内容正文:
PART FIVE
第五部分 九年级·上册
机械功和机械能
考点一 理解功的概念[b]。知道功的单位[a]。利用功的公式进行简单的计算[c]
知识考点聚焦
1. 物体在力的作用下 通过了一段距离,我们就说力对物体 。
2. 在科学中,把 与 的乘积叫做功,功的计算公式是 ,单位是 。
3. 我们把 的功叫有用功;并非我们需要但 的功叫额外功;有用功和额外功的总和叫 。把水桶从水井里提到地面上,提水桶的力做功;用力提着水桶沿水平路面向前走,提水桶的力 功;小孩用力提水桶时,桶没被提起来,小孩的提力 功。(后两空均选填“做”或“不做”)
沿力的方向
做功
力的大小
沿力的方向通过的距离
W=Fs
J
人因需要而做
不得不做
总功
不做
不做
考点二 说明功率的概念[b]。知道功率的单位[a]。运用功率公式进行简单计算[b]。
从能的转化来说明功率[b]
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1. 比较做功的快慢有三种方法:
(1)若做功相同,比较做功的时间,所用时间 ,做功越快;所用时间 ,做功越慢。
(2)若做功时间相同,比较做功的多少,做功 ,做功越快;做功 ,做功越慢。
(3)若做功的多少和所用时间都不相同,通过计算做功的多少与 之比进行比较。
2. 我们把物体在 所完成的功,叫做功率。功率的计算公式是 。
3. 在国际单位制中,功率的单位是 。另外,功率还常用 和 做单位。
越少
越多
越多
越少
做功所用的时间
单位时间
瓦
千瓦
兆瓦
考点三 识别动能、重力势能和弹性势能[a]。知道动能大小跟质量、速度的定性关
系[a]。知道重力势能大小跟质量、被举高的高度的定性关系[a]。举例说出
动能和势能的相互转化[a]。描述机械能守恒的含义[a]。利用机械能守恒解
释简单的现象[b]
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1. 动能是指物体由于运动而具有的能,其大小与物体的 和 有关。
2. 势能包含 和 两种。物体由于 而具有的能量叫做 势能,它与物体的 和 有关;物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做 势能。
质量
速度
重力势能
弹性势能
被举高
重力
质量
被举高的高度
弹性
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3. 如图32-1所示,在“探究物体动能与哪些因素有关”的实验中,将A、B、C三小球先后从同一斜面的hA、hB、hC高度处滚下(mA=mB<mC,hA=hC>hB),推动纸盒运动一段距离后静止。
图32-1
(1)要探究动能与质量的关系,我们要选择 两图来进行比较。
(2)从图中可以看出,A、B、C三个小球刚到达水平面时, 球的动能最大。
(3)比较甲、乙两图,可得出结论: 。
甲、丙
C
当物体的质量相同时,物体运动速度越大,其动能越大
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探究一 机械功和功率
例1 如图32-2所示,在水平地面上,小聪用力将箱子拉走了;小明用力推箱子,但箱子没有移走,下面关于做功的分析,正确的是 ( )
A. 小明用了力,他对箱子做了功
B. 小聪用力拉动箱子,她对箱子做了功
C. 在小聪拉箱子的过程中,箱子的重力做了功
D. 小明、小聪都没有对箱子做功
B
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例2 如图32-3所示,小宇对箱子施加水平推力,下列说法中错误的是 ( )
图32-3
A. 当推力为75 N时,箱子不动,此时推力等于地面对箱子的摩擦力
B. 当小宇增大推力时,箱子由静止开始运动,说明力可以改变物体的运动状态
C. 当推力为100 N时,箱子做匀速直线运动,地面对箱子的摩擦力为100 N
D. 箱子做匀速直线运动时,人对箱子的推力不做功
D
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例3 如图32-4甲所示,小明用弹簧测力计拉木块,使它先后两次沿水平木板匀速滑动相同的距离,图乙是他两次拉动同一木块得到的距离随时间变化的图像。下列说法正确的是 ( )
图32-4
A. 两次木块运动的速度相同
B. 木块第1次受到的摩擦力较大
C. 两次拉力对木块做的功一样多
D. 两次拉力对木块做功的功率一样大
【答案】C
【解析】由题意,两次拉动时木块均匀速滑动,受力平衡,拉力等于摩擦力,即两次的拉力相同。在相同拉力作用下,木块两次运动的距离相同,由W=Fs可知,拉力对木块两次所做的功一样多;从题图乙中可以看出第1次木块运动的速度较大,而木块所受的拉力不变,根据公式P=Fv可知,拉力第1次做功的功率大。
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例4 利用如图32-5所示的装置,工人用力F把重为100 N的物体以0. 2 m/s的速度匀速提升6 m。若不计绳重和摩擦,则这一过程中 ( )
图32-5
A. 拉力F的大小为50 N
B. 绳子自由端的速度为0. 4 m/s
C. 拉力F所做的功为600 J
D. 拉力F的功率为10 W
【答案】C
【解析】题图中使用的是定滑轮,不能省力,不计摩擦,拉力F=G=100 N,绳子自由端的速度与物体的速度相同,为0.2 m/s;拉力F所做的功W=Fs=100 N×6 m=600 J,功率P=Fv=100 N×0.2 m/s=20 W。
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探究二 机械能
【答案】C
【解析】由于存在阻力,男演员离开跳台时的机械能一定要大于乙处女演员的势能,才能使男演员的机械能除克服阻力外,仍能把b端的女演员弹上乙处。
例5 如图32-6所示是杂技演员演出时的过程示意图。男演员从甲处用力向上起跳,落下后踩在跷跷板的a端,能把站在b端的女演员弹上乙处。由于存在阻力,故 ( )
图32-6
A. 男演员的质量必须要大于女演员的质量
B. 甲处男演员的势能一定要大于乙处女演员的势能
C. 男演员离开跳台时的机械能一定大于乙处女演员的势能
D. 女演员弹起时的动能与她站在乙处时的机械能相等
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例6 如图32-7所示是蹦极运动的简化示意图,弹性绳一端固定在O点,另一端系住运动员,运动员从O点自由下落,到A点处弹性绳自然伸直。B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点,C点是蹦极运动员到达的最低点(忽略空气阻力),下列说法正确的是 ( )
图32-7
A. 从O点到C点运动员速度一直减小
B. 从O点到C点运动员的机械能一直在增大
C. 从O点到C点运动员的机械能一直在减小
D. 从O点到A点运动员的机械能不变
【答案】D
【解析】根据题意可知,从O点到B点的过程中,重力大于弹性绳对运动员的拉力,因此速度越来越大;从B点到C点的过程中,弹性绳对运动员的拉力大于重力,运动员的速度逐渐减小,到达C点时,速度为零;由于不计空气阻力,整个过程机械能守恒。
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例7 如图32-8所示,弹簧一端与小车相连,另一端固定在左侧的墙壁上,当小车放在粗糙的水平木板上。当小车位于A点时弹簧恰好为自然长度,用力压缩弹簧使小车到达B点;松手后,小车由位置B运动至位置C,在位置C时速度为零。则小车从位置B运动至位置C的过程中,速度达到最大值的位置在
(选填“A点”“A点的左侧”或“A点的右侧”),弹簧的弹性势能的变化情况是
(选填“减小”“先减小后增大”“先增大后减小”或“增大”);小车从位置B运动到速度达到最大值的过程中,弹簧的弹性势能转化成 。
图32-8
A点的左侧
先减小后增大
内能和小车的动能
P=
图32-2
$