3.3能量转化的量度 课件-2024-2025学年浙教版科学九年级上册

第3章　能量的转化与守恒 第3节　能量转化的量度 第1课时　功及其计算 1. 在科学上，如果物体受到 　力　的作用，并且在这个力的方向上通 过了一段距离，我们就说这个力对物体做了 　功　。 2. 做功的两个必要因素：（1）  　作用在物体上的力　； （2）  　物体在这个力的方向上通过一段距离　。 力　 功　 作用在物体上的力　 物体在这个力的方向上通过一段距离　 3. 功用字母 　W　表示，在国际单位制中，功的单位是 　焦耳（焦）　，用字母 　J　表示。 4. 功的计算公式： 　W＝Fs　。 5. 物体具有做功的本领，是因为它具有 　能量　。做功的过程实质上 就是 　能量　转化的过程，力对物体做了多少功，就有多少 　能量　发 生了转化。 W　 焦耳（或焦） J　 W＝Fs　 能量　 能量　 能量　 1. 下列实例中，没有对物体做功的是（　C　） C 1 2 3 4 5 2. 早上到校后，小闻同学背着重为50N的书包沿水平路面从学校门口出 发走了10m，并走楼梯来到五楼的教室，在此过程中他对书包所做的功 最接近（　B　） A. 0 B. 600J C. 1000J D. 2000J B 1 2 3 4 5 3. （2024·宁波镇海模拟）用大小相同的力F，作用在质量不同的物体 上，使它们分别在同一水平面上沿力的方向移动相同的距离s（如图所 示），F所做的功分别为W1和W2，则（　B　） 第3题 A. W1＝W2 B. W1＝W2 C. W1＝2W2 D. W1＝4W2 B 1 2 3 4 5 4. 我国研发并拥有完全知识产权的第三代核电机组——华龙一号3号机 组的内穹顶的吊装过程，分为上升、平移、下降三个阶段。下列能表示 上升和平移两个阶段中吊车拉力对穹顶做功量（用涂色部分面积表示） 的是（　A　） A 1 2 3 4 5 5. 在某次打捞水下的物件时，用了水下机器人潜入水下打捞物件。若 机器人在水下运动时，所受海水阻力与速度的关系如图所示，则机器人 在水下以0.5m/s的水平速度匀速运动1min，机器人的水平推力做的功为 多少焦？ 　第5题 1 2 3 4 5 解：由图像可知，当机器人的运动速度为0.5m/s时，f＝200N，因机器 人匀速前进，故机器人的水平推力F＝f＝200N，由v＝可得，机器人 1min运动的距离s＝vt＝0.5m/s×1×60s＝30m，则机器人的水平推力做 的功W＝Fs＝200N×30m＝6000J 　第5题 1 2 3 4 5 1. （2024·杭州拱墅期末）把一个鸡蛋举高2m，对鸡蛋做的功约为 （　B　） A. 0.1J B. 1J C. 10J D. 100J 2. 起重机的钢绳将重为500牛的物体匀速提高6米后，又水平匀速移动4 米，在这一过程中，钢绳对物体所做的功为（　A　） A. 3000焦耳 B. 5000焦耳 C. 2000焦耳 D. 1000焦耳 B A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 3. （2024·温州期中）下列排球扣球的几个环节中，运动员有对排球做 功的是（　C　） C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 4. 用弹簧测力计沿水平方向两次拉着同一物体在同一水平面上运动， 两次运动的s－t图像如图所示。其对应的弹簧测力计示数分别为F1、 F2，相同时间内所做的功分别为W1、W2，则它们的关系正确的是 （　C　） 2 A. F1＞F2　W1＞W2 B. F1＜F2　W1＜W2 C. F1＝F2　W1＞W2 D. F1＝F2　W1＜W C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 5. 如图所示为小球从某高度处由静止下落h高度的过程中路程与时间的 关系图，在下列四个选项中，描述重力对该球做功大小与下落高度关系 正确的图线是（　C　） 第5题 C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 6. 跳绳作为某校体育考核项目之一，1min跳满180次为满分。小雨同学 身高为170cm，体重已达800N。想要获得满分的成绩，要比别人付出更 多的努力。 （1） 如果小雨同学每次跳起的高度为5cm，那么想要获得满分的成 绩，至少需克服自己的体重做功 　7200J　。 （2） 假如小雨同学克服自己的体重做功而消耗的能量的50％由脂肪提 供，1次满分跳绳在理论上可以帮助小雨同学消耗 　0.1　g脂肪。（每 克脂肪提供的能量取3.7×104J，结果保留一位小数） 7200J　 0.1　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 7. 我国研制生产的水陆两栖飞机鲲龙——AG600（如图）可在水面直接 起飞，主要用于森林灭火和水上救援。飞机空载时的总质量为41.5t， 用于灭火时一次最多携带水12t。根据以上信息，回答下列问题：（g取 10N/kg） 第7题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 （1） 若装满水的AG600从水面起飞至400m高空，则飞机克服重力至少 需要做多少功？ 解：飞机的总重力G总＝m总g＝（m飞机＋m水）g＝（41.5×103kg＋ 12×103kg）×10N/kg＝5.35×105N，飞机克服重力所做的功W总＝G总h ＝5.35×105N×400m＝2.14×108J （2） 飞机在投水灭火过程中，若保持一定高度匀速飞行，则此过程中 飞机的机械能将 　减小　。 减小　 第7题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 8. 一个人先后用同样大小的力F将不同质量的物体分别在光滑水平地 面、粗糙水平地面和粗糙斜面上沿力的方向移动相同的距离s，如图所 示，关于力F所做的功的大小关系正确的是（　D　） A. 在光滑水平地面做的功大 B. 在粗糙水平地面做的功大 C. 在粗糙斜面做的功大 D. 一样大 第8题 D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 9. 如图（a）所示，小明用水平推力F把木块沿水平地面向前推动。此 过程中，推力F和木块前进的速度v的大小随时间t的变化情况分别如图 （b）甲、乙所示。 第9题 （1） 第1s内木块受到的摩擦力是 　100N　。 （2） 第3～5s内，推力对木块所做的功为 　400J　。 100N　 400J　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 10. 人正常步行时，步距变化不大，步距可作为身体上的一把“尺 子”。小华根据自己的腿长和步距画出了如图所示的步行示意图，对步 行时重心的变化进行了分析，当两脚一前一后着地时重心降低，因此每 走一步都要克服重力做功。如果小华的质量为50kg，那么请根据图中小 华测量的有关数据，计算小华每走一步克服重力所做的功。（g取 10N/kg） 第10题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解：重心升高的高度h＝65cm－＝5cm＝ 0.05m，克服重力做的功W＝Gh＝mgh＝50kg×10N/kg×0.05m＝25J 第10题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 11. 小科在电视中看到古代士兵射箭时往往是按一定角度斜向上射出， 而不是水平射出。他猜想可能是以某个角度射出时箭矢运动的距离最 远。为了验证自己的猜想，小科在教室里找到了一个带指针的大量角器 （指针可以绕A点转动，方便指示角度）、原长为7cm的橡皮筋和一些 粉笔头，并把橡皮筋的一端固定在指针上，如图所示。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 （1） 从拉动橡皮筋把粉笔头弹出去，直至粉笔头落地。在整个过程 中，下列有对粉笔头做功的力是 　AB　。 A. 橡皮筋对粉笔头的弹力 B. 粉笔头受到的重力 C. 人对橡皮筋的拉力 D. 橡皮筋受到的重力 AB　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 （2） 请你利用提供的仪器设计实验来验证小科的猜想： 　将图示的量 角器固定在墙上，每次使橡皮筋伸长的长度相同，使粉笔头以不同的角 度射出，射出方向与水平方向的夹角θ可由量角器读出，记录粉笔头运 动的水平距离和射出角度　。 将图示的量 角器固定在墙上，每次使橡皮筋伸长的长度相同，使粉笔头以不同的角 度射出，射出方向与水平方向的夹角θ可由量角器读出，记录粉笔头运 动的水平距离和射出角度　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 $$第3章　能量的转化与守恒 第3节　能量转化的量度 第2课时　功率及其计算 1. 为了比较不同物体做功的快慢，必须同时考虑两个因素：一个是物 体做功的 　大小　；另一个是物体做功所用的 　时间　。我们把单 位 　时间　里完成的 　功　叫做功率。 2. 功率的计算公式： 　P＝　。 3. 功率的单位 （1） 国际单位制中，功率的单位是 　瓦特（或瓦）　。 （2） 单位换算：1千瓦＝ 　1000　瓦。 大小　 时间　 时间　 功　 P＝　 瓦特（或瓦）　 1000　 1. 科学中常用数学方法来表示某些量的关系。下列图像中能用涂色部 分面积表示某物理量的是（　B　） B 1 2 3 4 2. （2024·杭州上城期中）王小鹏同学听到考试预备铃响了，但考室在 四楼呀！他从一楼跑到四楼考室，所用时间为30s。他上楼过程克服自 身重力做功的功率最接近（　B　） A. 1500W B. 150W C. 15W D. 1.5W B 1 2 3 4 3. 如图甲所示为清代的手持消防水枪，它在消防灭火中发挥过一定作 用，其部分结构如图乙：枪身由内、外两个套筒组成，外筒底部是进水 口，内筒顶端是喷水口、底部有活塞。使用时将进水口浸没在水中，先 向上提内筒吸水，再向下压内筒喷水，如此反复。 第3题 1 2 3 4 【原理分析】 使用消防水枪吸水时，主要是利用了大气压。 【方案设计】 如图丙和丁是小丽设计的消防水枪进水口的两种结构， 合理的是 　丙　。 丙　 1 2 3 4 【尝试实践】 为了解消防水枪的使用效果，小丽和小科仿制了消防水 枪并进行演示，用30s将20kg水喷到15m高处，求此过程中消防水枪对水 做功的功率。（不计摩擦，g取10N/kg） 解：喷水时对水做的功W＝Gh＝mgh＝20kg×10N/kg×15m＝3000J； 对水做功的功率P＝＝＝100W 1 2 3 4 4. 如图所示为四旋翼无人机，其质量为1.2kg，下方悬挂着一个质量为 0.1kg的摄像机。在10s内该无人机从地面竖直上升了20m，然后边摄像 边斜向上飞行了30s，仪表盘上显示离地高度为36m。则：（g取 10N/kg） （1） 该无人机前10s对摄像机做了多少功？ 解：（1） 摄像机的重力G＝mg＝0.1kg×10N/kg＝ 1N，该无人机前10s对摄像机做的功W＝Gh＝ 1N×20m＝20J 第4题 1 2 3 4 （2） 整个过程中，无人机对摄像机做功的功率为多少？ 解：（2） 整个过程中，无人机对摄像机所做的功 W'＝Gh'＝1N×36m＝36J，无人机对摄像机做功的 功率P＝＝＝0.9W 第4题 1 2 3 4 1. 为了迎接体育中考，很多男生加强了引体向上的训练，如果想粗略 测量某同学引体向上运动的功率，那么下列物理量不需要测量的是 （　B　） A. 该同学的质量 B. 单杠的高度 C. 每次身体上升的高度 D. 做引体向上的时间 B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 2. （2024·杭州期中）跳绳是宁波市体育中考的选考项目之一，男生满 分为180次/分，女生满分为170次/分。某位男生在体育中考中跳了185 下，得了满分，则他的功率最接近于（　C　） A. 0.75W B. 7.5W C. 75W D. 750W C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 3. 如图甲所示，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做匀速直线运动，两次拉动木块得到的s－t图像分别是图乙中的图线①②。两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，两次拉力的功率分别是P1、P2，则（　A　） A A. F1＝F2，P1＞P2 B. F1＞F2，P1＞P2 C. F1＜F2，P1＝P2 D. F1＞F2，P1＝P2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 4. 一辆汽车在平直公路上行驶，速度最大可达120km/h，如果把汽车上 的发动机改装在一艘汽船上，发动机的功率恒定，汽船的最大速度可达 30km/h，那么汽车受到的阻力是汽船受到的阻力的（　B　） A. 4倍 B. C. 16倍 D. B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 5. 一端封闭的两个完全相同的玻璃管，如图所示，甲中装水，乙中装 食用油。两个完全相同的金属小球从O处静止释放，下落到P处，小球 在食用油中下落的时间更长。比较两小球从O处到P处的下落情况，则 两小球（　C　） A. 重力势能变化量不相同 B. 获得的动能相同 C. 在食用油中重力做功慢 D. 机械能不变 第5题 C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 6. 一架由碳纤维材料制造的小型无人机，其质量只有2kg，电动机的功 率为40W，则该无人机在5s内做功 　200　J，可匀速竖直上 升 　10　m。（g取10N/kg） 7. （2024·杭州拱墅校级段考）在学校开展的“制作太阳能动力小车” 的项目活动中，小红制作了如图所示的小车。测定的该小车的参数如 下：小车的质量为100g；小车以1m/s的最快速度行驶时，受到的阻力为 其重力的。当小车以最快速度沿直线匀速行驶时， 求：（g取10N/kg） 200　 10　 第7题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 （1） 小车行驶30s牵引力做的功。 解：（1） 小车的质量m＝100g＝0.1kg，小车的重力G ＝mg＝0.1kg×10N/kg＝1N；小车以最快速度沿直线匀 速行驶时，处于平衡状态，受到的阻力和牵引力是一对 平衡力，所以小车的牵引力F＝f＝G＝×1N＝ 0.1N，小车行驶的距离s＝vt＝1m/s×30s＝30m，牵引力 做的功W＝Fs＝0.1N×30m＝3J 第7题 （2） 牵引力做功的功率。 解：（2） 0.1W 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 8. 在某科技馆的展厅里，摆着一个叫做“最速降线”的展品，如图所 示：两个并排轨道的起点高度一样，终点高度也一样；一个是倾斜的直 轨道，另一个是向下弯曲的弧形轨道。将甲、乙两个完全相同的小球同 时分别从直轨道和弧形轨道的起点释放，弧形轨道上的乙球先到达终 点。若不计一切阻力，则关于两个小球从起点至终点的运动过程，下列 说法正确的是（　D　） 第8题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A. 乙球的重力势能先变小后变大 B. 甲球的机械能大于乙球的机械能 C. 重力对甲球做的功大于重力对乙球做的功 D. 重力对甲球做功的功率小于重力对乙球做功的功率 第8题 答案：D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 9. 老师上完功率的内容后，小红想测出自己从一楼到四楼的功率。现 有如下器材：A. 天平、B. 弹簧测力计、C. 台秤、D. 秒表、E. 电流 表、F. 电压表、G. 温度计、H. 皮尺。 （1） 请帮小红选择最合适的测量工具： 　CDH　（填字母）。 （2） 请帮她写出实验步骤并用物理量符号表示所测的物理量。 解：（2） ① 用台秤测出小红的质量m；② 用皮尺测出从一楼到四楼的 高度h；③ 用秒表测出小红从一楼到四楼所用的时间t；④ 利用公式P＝ ＝＝＝计算上楼的功率 CDH　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 （3） 请帮她设计一个用来记录实验数据的表格。 解：（3） 如表所示 小红的 质量m/kg 一楼到四楼的 高度h/m 一楼到四楼所 用的时间t/s 功率 P/W 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 10. 仰卧起坐（如图所示）是某校体育考核项目，女生满分是每分钟49 个。小敏同学欲测量自己仰卧起坐满分时的功率，查阅资料：假设其上 半身质量为全身的60％，每次仰卧起坐时下半身重心位置不变，上半身 重心约升高身高的。已知小敏同学质量为50kg，身高为1.6m，g取 10N/kg。根据资料和实际数据，求出她克服重力做功的平均功率。 第10题 解：98W 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 11. 风车是利用风力做功的装置。小亮制作了一架小风车，用如图所示 的实验装置，粗测风车在一定风速下做功的功率。 （1） 该装置是通过测量细线对 　回形针　做功的功率来测定风车做功 的功率。实验时，需要逐渐增加挂在细线下的回形针数量，直到细线恰 好缓慢匀速提升回形针为止，此时细线的拉力大小等于 　回形针的总重 力　。 回形针　 回形针的总重 力　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 （2） 需要测量的物理量及其符号是回形针的总重力G、回形针匀速上 升的 　高度h　和 　时间t　，则风车做功的功率P＝ 　　（用测量的 物理量符号表示）。 （3） 小亮用这种方法测量的风车做功的功率 　小于　（填“大 于”“小于”或“等于”）风车的实际功率。 高度h　 时间t　 　 小于　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 $$