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】
[例题1] (2022•杭州)现有甲、乙、丙三个质量不同的物体(m甲>m乙>m丙),在相等的恒力F作用下,分别在水平方向、沿斜面向上、竖直方向通过了相等的距离s,如图所示。F在三种情况下做的功分别为W甲、W乙、W丙,三者大小判断正确的是( )
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
【解答】解:先后用同样大小的力F使物体沿力的方向移动相同的距离s;该力在这三个过程中所做的功分别为W甲、W乙、W丙,三个功的大小都等于W=Fs;即W甲=W乙=W丙;
故C正确;ABD错误。
故选:C。
[例题2] (2022•湖州)甲物体放在粗糙程度不变的水平地面上,在大小为6牛的水平推力F作用下,向右做速度为5米/秒的匀速直线运动,如图所示(忽略空气阻力)。下列叙述中,错误的是( )
A.甲物体在竖直方向上受到重力和支持力的作用
B.甲物体受到水平向左的摩擦力大小为6牛
C.当F的大小为6牛时,做功的功率为30瓦
D.当F的大小为10牛时,甲物体将做速度大于5米/秒的匀速直线运动
【解答】解:AB、已知甲物体做匀速直线运动,速度为v=5m/s,甲物体在竖直方向上受到重力和支持力的作用,二力平衡,
水平方向受到的摩擦力和推力是一对平衡力;由题意可知,水平推力F为6N,方向水平向右,则摩擦力也为6N,方向水平向左;故A、B正确;
C、当F的大小为6牛时,做功的功率PFv=6N×5m/s=30W,故C正确;
D、滑动摩擦力的大小与压力大小、接触面的粗糙程度有关,与速度无关,因此当F的大小为10牛时,摩擦力不变还是6N,则推力大于摩擦力,甲物体将做速度大于5米/秒的加速直线运动,故D错误。
故选:D。
[例题3] (2021•浙江)如图是雨滴在空中下落过程