内容正文:
第十章 功与能
01 思维导图
02 考点速记
考点一、功和功率
1. 区分功和功率
公式
单位
物理意义
功
(或)
焦耳(J)
做功的多少
功率
(或)
瓦特(W)
做功的快慢
2. 做功的两个必要条件:(1) 有力作用在物体上 ;(2) 沿力的方向有移动的距离 ;
3. 功的原理:使用任何机械都 不省功 ,对任何机械都适用。
4. 有用功:不利用机械设备,直接对物体做的功
5. 额外功:克服阻力或对机械设备克服重力做的功
6. 总功: 人或机械设备 拉了做的功,即 绳端 拉力做的功
考点二、滑轮、滑轮组的机械效率
1.竖直面上滑轮组
(1)总功、有用功和额外功
(2)效率问题
,
忽略绳重和摩擦,绳子自由端的拉力:,
滑轮组的机械效率:。
2. 水平面上的滑轮组
设绳子的拉力为F,物体被拉动的摩擦力为f,则克服摩擦力做的功为有用功,滑轮组匀速拉动物体时的机械效率:
考点三、动能、势能、机械能
1.动能
物体 由于运动 而具有的能,叫做动能;动能的大小与 质量 和 速度 有关。物体的速度越大,质量越大,则它的动能越大。
要点诠释:
(1)一切运动的物体都有动能。
(2)动能是“由于运动”这个原因而产生的,一定不要把它理解成“运动的物体具有的能量叫动能”。例如在空中飞行的飞机,不但有动能而且还具有其它形式的能量。
2.重力势能
物体由于 被举高 而具有的能,叫做重力势能;重力势能的大小与 质量 和 高度 有关。物体的质量越大,被举得越高,则它的重力势能越大。
要点诠释:
(1)一切被举高的物体都有重力势能。
(2)重力势能是“被举高”这个原因而产生的,一定不要把它理解成“被举高的物体具有的能量叫重力势能”。例如在空中飞行的飞机,不但有重力势能而且还具有其它形式的能量。
3.弹性势能
物体由于发生 弹性形变 而具有的能量,叫做弹性势能;弹性势能的大小与 弹性形变的程度 有关。
要点诠释:
(1)一切发生弹性形变的物体都有弹性势能 。
(2)弹性势能是“由于发生弹性形变”这个原因而产生的,一定不要把它理解成“发生弹性形变的物体具有的能量叫弹性势能”。
4.机械能
动能 、 重力势能 和 弹性势能 统称为机械能。
考点四、动能和势能之间的相互转化
1. 在一定的条件下,动能和重力势能之间可以相互转化。如将一块小石块,从低处抛向高处,再从高处下落的过程中,先是动能转化为重力势能后,后来又是重力势转化为动能。
2. 在一定的条件下,动能和弹性势能之间可以相互转化。如跳板跳水运动员,在起跳的过程中,压跳板是动能转化为弹性势能,跳板将运动员反弹起来是弹性势能转化为动能。
3. 机械能守恒:如果一个过程中,只有 动能和势能相互转化 ,机械能的总和就保持不变。这个规律叫做机械能守恒。
03 素养提升
易错点辨析
易混易错点1:功的计算
功的计算公式是W=Fs,它表示功等于作用在物体上的力跟物体在这个力的方向上通过的距离的乘积。在应用公式W=FS计算时,往往忽略公式中“F”和“s”的同时性。公式 W=Fs 中的F是使物体沿着力F的方向移动距离为s的过程中(同时),始终作用在物体上的力,其大小和方向是不变的。在分析物体运动过程中也容易忽略在力的作用下物体通过的微小距离,误认为力不做功。例如小孩踢足球过程中从脚与球接触开始,到脚离开球为止,小孩对球做了功。
易混易错点2:功率的大小比较与判断
功率的大小由做功的多少和做功时间的长短共同决定,在分析问题时,不能认为做功多功率就一定大,因为做功时间不确定;也不能认为做功时间短功率就一定大,因为做功多少不确定。在比较功率的大小时,如果做功的多少和时间的长短都不同时,要通过功率公式来进行比较。
易混易错点3:在解题时容易忽略机械效率的变化
对于同一机械,机械效率并不是固定不变的,它反映的是机械在某次做功过程中有用功跟总功的比值。同一机械在不同的做功过程中,提起的物重不同,机械效率往往不同。在解题时要注意下一问和上一问之间提升的物重是否发生变化,若提升的物重发生变化,则机械效率就要发生变化。计算时就不能再用原来的机械效率了。
易混易错点4:误认为机械效率与做功多少、快慢有关
机械效率与做功多少、功率大小没有必然的联系。机械效率越高,说明这个机械的性能越好,但这个机械做的功不一定多,也不一定快(功率不一定大)。
易混易错点5:在判断动能和势能的变化时,易忽略个别因素
影响动能大小的因素有物体的质量和物体运动的速度;影响重力势能大小的因素有物体的质量和物体被举高的高度。在判断动能和势能的变化时,要认真审读题意,同时分析所要研究的物体的质量、运动速度、高度是否发生变化,是变大还是变小,然后进一步判断动能和势能的大小变化。
易混易错点6:在判断动能和势能的变化时,易忽略个别因素
在能量转化的过程中,如果只有动能和势能相互转化,机械能的总和就保持不变。
通过以下两种方法判断机械能是否守恒:(1)物体在运动中,只有动能和势能相互转化的情况下,机械能守恒;若在动能和势能相互转化过程中,受到其他力作用(即重力、弹力以外的力的作用)会使机械能转化成其他形式的能,使机械能减小,或其他形式的能转化为机械能,使机械能增大。(2)在动能和势能相互转化过程中,通过机械能是否等于动能和势能的和来判断机械能是否改变。
错题纠正
【错题1】如图所示,力对物体做功的是( )
A.用力搬石头,搬而未动 B.货物在叉车的作用下水平移动
C.推着小车前进 D.手扶轮胎静止不动
【答案】C
【详解】A.用力搬石头但没有搬动,人给石头一个向上的力,石头没有向上移动距离,人对石头没有做功,故A不符合题意;
B.货物在叉车的作用下水平移动,叉车给货物一个向上的力,货物没有向上移动距离,叉车对货物没有做功,故B不符合题意;
C.推着小车向前运动了一段距离,施加了推力,并且小车在推力的方向上移动了距离,推力对小车做了功,故C符合题意;
D.手扶轮胎静止不动,手对轮胎有力的作用,但轮胎没有在力的方向上移动距离,所以手对轮胎没有做功,故D不符合题意。
故选C。
【错题2】如图所示,a、b、c三种情况下,用大小相同的力F使同一物体沿不同的轨迹移动了相同的距离s,对于三种情况下拉力F所做的功分析正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】由图可知,a、b、c三种情况下拉力的大小相同,a中力与物体运动方向垂直,即物体在力的方向上通过的距离为0,则此时拉力不做功;b中物体在力的方向上通过的距离为s,c中物体斜向上运动,则物体在力的方向上通过的距离要小于s,根据可知,在b中做的功大于在c,则有Wa<Wc<Wb,故ABC错误,D正确。
故选D。
【错题3】下列关于功和功率的说法正确的是( )
A.踢出去的足球在离开脚空中飞行的过程中,脚对足球做了功
B.作用在物体上的力越大,力做的功就越多
C.功率越大的机械,做功就越多
D.功率越大的机械,做功就越快
【答案】D
【详解】A.足球离开脚,足球不再受到脚的踢力作用,足球由于惯性继续运动,脚对足球没有做功,故A错误;
B.机械做功的多少与力的大小和物体在这个力的方向上移动的距离有关,不知道物体在这个力的方向上移动的距离,无法确定做功的多少,故B错误;
C.物体在单位时间完成的功叫功率,功率与做功的多少和时间的长短两个物理量有关,只知道一个物理量,无法确定功率的大小,故C错误;
D.功率是比较做功快慢的物理量,功率大的机械一定比功率小的机械做功快,故D正确。
故选D。
【错题4】如图甲所示,重8N的铁块吸附在竖直放置且足够长的磁性平板上,在竖直向上拉力F的作用下铁块沿直线竖直向上运动。铁块运动过程中速度v的大小随时间t变化的图像如图乙所示。若铁块受到的摩擦力为2N,下列说法错误的是( )
A.在0-2s内铁块做匀速运动 B.在2-6s内铁块经过的路程为12m
C.在2-6s内拉力F做的功为120J D.在2-6s内拉力F的功率是30W
【答案】A
【详解】A.由图乙可知,在0~2s中,速度越来越大,做加速运动,故A错误,符合题意;
B.在2~6s内铁块的速度是3m/s,运动的时间为
在2~6s内铁块经过的路程为
故B正确,不符合题意;
C.由于铁块在2~6s内做匀速直线运动,铁块在竖直方向上受到了向下的重力、向下摩擦力和向上的拉力F,故拉力F的大小为,拉力F做的功为
故C正确,不符合题意;
D.在2~6s内拉力F的功率是
故D正确,不符合题意。
故选A。
【错题5】质量为45kg的某同学在跳绳时重心高度随时间变化的关系如图所示。根据图像可估算出该同学每分钟跳绳的次数是 次,克服重力做功的平均功率为 W。(g取10N/kg)
【答案】 180 81
【详解】[1]由图像可知,每跳一次加上停顿的时间是,故一分钟可以跳的次数为
[2]根据题意,该同学的重力为
由功率的公式可得克服重力做功的平均功率为
【错题6】荡秋千时的能量转化过程可以简化为小球摆动时的能量转化过程,如图所示,小球从A点向B点运动过程中,重力势能转化为 能,小球从B点向C点运动过程中, 。(不计空气阻力)
【答案】 动 动能转化为重力势能
【详解】[1]小球从A点向B点运动过程中,高度降低,重力势能减小,速度变大,动能变大,重力势能转化为动能。
[2]小球从B点向C点运动过程中,高度变高,速度变小,故动能变小,重力势能变大,故是动能转化为重力势能。
【错题7】如图所示,置于光滑水平桌面上一小球被弹出后,经过A点运动到B点,落到地面后弹起,图中虚线为小球的运动轨迹,C、E是同一高度的两点。则小球 ( )
A.从A点到B点的过程中速度增大 B.在C点速度大于在E点速度
C.从C点到D点动能转化为重力势能 D.在C点的机械能等于E点的机械能
【答案】B
【详解】A.因为水平桌面光滑,所以小球从A点到B点的过程中水平方向不受摩擦力,合力为0,所以小球将做匀速直线运动,故A错误;
BCD.由图可知,小球被弹起的最大高度在减小,说明小球运动过程中受到阻力,机械能有一部分转化为内能,机械能减小,在C点的机械能大于E点的机械能,因为C、E是同一高度的两点所以小球在这两点的重力势能相等,因此在C点动能大于在E点动能,即在C点速度大于在E点速度,从C点到D点,重力势能主要转化为动能,故B正确,CD错误。
故选B。
【错题8】工人用如图甲所示的滑轮组运送建材上楼,每次运送量不定。滑轮组的机械效率随建材重量变化的图象如图乙所示,钢绳和滑轮的摩擦力及绳重均可以忽略不计。则:
(1)若工人在1min内将建材匀速竖直向上提升了12m,作用在钢绳上的拉力为200N,求拉力所做的功是多少;拉力的功率是多少;
(2)若某次运送建材的质量为60kg,求滑轮组的机械效率是多少?
【答案】(1)4800J,
(2)
【详解】(1)甲图可知,则绳子自由端移动的距离
拉力做的功
拉力的功率
(2)由乙图象可知,当重物时,,由
可得,此时拉力为
滑轮和钢绳的摩擦力及绳重忽略不计,因为拉力,所以动滑轮的重力
建材的重力
送建材的质量为,则滑轮组的机械效率为
举一反三
【变式1】如图所示的四幅图是小明同学提包回家的情景,他提包的力做功的是( )
A.将包从地上提起 B.提包站着不动 C.站在向前行驶的车上 D.平直的路上行走
【答案】A
【详解】A.将包从地上提起,包在重力方向上移动距离,此时重力做了功,故A符合题意;
B.提包站着不动,包在重力作用下,没有移动,此时重力不做功,故B不符合题意;
CD.站在向前行驶的车上、平直的路上行走,包的运动方向与重力方向垂直,重力不做功,故CD不符合题意。
故选A。
【变式2】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面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移动相同的距离s(如图所示),该力在这三个过程中所做的功分别为、、,关于它们之间的大小关系是 。
【答案】
【详解】一个人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W1、W2、W3,三个功的大小都等于W=Fs;即W1=W2=W3
【变式3】一个质量为50kg的人,在10s内连续向上跳12个台阶,已知每个台阶的高度为0.2m,则这个人在这段时间内的功率是 W。(g取10N/kg)
【答案】120
【详解】做的功为
则这个人在这段时间内的功率为
【变式4】如图所示,光滑弧形轨道AOB与粗糙斜面BC相连,钢球自C点由静止释放,经过最低点O,然后到达另一侧与B等高点A。从C到B点过程中, 能转化为动能;重力势能变化量 动能变化量(选填“>”“<”或“=”)。整个运动过程从C点到A点钢球机械能变化情况 。
【答案】 重力势 > 先变小后不变
【详解】[1]动能与物体的质量和速度有关;重力势能与物体的质量和高度有关。钢球从C点到B点的过程中,质量不变,高度变小,速度变大,故钢球的重力势能变小,动能变大,则该过程中重力势能转化为动能。
[2]钢球从C到B的过程中,由于斜面粗糙,钢球受摩擦力的作用,需要克服摩擦力做功,一部分机械能转化为其他形式的能,所以钢球的机械能变小,故重力势能变化量大于动能变化量。
[3]钢球从C 到B的过程中,由于克服摩擦力做功,机械能减小;从B到A的过程中,弧形轨道AOB光滑,只有动能和重力势能的相互转化,机械能不变。所以整个运动过程机械能变化情况是先变小后不变。
【变式5】“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示,将弹性轻绳的上端固定在O点,拉长后将下端固定在体验者的身上,并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环,体验者从A点由静止释放,像火箭一样被“竖直发射”,经过B点时轻绳的弹力等于人的重力,最高能到达C点。对此过程,下列描述正确的是( )
A.弹性绳的弹性势能在B点时最大
B.人从B到C的过程中,动能一直减少
C.人从A到B的过程中,动能先增加后减少
D.人从A到C的过程中,重力势能增加,动能一直减少
【答案】B
【详解】A.扣环打开前,弹性绳的弹性形变程度最大,弹性势能最大,经过B点时轻绳的弹力等于人的重力,在B点时速度最快,弹性形变不是最大,弹性势能不是最大,故A错误;
B.B点时弹性轻绳对人的弹力等于人的重力,速度最大,人从B到C的过程中,质量不变,高度增大,重力势能增大,速度减小,动能减小,故B正确;
C.人从A到B的过程中,质量不变,高度增大,重力势能增大,速度增大,动能增大,故C错误;
D.人从A到C的过程中,质量不变,高度增大,重力势能增加;AB段速度逐渐变大,动能逐渐变大;BC段速度逐渐变小,动能逐渐变小,故D错误。
故选B。
【变式6】如图,小明用滑雪板滑雪,从点C处由静止滑下,经过B点到达最低点O,然后到达另一侧与B点等高的点A时刚好速度为零。则由C 到B点过程中, 能转化为动能,从C到A点的过程中,机械能的总量 (选填“变大”、“变小”或“不变”)
【答案】 重力势能 变小
【详解】[1]由C 到B点过程中,高度变小,重力势能变小,速度变大,动能变大,故重力势能转化为动能。
[2]从C点到A点的过程中,运动员需要克服阻力做功,机械能减小。
【变式7】用图甲的装置匀速拉动同一物体G,滑轮组的机械效率与动滑轮的重的关系如图乙。不计绳重及摩擦,则( )
A.被提升的物体重2N
B.当时,动滑轮重为3N
C.动滑轮越重,滑轮组的机械效率越大
D.物体被提升2m时,A点对应的拉力做功8J
【答案】D
【详解】A.根据图像可知,当动滑轮重为1N时,滑轮组的机械效率为75%,忽略绳重和摩擦根据
得
故A不符合题意;
B.当
时,得
解得,因为匀速拉动同一物体,物体的重不变为G=3N,所以动滑轮重为
故B不符合题意;
C.根据图乙可知,被提升物体所受的重力相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低,故C不符合题意;
D.拉力端移动的距离
A点机械效率为75%时,根据
得
拉力做功
故D符合题意。
故选D。
04 单元小结
1. 功
(1)考点:做功的两个必要因素;功的计算公式W = Fs;不做功的三种情况。
(2)题型:选择题常考查对做功概念的理解,判断某个力是否做功;计算题则要求根据具体情景计算力所做的功,如已知力和在力的方向上移动的距离,求功的大小。
2. 功率
(1)考点:功率的概念、定义式及推导式P = Fv;平均功率和瞬时功率的计算。
(2)题型:选择题会考查对功率概念的理解,以及功率与速度关系的应用;计算题常结合物体的运动情况,计算功率大小,或根据功率、速度等条件,求解力的大小。
3. 机械能(动能、势能、机械能守恒)
(1)考点:动能和势能的概念、影响因素;机械能守恒的条件;动能和势能的相互转化。
(2)题型:选择题常考查对动能、势能概念的理解,判断物体动能、势能的变化情况;填空题可能会让学生根据物体的运动状态,分析机械能的转化情况;计算题有时会结合机械能守恒定律,求解物体的速度、高度等物理量。
4. 功能关系
(1)考点:功是能量转化的量度,重力做功与重力势能变化的关系,弹力做功与弹性势能变化的关系,合力做功与动能变化的关系。
(2)题型:选择题、填空题常考查对功能关系的理解,分析能量的转化情况;计算题可能会通过功能关系,求解力做的功或能量的变化量。
5. 水能和风能的利用
(1)考点:水能和风能的能量转化过程,水电站和风力发电站的工作原理。
(2)题型:选择题、填空题会考查对水能、风能利用的基本原理的了解,如在水能发电中,水位差与重力势能的关系,以及风力发电中,风能如何转化为电能等。
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第十章 功与能
01 思维导图
02 考点速记
考点一、功和功率
1. 区分功和功率
公式
单位
物理意义
功
(或)
焦耳(J)
做功的多少
功率
(或)
瓦特(W)
做功的快慢
2. 做功的两个必要条件:(1) 有力作用在物体上 ;(2) 沿力的方向有移动的距离 ;
3. 功的原理:使用任何机械都 不省功 ,对任何机械都适用。
4. 有用功:不利用机械设备,直接对物体做的功
5. 额外功:克服阻力或对机械设备克服重力做的功
6. 总功: 人或机械设备 拉了做的功,即 绳端 拉力做的功
考点二、滑轮、滑轮组的机械效率
1.竖直面上滑轮组
(1)总功、有用功和额外功
(2)效率问题
,
忽略绳重和摩擦,绳子自由端的拉力:,
滑轮组的机械效率:。
2. 水平面上的滑轮组
设绳子的拉力为F,物体被拉动的摩擦力为f,则克服摩擦力做的功为有用功,滑轮组匀速拉动物体时的机械效率:
考点三、动能、势能、机械能
1.动能
物体 由于运动 而具有的能,叫做动能;动能的大小与 质量 和 速度 有关。物体的速度越大,质量越大,则它的动能越大。
要点诠释:
(1)一切运动的物体都有动能。
(2)动能是“由于运动”这个原因而产生的,一定不要把它理解成“运动的物体具有的能量叫动能”。例如在空中飞行的飞机,不但有动能而且还具有其它形式的能量。
2.重力势能
物体由于 被举高 而具有的能,叫做重力势能;重力势能的大小与 质量 和 高度 有关。物体的质量越大,被举得越高,则它的重力势能越大。
要点诠释:
(1)一切被举高的物体都有重力势能。
(2)重力势能是“被举高”这个原因而产生的,一定不要把它理解成“被举高的物体具有的能量叫重力势能”。例如在空中飞行的飞机,不但有重力势能而且还具有其它形式的能量。
3.弹性势能
物体由于发生 弹性形变 而具有的能量,叫做弹性势能;弹性势能的大小与 弹性形变的程度 有关。
要点诠释:
(1)一切发生弹性形变的物体都有弹性势能 。
(2)弹性势能是“由于发生弹性形变”这个原因而产生的,一定不要把它理解成“发生弹性形变的物体具有的能量叫弹性势能”。
4.机械能
动能 、 重力势能 和 弹性势能 统称为机械能。
考点四、动能和势能之间的相互转化
1. 在一定的条件下,动能和重力势能之间可以相互转化。如将一块小石块,从低处抛向高处,再从高处下落的过程中,先是动能转化为重力势能后,后来又是重力势转化为动能。
2. 在一定的条件下,动能和弹性势能之间可以相互转化。如跳板跳水运动员,在起跳的过程中,压跳板是动能转化为弹性势能,跳板将运动员反弹起来是弹性势能转化为动能。
3. 机械能守恒:如果一个过程中,只有 动能和势能相互转化 ,机械能的总和就保持不变。这个规律叫做机械能守恒。
03 素养提升
易错点辨析
易混易错点1:功的计算
功的计算公式是W=Fs,它表示功等于作用在物体上的力跟物体在这个力的方向上通过的距离的乘积。在应用公式W=FS计算时,往往忽略公式中“F”和“s”的同时性。公式 W=Fs 中的F是使物体沿着力F的方向移动距离为s的过程中(同时),始终作用在物体上的力,其大小和方向是不变的。在分析物体运动过程中也容易忽略在力的作用下物体通过的微小距离,误认为力不做功。例如小孩踢足球过程中从脚与球接触开始,到脚离开球为止,小孩对球做了功。
易混易错点2:功率的大小比较与判断
功率的大小由做功的多少和做功时间的长短共同决定,在分析问题时,不能认为做功多功率就一定大,因为做功时间不确定;也不能认为做功时间短功率就一定大,因为做功多少不确定。在比较功率的大小时,如果做功的多少和时间的长短都不同时,要通过功率公式来进行比较。
易混易错点3:在解题时容易忽略机械效率的变化
对于同一机械,机械效率并不是固定不变的,它反映的是机械在某次做功过程中有用功跟总功的比值。同一机械在不同的做功过程中,提起的物重不同,机械效率往往不同。在解题时要注意下一问和上一问之间提升的物重是否发生变化,若提升的物重发生变化,则机械效率就要发生变化。计算时就不能再用原来的机械效率了。
易混易错点4:误认为机械效率与做功多少、快慢有关
机械效率与做功多少、功率大小没有必然的联系。机械效率越高,说明这个机械的性能越好,但这个机械做的功不一定多,也不一定快(功率不一定大)。
易混易错点5:在判断动能和势能的变化时,易忽略个别因素
影响动能大小的因素有物体的质量和物体运动的速度;影响重力势能大小的因素有物体的质量和物体被举高的高度。在判断动能和势能的变化时,要认真审读题意,同时分析所要研究的物体的质量、运动速度、高度是否发生变化,是变大还是变小,然后进一步判断动能和势能的大小变化。
易混易错点6:在判断动能和势能的变化时,易忽略个别因素
在能量转化的过程中,如果只有动能和势能相互转化,机械能的总和就保持不变。
通过以下两种方法判断机械能是否守恒:(1)物体在运动中,只有动能和势能相互转化的情况下,机械能守恒;若在动能和势能相互转化过程中,受到其他力作用(即重力、弹力以外的力的作用)会使机械能转化成其他形式的能,使机械能减小,或其他形式的能转化为机械能,使机械能增大。(2)在动能和势能相互转化过程中,通过机械能是否等于动能和势能的和来判断机械能是否改变。
错题纠正
【错题1】如图所示,力对物体做功的是( )
A.用力搬石头,搬而未动 B.货物在叉车的作用下水平移动
C.推着小车前进 D.手扶轮胎静止不动
【错题2】如图所示,a、b、c三种情况下,用大小相同的力F使同一物体沿不同的轨迹移动了相同的距离s,对于三种情况下拉力F所做的功分析正确的是( )
A. B.
C. D.
【错题3】下列关于功和功率的说法正确的是( )
A.踢出去的足球在离开脚空中飞行的过程中,脚对足球做了功
B.作用在物体上的力越大,力做的功就越多
C.功率越大的机械,做功就越多
D.功率越大的机械,做功就越快
【错题4】如图甲所示,重8N的铁块吸附在竖直放置且足够长的磁性平板上,在竖直向上拉力F的作用下铁块沿直线竖直向上运动。铁块运动过程中速度v的大小随时间t变化的图像如图乙所示。若铁块受到的摩擦力为2N,下列说法错误的是( )
A.在0-2s内铁块做匀速运动 B.在2-6s内铁块经过的路程为12m
C.在2-6s内拉力F做的功为120J D.在2-6s内拉力F的功率是30W
【错题5】质量为45kg的某同学在跳绳时重心高度随时间变化的关系如图所示。根据图像可估算出该同学每分钟跳绳的次数是 次,克服重力做功的平均功率为 W。(g取10N/kg)
【错题6】荡秋千时的能量转化过程可以简化为小球摆动时的能量转化过程,如图所示,小球从A点向B点运动过程中,重力势能转化为 能,小球从B点向C点运动过程中, 。(不计空气阻力)
【错题7】如图所示,置于光滑水平桌面上一小球被弹出后,经过A点运动到B点,落到地面后弹起,图中虚线为小球的运动轨迹,C、E是同一高度的两点。则小球 ( )
A.从A点到B点的过程中速度增大 B.在C点速度大于在E点速度
C.从C点到D点动能转化为重力势能 D.在C点的机械能等于E点的机械能
【错题8】工人用如图甲所示的滑轮组运送建材上楼,每次运送量不定。滑轮组的机械效率随建材重量变化的图象如图乙所示,钢绳和滑轮的摩擦力及绳重均可以忽略不计。则:
(1)若工人在1min内将建材匀速竖直向上提升了12m,作用在钢绳上的拉力为200N,求拉力所做的功是多少;拉力的功率是多少;
(2)若某次运送建材的质量为60kg,求滑轮组的机械效率是多少?
举一反三
【变式1】如图所示的四幅图是小明同学提包回家的情景,他提包的力做功的是( )
A.将包从地上提起 B.提包站着不动 C.站在向前行驶的车上 D.平直的路上行走
【变式2】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面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移动相同的距离s(如图所示),该力在这三个过程中所做的功分别为、、,关于它们之间的大小关系是 。
【变式3】一个质量为50kg的人,在10s内连续向上跳12个台阶,已知每个台阶的高度为0.2m,则这个人在这段时间内的功率是 W。(g取10N/kg)
【变式4】如图所示,光滑弧形轨道AOB与粗糙斜面BC相连,钢球自C点由静止释放,经过最低点O,然后到达另一侧与B等高点A。从C到B点过程中, 能转化为动能;重力势能变化量 动能变化量(选填“>”“<”或“=”)。整个运动过程从C点到A点钢球机械能变化情况 。
【变式5】“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示,将弹性轻绳的上端固定在O点,拉长后将下端固定在体验者的身上,并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环,体验者从A点由静止释放,像火箭一样被“竖直发射”,经过B点时轻绳的弹力等于人的重力,最高能到达C点。对此过程,下列描述正确的是( )
A.弹性绳的弹性势能在B点时最大
B.人从B到C的过程中,动能一直减少
C.人从A到B的过程中,动能先增加后减少
D.人从A到C的过程中,重力势能增加,动能一直减少
【变式6】如图,小明用滑雪板滑雪,从点C处由静止滑下,经过B点到达最低点O,然后到达另一侧与B点等高的点A时刚好速度为零。则由C 到B点过程中, 能转化为动能,从C到A点的过程中,机械能的总量 (选填“变大”、“变小”或“不变”)
【变式7】用图甲的装置匀速拉动同一物体G,滑轮组的机械效率与动滑轮的重的关系如图乙。不计绳重及摩擦,则( )
A.被提升的物体重2N
B.当时,动滑轮重为3N
C.动滑轮越重,滑轮组的机械效率越大
D.物体被提升2m时,A点对应的拉力做功8J
04 单元小结
1. 功
(1)考点:做功的两个必要因素;功的计算公式W = Fs;不做功的三种情况。
(2)题型:选择题常考查对做功概念的理解,判断某个力是否做功;计算题则要求根据具体情景计算力所做的功,如已知力和在力的方向上移动的距离,求功的大小。
2. 功率
(1)考点:功率的概念、定义式及推导式P = Fv;平均功率和瞬时功率的计算。
(2)题型:选择题会考查对功率概念的理解,以及功率与速度关系的应用;计算题常结合物体的运动情况,计算功率大小,或根据功率、速度等条件,求解力的大小。
3. 机械能(动能、势能、机械能守恒)
(1)考点:动能和势能的概念、影响因素;机械能守恒的条件;动能和势能的相互转化。
(2)题型:选择题常考查对动能、势能概念的理解,判断物体动能、势能的变化情况;填空题可能会让学生根据物体的运动状态,分析机械能的转化情况;计算题有时会结合机械能守恒定律,求解物体的速度、高度等物理量。
4. 功能关系
(1)考点:功是能量转化的量度,重力做功与重力势能变化的关系,弹力做功与弹性势能变化的关系,合力做功与动能变化的关系。
(2)题型:选择题、填空题常考查对功能关系的理解,分析能量的转化情况;计算题可能会通过功能关系,求解力做的功或能量的变化量。
5. 水能和风能的利用
(1)考点:水能和风能的能量转化过程,水电站和风力发电站的工作原理。
(2)题型:选择题、填空题会考查对水能、风能利用的基本原理的了解,如在水能发电中,水位差与重力势能的关系,以及风力发电中,风能如何转化为电能等。
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