内容正文:
第11讲 功和机械能
教材考点梳理
1.功
如果一个力作用在物体上,且物体在这个力的方向上移动了一段距离,就说这个力对物体做了_____.
2.做功的两个条件
一是作用在物体上的_____;二是物体在这个力的方向上通过的_______.
功
三种不做功的情况:有力无距离、有距离无力、力与距离垂直.
提示
功
力
距离
3.功的计算
功的计算公式:________.
W=Fs
1.功率
_____与做功所用_______之比叫作功率.用符号____表示.
功率
功率是表示物体做功快慢的物理量,功率大表示做功快.
提示
功
时间
P
2.功率的计算
计算公式:________.
P=
受到力F的物体在力的方向上做匀速直线运动,且速度为v,则力F做功的功率P===Fv.
提示
1.动能
(1)定义:物体由于_______而具有的能,叫动能.
(2)影响因素:_______和_______.
动能和势能
运动
质量
速度
2.重力势能
(1)定义:物体由于_________而具有的能,叫重力势能.
(2)影响因素:_______和_______________.
3.弹性势能
(1)定义:物体由于_______________而具有的能,叫弹性势能.
(2)同一物体的_______________越大,其弹性势能越大.
被举高
质量
被举高的高度
发生弹性形变
弹性形变程度
1.机械能
动能、重力势能和弹性势能统称为_________.
2.机械能的转化及守恒
(1)机械能同其他形式的能量可以___________.
(2)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_______的.
机械能及其转化
机械能
相互转化
不变
守恒
科学实验探究
探究动能的大小与哪些因素有关
实验装置
实验方法 (1)转换法的应用:通过小球推动木块运动距离的远近来反映小球动能的大小,木块运动得越远,证明小球的动能_______.
(2)控制变量法的应用:
①不同小球从同一位置释放,控制小球在撞击木块时的速度相同,探究_______和_______的关系.
②同一小球从不同位置释放,控制_______不变,探究_______与_______的关系
越大
动能
质量
质量
动能
速度
实验推理
与假设 实验中,假如水平面没有_______,小球和木块将一直_________________
实验结论 质量相同的物体,运动的速度越大,它的动能_______;运动速度相同的物体,质量越大,它的动能_______
阻力
做匀速直线运动
越大
越大
(2023·潍坊)为了探究物体的动能跟哪些因素有关,利用斜槽、钢球、木块等器材在同一水平面上进行探究活动.钢球从高为h的斜槽上滚下,在水平面上运动,运动的钢球碰上木块后,能将木块撞出一段距离s,如图所示.
(1)实验中探究的“物体的动能”是指____(填字母).
A.钢球在斜面上的动能
B.钢球撞击木块时的动能
C.木块被撞击后的动能
B
(2)若水平面是光滑的,_______(选填“能”或“不能”)达到探究目的.
(3)实验过程中,发现木块移动的距离较短而不易进行观察和比较.对此请你写出一条改进措施:_________________.
不能
增大斜面的高度
核心考点突破
1
(2024·连云港改编)如图所示,达瓦先后两次用同样的时间、同样大小的力,将不同质量的物体在不同的表面上分别移动相同的距离.该力在此过程中所做功的大小分别为W1、W2,功率的大小分别为P1、P2,关于它们之间的大小关系说法正确的是( )
A.W1<W2,P1<P2
B.W1>W2,P1>P2
C.W1=W2,P1=P2
D.W1<W2,P1>P2
功 功率
用相同的力移动相同的距离,根据W=Fs可知做功相等.所用时间相同,根据P=可知功率的大小相同.
C
1.(2024·乐山)如图所示,某次比赛中,运动员推着冰壶从A点运动6 m到达B点时轻轻松手,随后冰壶沿冰道运动30 m停在O点.若运动员对冰壶的水平推力为9 N,冰壶运动中受到水平方向的阻力大小恒定为1.5 N.从A点到O点冰壶沿直线运动,此过程中( )
A.推力对冰壶做功为270 J
B.推力对冰壶做功为324 J
C.冰壶克服阻力做功为54 J
D.冰壶克服阻力做功为45 J
C
2.(2024·自贡)如图所示,物体A在水平拉力F的作用下,沿水平面以0.2 m/s的速度匀速运动了5 s,弹簧测力计的示数为8 N.不计滑轮和绳子的质量及它们之间的摩擦,拉力F做功的功率为( )
A.1.6 W
B.3.2 W
C.8 W
D.16 W
B
3.(2024·包头)如图所示,装载车和收割机以2 m/s的速度同向做匀速直线运动,收割机每分钟将50 kg粮食装载到车上.装载车空载时质量为5×103 kg,车轮与地面总接触面积为0.5 m2,车受到的阻力为车总重力的.g取10 N/kg,收割开始时车为空载状态,设装载车始终在水平地面上,不计空气阻力.求:
(1)装载车1 min内走过的路程;
解:装载车1 min内走过的路程:
s=vt=2 m/s×60 s=120 m.
(2)装载车空载时对地面的压强;
解:空载时,对地面的压力:
F=G车=m车g=5×103 kg×10 N/kg=5×104 N,
对地面的压强:
p===1×105 Pa.
(3)装载车工作多长时间,功率达到30 kW.
解:装载车功率达到30 kW=30 000 W时,
阻力:f=F===15 000 N,
总重力:G==7.5×104 N,
则粮食的重力:
G粮=G-G车=7.5×104 N-5×104 N=2.5×104 N,
所装粮食的质量:
m粮===2 500 kg,
工作时间:t== min.
2
(2024·乐山)2024年5月3日,搭载嫦娥六号探测器的长征五号遥八运载火箭,在中国文昌航天发射场点火发射.运载火箭在点火升空的过程中,能量变化为( )
A.动能不变,重力势能增大
B.动能不变,重力势能不变
C.动能增大,重力势能不变
D.动能增大,重力势能增大
动能和势能
运载火箭在点火升空的过程中,做加速运动,质量不变,速度变大,则动能增大.同时高度变大,其重力势能变大,故D正确.
D
4.(2024·长沙)排球是同学们喜爱的体育运动.垫球时,球的运动快慢和运动方向都发生了改变,说明力可以改变物体的_________.当球上升到最高点时,_________能最大.
运动状态
重力势
5.(2023·广西)在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,让不同质量的钢球从斜槽同一高度由静止开始滚下,将静止在水平面上的木块撞出一段距离,如图所示.
(1)在钢球从斜槽滚下的过程中,钢球的重力势能转化为_______.
(2)实验表明,钢球的质量越大,将木
块撞得越远,对木块做功越_____,钢
球的动能就越_____.
(3)在水平面上,被撞出的木块由于受到_______力的作用而停下.假如水平面光滑且足够长,木块将做_______直线运动.
动能
多
大
摩擦
匀速
3
(2024·武汉)如图所示,将一个小球用细线悬挂起来,让小球从A点静止释放,小球会在A、C两点之间来回摆动,最终静止.下列说法正确的是( )
A.小球从A点摆动到B点,动能转化为重力势能
B.小球能从B点摆动到C点,是由于受到惯性
C.小球每次经过B点,其动能都比上一次小
D.小球最终静止在A点
机械能的转化
小球从A点摆动到B点的过程中,小球的质量不变,高度减小,重力势能减小,速度变大,动能变大,重力势能转化为动能,故A错误.小球在B点时有一定的速度,由于小球具有惯性,小球会从B点摆动到C点,惯性是一种性质,不能说受到惯性,故B错误.由于小球运动过程中机械能损失,所以小球每次经过B点的速度都有所减小,小球每次经过B点,其动能都比上一次小,故C正确.小球最终静止在B点,故D错误.
C
6.(2024·宜宾)如图所示,人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行,当卫星从近地点向远地点运动的过程中( )
A.速度增大
B.动能转化为重力势能
C.机械能增大
D.重力势能减小
B
7.(2024·成都)2023年7月28日,第31届世界大学生夏季运动会在成都隆重开幕.如图是我国运动健儿在跳高比赛中的场景.关于跳高运动员的能量,下列结论正确的是( )
A.助跑过程中,动能保持不变
B.助跑过程中,机械能总量保持不变
C.起跳后的上升过程中,重力势能增大
D.越过横杆后的下降过程中,动能保持不变
C
$$