内容正文:
第14讲 功和机械能
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核心考点 1
功
1.(1)做功的两个必要因素:一是作用在物体上的______;二是物体在力的方向上移动的________。
(2)计算公式:________,国际单位制中功的单位是__________。
2.三种不做功的情况:(1)有力无________;(2)有距离无______;(3)力与距离________。
力
距离
W=Fs
焦耳(J)
距离
力
垂直
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【例1】 如图所示的情境中,对物体不做功的是( )
A.图甲:用力搬石头,没有搬动
B.图乙:将重物从地面拉到高处
C.图丙:推车向前运动
D.图丁:挺举杠铃的过程
A
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【练1】 如图是张凯同学在家提水劳动的情景。张凯提着桶在水平路面上走,水桶重力______(选填“有”或“没有”)做功。他用100J的功把水桶匀速向上提0.5m,水桶总重__________N。
没有
200
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核心考点 2
功率
1.功率:______与________________之比叫做功率,它是表示做功________的物理量。
功
做功所用时间
快慢
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【例2】 (2024襄阳模拟)如图所示,是小学生小英和爸爸回家上楼的场景。他们从地面开始走楼梯回到家里用时一样多,则他们( )
A.做的功一样多
B.小英的功率大一些
C.爸爸的功率大一些
D.小英做功快一些
C
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【练2】 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直线运动,两次拉动木块得到的s-t、v-t图像分别如图乙、丙所示,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为P1、P2。则F1______F2,P1______P2。(均选填“>”“=”或“<”)
=
<
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核心考点 3
功和功率计算
根据题目条件选择合适的公式计算,注意统一单位。
【例3】 (2024赤峰)某老旧小区改造工地,工人用起重机将重1.2×104N的施工材料匀速吊上6m高工作台,用了10s。起重机对施工材料做功___________J,做功的功率是__________W。
7.2×104
7.2×103
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【练3】 (2023德阳)无人机在现在的生产生活中有着广泛的应用。如图所示是一款新型智能航拍无人机,机身总质量2kg,小李操作该无人机先以1.2m/s的速度沿竖直方向匀速上升48m,接着又以2m/s的速度沿水平方向匀速飞行80m,无人机在上升过程中需要克服重力做功__________J,在整个飞行过程中克服重力做功的功率为________W。
960
12
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核心考点 4
机械能
能量:一个物体能够做功,就说这个物体具有______________,它是表示物体做功本领大小的物理量,其单位与功的单位相同,也是____________。
1.动能:物体由于运动而具有的能叫________,其大小与物体的________和____________有关,一切运动的物体都具有动能。
2.重力势能:物体由于被举高而具有的能叫____________,其大小与物体的________和______________有关。
3.弹性势能:物体由于发生____________而具有的能叫弹性势能,同一物体发生____________越大,具有的弹性势能越大。
能量(简称能)
焦(J)
动能
质量
运动速度
重力势能
质量
被举的高度
弹性形变
弹性形变
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【例4】 (2024长沙)2024年5月3日,长征五号遥八运载火箭搭载嫦娥六号探测器成功发射,开启了人类月背取样的旅程。如图,嫦娥六号加速升空的过程中( )
A.重力势能和动能都增大
B.重力势能和动能都减小
C.重力势能减小,动能增大
D.重力势能增大,动能减小
A
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【练4】 在抗震救灾中,要空投救灾物资。物资在加速下落的过程中( )
A.动能不变,重力势能变小 B.动能不变,重力势能不变
C.动能变大,重力势能变小 D.动能变小,重力势能变小
C
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核心考点 5
机械能及转化
1.机械能:______能和______能统称为机械能。
2.机械能守恒定律:动能和势能可以相互转化,若只有动能和势能之间的转化(不计各种阻力),机械能的总量________。机械能守恒定律是有条件的,能量守恒定律是无条件的。
动
势
不变
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【例5】 如图所示的摩天轮是武汉的一个地标建筑一“东湖之眼”,直径达49.9米,有28个座舱,游客可以通过它看到东湖的别样之美。若小明随座舱在竖直平面内匀速转动,则下列说法正确的是( )
A.以座椅为参照物,小明是运动的
B.从最高点转动到最低点的过程中,小明的重力势能变大
C.从最高点转动到最低点的过程中,小明的动能变大
D.从最低点转动到最高点的过程中,小明的机械能变大
D
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【练5】 (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
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1.如图所示的四种情景中,人对物体做功的是( )
A.甲:提着滑板在水平路面上前行
B.乙:人拉车,而车未动
C.丙:推着独轮车向前运动了一段距离
D.丁:举着杠铃静止不动
C
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2.(2024常州)起重机将1000N的重物先竖直向上匀速提升3m,再悬停6s,起重机对重物做功情况是( )
A.提升过程做了功,悬停过程做了功
B.提升过程不做功,悬停过程不做功
C.提升过程不做功,悬停过程做了功
D.提升过程做了功,悬停过程不做功
D
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3.(2023武汉)电动叉车托着质量为100kg的货物,在5s内沿着水平方向行驶10m,如图甲所示;接着在10s内把货物匀速竖直提升1m,如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.叉车水平行驶过程中,克服货物的重力做功为1×104J
B.叉车提升货物过程中,克服货物的重力做功为1×103J
C.叉车水平行驶过程中,叉车的重力势能转化为货物的动能
D.叉车提升货物过程中,货物的动能转化为货物的重力势能
B
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4.(2024自贡)如图所示,很多同学都玩过荡秋千,下列说法正确的是( )
A.秋千荡到最低点时只有动能
B.秋千荡到最高点时有重力势能和动能
C.从最低点荡到最高点的过程中重力势能转化为动能
D.从最高点荡到最低点的过程中动能增大,重力势能减少
D
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5.如图所示,蹦床运动逐渐进入了大众生活。下列有关对蹦床者的分析,正确的是( )
A.下落到与蹦床接触的瞬间时,动能最大
B.被蹦床弹起的过程中,弹性势能转化为重力势能
C.从接触蹦床到下落至最低处的过程中,弹性势能转化为动能
D.在空中上升过程中,动能转化为重力势能
D
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6.(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,最终静止下来。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
C
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7.在一个罐子的盖和底各开两个小洞,将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中,橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定(如图所示)。罐子从不太陡的斜面顶放手后,先沿斜面加速滚下,而后减速停止,最后又向上滚回到斜面。下列说法正确的是( )
A.加速滚下的过程中,重力势能全部转化为动能
B.加速滚下的过程中,弹性势能转化为动能
C.沿斜面向上滚动的过程中,弹性势能减小
D.沿斜面向上滚动的过程中,动能转化成重力势能
C
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8.如图所示,网球比赛中,选手用力击球,球拍因网线形变而具有了__________能,之后球拍把网球弹出的过程中弹性势能________(选填“增大”“减小”或“不变”),此时网球______(选填“有”或“没有”)重力势能。
弹性势
减小
有
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9.某段道路的交通标志牌如图所示。小型客车最高行驶速度不得超过100km/h;大型客车、载货汽车最高行驶速度不得超过80km/h。对机动车的最高行驶速度进行限制主要是由于动能的大小跟物体的________有关;而在同样的道路上,对不同车型设定不一样的最高行驶速度主要是由于动能的大小跟物体的________有关。
速度
质量
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专题 探究物体的动能跟哪些因素有关
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实验突破
动能影响因素
1.实验方法:
(1)控制变量法的应用
①控制小球质量不变,改变小球运动速度,探究______________的关系;
②控制小球运动速度不变,改变小球的质量,探究____________的关系。
(2)转换法的应用:实验中通过观察________________________,判断小球的动能的大小。
动能与速度
动能与质量
木块被撞击后移动的距离
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2.选择同一个小球进行实验的目的:____________________。
3.让不同小球从斜面的同一高度静止释放的目的:___________ _______________________。
控制小球的质量相同
控制小球到达斜面底部的速度相同
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【例】 (2024陕西)如图,在“探究动能大小与哪些因素有关”的实验中,将质量相同的小球从同一斜面的不同高度由静止释放,比较纸盒被推动的距离可知:质量相同的物体,速度越大,动能越______。如果要探究动能大小与物体质量的关系,应该将质量不同的小球从同一斜面的________(选填“相同”或“不同”)高度由静止释放,比较纸盒被推动的距离。
大
相同
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【练】 (2024湖北模拟)在探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验中,小红用到的实验器材有:小车、钩码、带斜面的长木板和木块等。
(1)让小车A从斜面上的某一高度由静止开始滑下,碰到水平面上的木块B,木块B将被推出一段距离,在同样的水平面上,木块B被推得越远,说明小车A对木块B做的功越多,小车到达水平面时的________就越大。
动能
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(2)分析甲、乙两图的实验现象,可以初步得到的结论是:在________相同时,________越大,物体的动能越大。
(3)小车A从斜面上滑下,到达水平面上仍能继续向前运动,作出图乙中木块B运动到C处时,木块B对水平面的摩擦力的示意图。
答案:
质量
速度
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【补充设问】
(4)实验中,如果所用的水平面绝对光滑并且足够长,本实验将不能完成探究,原因是____________________________________ ________________________________________。
(5)让同一小车沿同一斜面的同一高度由静止开始向下运动,到达毛巾、棉布、玻璃三种不同水平面上继续向前运动直到停止,在水平面运动的整个过程中,克服摩擦力做的功________(选填“相等”或“不相等”)。小车在玻璃、毛巾表面克服阻力做功的功率分别是P1、P2,则P1______(选填“>”“=”或“<”)P2。
木块将一直做匀速直线运动,无法比较其距离的大小,也就无法比较其动能的大小
相等
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2.公式P=______,还可以推导出公式P===Fv(适用于物体在力F作用下以速度v做匀速直线运动的计算),由公式可知:当功率一定时,减小速度,可以增大牵引力,如汽车上坡等。
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