车的动能转换成木块移动距离的远近 这种常用的实验方法是转换法 2 为了研究汽车超速问题 实验中应选择 两个图进行比较 得到的结论是 小车的质量一定时 速度越大 则动能越大 甲 乙 解析 2 为了研究汽车超速问题 即需要让车的质量相同 速度不同 故应选择质量相同的小车从不同的高度释放 故实验中应选择甲 乙两个图进行比较 得到的结论是 小车的质量一定时 速度越大 则动能越大 3 为了研究汽车超载问题 实验中应选择乙 丙两个图进行比较 得到的结论是 当速度相同时 质量越大 物体的动能就越大 解析 3 为了研究汽车的超载问题 应选择速度相同 即斜面的高度相同 但质量不同的小车 观察其推动木块的距离即可 根据乙 丙两图可知 当速度相同时 质量越大 物体的动能就越大 1 小明在准备实验器材的时候 有两块相同长度的光滑长木板A和粗糙长木板B 为了使实验顺利进行 小明应选择长木板 选填 A 或 B B 解析 1 本实验中通过小车推动木块在水平木板上运动的距离大小来反映小车的动能大小 若选择的水平长木板表面光滑 则小车和木块在木板上运动时不受摩擦力 保持匀速直线运动 不能测出运动的距离 所以不能选择光滑木板 而应该选择较粗糙的长木板 这样便于使小车和木块停止 能够测出并比较运动的距离 2 实验后 同学们联想到在交通事故中 造成安全隐患的因素有汽车的超载与超速 进一步想知道 在影响物体动能大小的因素中 哪个对物体动能影响更大 于是利用上述装置进行了实验测定 得到的数据如下 分析表格中对应的数据可知 对物体的动能影响更大 即当发生交通事故时 由此造成的危害更严重 速度 解析 2 分析表格中数据可知 当小球的质量不变 高度增大一倍时 木块被撞后运动的距离增大为原来的4倍 当小球高度不变 质量增大一倍时 木块被撞后运动的距离增大为原来的2倍 所以可知速度对物体动能的影响更大 即当发生交通事故时 由速度过大造成的危害更严重 3 由以上实验我们可以得到的启发是 安全方面 写出一点即可 为了行车安全 不要超速 超载 行驶 解析 3 本实验是基于模拟汽车超载和超速带来安全隐患而进行的 由以上实验得知 当小车速度和质量越大时 动能就越大 且速度对动能的影响更明显所以通过本实验可以联想到超速 超载时汽车动能很大 不容易紧急刹车 存在较大的安全隐患 所以为了行车安全 不能超速 超载行驶 命题点 1 转换法的应用 通过观察物体落下时沙地的凹陷程度 2 控制变量法 1 探究重力势能的大小与质量的关系 控制高度相同 让不同质量的小球从同一高度由静止落下 实验二探究重力势能的大小与什么因素有关 探究物体重力势能的大小与哪些因素有关 2 探究重力势能的大小与高度的关系 控制小球的质量不变 用同一个小球从不同高度由静止落下 3 使小球静止下落实验结论 在高度相同时 质量越大的物体具有的重力势能越大 在质量相同时 所处高度越高的物体具有的重力势能越大 例2 2013邵阳 为了探究重力势能的大小与哪些因素有关 小明找到A B C三个体积相同的小球 让小球从高处自由落下 通过观察小球砸入沙坑中的深浅程度来比较重力势能的大小 其中mA mB mC 三次实验如下图所示 1 为了探究重力势能的大小与质量的关系 他应选择图甲和图 进行对比实验 丙 解析 1 影响重力势能的大小因素有质量和高度 故实验中采用的是控制变量法 在探究重力势能与质量的关系时 应保持高度相同 质量不同 选择A C两球做实验 即应选择图甲和图丙进行对比实验 2 为了探究重力势能的大小与高度的关系 他应选择图甲和图 进行对比实验 乙 解析 2 在探究重力势能与高度的关系时 应控制质量相同 高度不同 应选择A B两球做实验 即应选择图甲和图乙进行对比实验 3 本次实验用到了多种研究物理问题的方法 请你任意指出其中一种方法 如 控制变量法 转换法 解析 3 本实验除了采用控制变量法外 还将重力势能的大小用小球砸入沙坑的深度来显示 采用的是转换法