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第十章 功与机械能章末知识复习
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网络建构
图说物理
图解实验
重难突破
网络建构
① ② ③ ④ ⑤ .
⑥ ⑦ ⑧ .
⑨
乘积
力
距离
W=Fs
之比
速度和质量
所在位置的高度和质量
弹性形变的程度
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图说物理
命题点1 功
1.图(a)中吊车通过钢索给了重物一个向上的 ,并使物体上升了一段 ,所以吊车对重物做功;图(b)中汽车受到发动机施加的向前的 的作用,且向前运动了一段 ,所以汽车牵引力也做了功。物理学中规定,功等于力和物体在力的方向上移动距离的
。
力
距离
力
距离
乘积
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2.图中两个人都施加了力,(a)图中水桶 移动距离,故人的拉力 (选填“做了”或“没有做”)功;(b)图中车没有被推动,即 ,故人对车没有做功。
没有在力的方向
没有做
没有在力的方向上移动距离
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命题点2 功率
3.无论是人做功,还是利用机械做功,都有做功快与慢的问题。
(1)如图(甲)所示,两人做功 ,但因为(b)图中人用时长,所以
图中的人功率大。
相同
(a)
(甲)重物相同,时间不同
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(2)图(乙)中两人用时一样,但因为(a)图中的桌子重,所以(a)图中的人做功 ,功率 。
(3)可见,做功快慢不仅跟做功 有关,还跟做功所用 有关。
多
大
多少
时间
(乙)时间相同,桌子更重
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实验1 影响动能大小的因素
图解实验
大
木块被推动的距离
大
大
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[典例1] 如图所示是“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置示意图,将小球A从斜面上某点由静止释放,撞击在水平木板上的木块B,木块B移动一段距离。
(1)该实验中所探究物体的动能是指 (选填“小球A”或“木块B”)的动能。
(2)若让小球A分别从斜面不同高度由静止释放,高度越高,小球A运动到底端时的速度越 ,木块B被撞得越远。可得结论: .
。
小球A
大
质量相同
时,小球的速度越大,动能就越大
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(3)若要研究物体动能与质量的关系,应让不同质量的小球从斜面
由静止释放,它们到达水平木板时的 相同,观察比较木块B被撞后移动的距离。
[拓展延伸]
(4)假如水平木板绝对光滑且足够长,本实验将 (选填“能”或“不能”)达到探究目的,原因是 .
。
(5)该实验用到的实验方法是 、 。
同一高度
速度
不能
水平木板绝对光滑且足够长,小球
撞击木块后,木块将做匀速直线运动
转换法
控制变量法
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实验2 影响重力势能大小的因素
小桌陷入沙中的深度
质量
高度
大
大
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[典例2] 小桐在帮妈妈做馒头时,发现一个饮料瓶不小心落到了松软的面团上,在面团上留下较深的痕迹。于是他灵机一动,利用面团和装有水的饮料瓶进行探究影响重力势能大小因素的实验。
(1)总结实验①②③发现,重力势能的大小可由 来体现, 的重力势能最大。
(2)利用实验①②可探究重力势能大小与 是否有关。
面团的凹陷程度
③
质量
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(3)《民法典》中规定“禁止从建筑物中抛掷物品”,生活中更要杜绝“高空抛物”这种严重危害公共安全的行为。“高空抛物”危害性大的原因,可通过分析实验②③得出的结论来解释,请你写出该结论。
。
[拓展延伸]
(4)在这个实验中,瓶子在下落的过程中,它的 能转化为
能。
(5)一旁的妈妈通过①③认为物体的质量大,动能大,你认为小桐妈妈得出该结论的过程 (选填“合理”或“不合理”)。
质量相同时,越高的物体具有的重力势能越大
重力势
动
不合理
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知识点一 功、功率的计算
重难突破
(1)汽车的功率P。
答案:(1)960 W
答案:(2)1.44×104 J
(2)在0~15 s内汽车牵引力做的功。
[针对训练]
1.某同学在1 min内做了8个规范的引体向上,则他在整个做引体向上过程中的功率最接近于( )
A.5 W B.50 W
C.500 W D.1 500 W
B
2.(2024合肥期中)物体在自由下落过程中运动速度会越来越大。如图所示,一个物体由A点自由下落,相继经过B、C两点,已知AB=BC,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>P2
B.W1=W2 P1<P2
C.W1≠W2 P1≠P2
D.W1≠W2 P1=P2
B
3.一攀岩爱好者体重为540 N,背着质量为6 kg 的背包用20 min登上
8 m的峭壁,在此过程中,他对自己和背包在上升过程中做功的平均功率是 W。(g取10 N/kg)
4.物体置于粗糙程度相同的水平面上,用水平拉力F使它从位置A运动到位置B,用时10 s,AB间距离为8 m。已知物体前半程做匀速直线运
动,后半程做变速直线运动。拉力F的大小与路程s的关系如图所示。则物体从位置A运动到位置B,拉力F做的功为 J,摩擦力做功的功率为 W。
4
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2.4
5.如图所示是某餐厅送菜机器人,某次送菜时沿直线匀速运动,速度为0.5 m/s,受到的阻力为60 N。求:
(1)此次送菜过程中驱动力做功的功率。
解析:(1)机器人沿直线匀速运动,驱动力和阻力是一对平衡力,大小相等,驱动力F=f=60 N,
此次送菜过程中驱动力做功的功率
P=Fv=60 N×0.5 m/s=30 W。
答案:(1)30 W
(2)若送菜用时12 s,驱动力所做的功。
解析:(2)若送菜用时12 s,驱动力所做的功
W=Pt=30 W×12 s=360 J。
答案:(2)360 J
知识点二 机械能的转化与应用
[例2] 甲、乙是两个完全相同的小球。在同一高度以大小相等的速度,将甲球竖直向下抛出、将乙球竖直向上抛出,如图所示。若不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.抛出时刻,甲球比乙球的动能小
B.抛出时刻,甲球比乙球的重力势能小
C.乙球上升过程中,重力势能转化为动能
D.落地瞬间两球动能相等
D
[针对训练]
6.如图所示,青蛙从跳起到落地的过程中,下列说法中正确的是( )
A.最高处时,动能为零
B.起跳过程中,重力势能减小
C.动能先减小后增大
D.重力势能先减小后增大
C
7.(2024河北)(物理学与社会发展)2024年5月7日,河北省首条低空无人机物流运输航线试航成功。如图为正在运输货物的无人机,下列说法正确的是( )
A.无人机上升过程中,货物的重力势能可能减小
B.无人机水平匀速飞行时,货物的机械能保持不变
C.无人机在某一高度悬停时,货物的机械能一定为零
D.无人机下降过程中,货物的动能一定增大
B
8.(物理学与工程实践)我国古代科学著作《天工开物》中记载“凡河滨有制筒车者,堰陂障流,绕于车下,激轮使转,挽水入筒,一一倾于枧(jiǎn,引水的竹、木管子)内,流入亩中,昼夜不息,百亩无忧。”这段文字描述的是筒车[如图(甲)]这样一种以水流为动力来取水的机械,筒车的转动速度不变,下列说法不正确的是( )
A.水流速度越大,筒车转动速度越大,提水的功率越大
B.筒车转动过程中,筒内的水在取水处时重力势能最小
C.从取水处到倒水处,筒中水的动能转化为重力势能
D.筒车工作时,水流的机械能转化为筒车和筒内水的机械能
C
9.(2024潍坊)(多选)弹簧置于光滑管内,下端固定在水平面上,上端与管口平齐。如图所示,将一直径略小于管的小球放在弹簧上端,先后两次向下按压弹簧到不同位置后释放小球,小球沿竖直方向运动,第一次小球到达的最高点为a,第二次小球到达的最高点为b,c为小球运动路径上的一点,小球所受空气阻力忽略不计,则先后两次( )
A.第一次释放小球时弹簧的弹性势能大
B.小球由c到b过程,弹性势能转化为重力势能
C.小球上升过程,经过c点时的重力势能相等
D.小球上升过程,经过c点时的机械能相等
AC
10.踢毽子是一项有益的体育活动,毽子被踢出后在空中做斜上抛运动(考虑空气阻力),那么在上升过程中毽子的动能 ,重力势能
,机械能 。(均选填“增大”“减小”或“不变”)
11.如图(甲)所示,单摆从A点静止释放运动到E点,其在 点动能最大。图(乙)为它在等高点B和D的能量柱状图,则小球在整个摆动过程中机械能 (选填“变大”“守恒”或“变小”)。
减小
增大
减小
C
变小
谢谢观赏!
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P=
[例1] (2024大庆)如图(甲)所示是某新型太阳能汽车,该汽车的动力完全由安装在车顶的电池板收集的太阳能提供。接收太阳能的电池板面积为6 m2。某次试车过程中,该车在水平路面上以恒定功率P做直线运动,v-t图像如图(乙)所示。已知汽车(包括司乘人员)的总质量为480 kg,汽车行驶过程中所受阻力大小为车重的,g取10 N/kg。求:
解析:(1)汽车所受的总重力为G=mg=480 kg×10 N/kg=4 800 N,
汽车行驶过程中所受的阻力为f=G=×4 800 N=96 N,
汽车匀速行驶时,牵引力与阻力是一对平衡力,根据二力平衡条件可知汽车的牵引力F=f=96 N,
由图(乙)可知,汽车匀速行驶时的速度v=10 m/s,
则汽车的功率为P=Fv=96 N×10 m/s=960 W。
解析:(2)由P=可知,0~15 s内汽车牵引力做的功为W=Pt=960 W×
15 s=1.44×104 J。
$$