内容正文:
专题20 功和功率 机械能
【思维导图】
【知识点回顾】
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________。
考点3 知道重力势能大小跟质量、举高高度的定性关系
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________,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。
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。
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
【例题精析】
例1.(2021•绍兴)滑板是深受青少年喜欢的一项体育运动。如图是U形滑台和运动员姿势的简化示意图。运动员在滑台A处由静止自由下滑,不计滑台摩擦和空气阻力,仅依靠滑行过程中运动员姿势的自然(不用力)变化,最有可能滑到滑台C处的是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:不计滑台摩擦和空气阻力,则运动员在整个过程中机械能守恒;
A、若运动员站立着从A开始滑行,到达U形滑台另一侧最高位置B点时,若是站立着,则此时重力势能等于A点的重力势能,动能为零,所以运动员不会继续向前滑行,就不会到达C点,故A错误;
B、若运动员站立着从A开始滑行,到达U形滑台另一侧最高位置B点时,若是全蹲着,则此时重力势能小于A点的重力势能,则A点部分重力势能转化为动能,动能此时不为零,所以运动员会继续向前滑行,就可能会到达C点,故B正确;
CD、若运动员全蹲着从A开始滑行,到达U形滑台另一侧最高位置B点时,也应该是全蹲着(前后两次重力势能相等,动能均为零),因为若是站着到达或者平蹲着到达B点,则运动员在B点的重力势能大于初始的A点(违反机械能守恒定律),故CD错误。
故选:B。
例2.(2021•嘉兴)如图是雨滴在空中下落过程中速度与时间的关系图。雨滴在t1–t3三个时刻中具有的动能分别是E1、E2、E3,不考虑下落过程中雨滴的质量变化,则动能的大小关系是( )
A.E1<E2<E3 B.E1>E2>E3 C.E1<E2=E3 D.E1=E2<E3
【解答】解:根据图像可知,雨滴在t1–t2时刻中,速度逐渐变大,质量不变,动能变大,所以E1<E2,雨滴在t2–t3时刻中,速度保持不变,质量不变,动能不变,所以E2=E3,故动能的大小关系是:E1<E2=E3。
故选:C。
例3.(2021•温州)一颗番茄从手中由