資源簡介 一、動能與探究影響動能大小的因素物體由于運動而具有的能叫動能,影響動能的因素是物體的質量和速度。質量相同時,速度越大的物體具有的動能越大;速度相同時,質量越大的物體具有的動能越大。探究決定動能大小的因素:實驗題眼突破:①實驗探究對象是小球。②轉換法的應用:物體的動能大小是通過木塊移動距離大小來反映的。③選擇同一小球進行實驗的目的是便于控制小球的質量相同。④讓不同的小球從斜面的同一高度釋放,目的是讓小球到達斜面底部的初速度相同。⑤控制變量法的應用:a.控制速度一定,探究動能與質量的關系;b.控制質量一定,探究動能與速度的關系。⑥如本實驗中水平面絕對光滑,本實驗將不能達到實驗目的,原因是小車將一直勻速直線運動下去。⑦注意:實驗中要保持小球的運動路線與木塊的中心在同一條直線上。⑧實驗結論:動能的大小與物體的質量與運動速度有關,質量越大,運動速度越大,動能越大。【注意】1.物體具有能,但不一定要做功。2.動能和重力勢能的大小及其影響因素可分別用公式E動=mv2/2和E勢=Gh=mgh來幫助理解,但這兩個公式不要求計算。二、重力勢能與探究影響重力勢能大小的因素物體由于被舉高而具有的能叫重力勢能,影響重力勢能的因素是物體的質量和高度。質量相同時,高度越大的物體重力勢能越大;高度相同時,質量越大的物體重力勢能越大。探究決定重力勢能大小的因素:實驗題眼突破:①實驗探究對象是小球。②轉換法的應用:物體的重力勢能大小是通過鉛球下落陷入沙坑的深度來反映的。③選擇同一小球進行實驗的目的是便于控制小球的質量相同。④讓不同的小球從同一高度釋放。⑤控制變量法的應用:a.控制高度一定,探究重力勢能與質量的關系;b.控制質量一定,探究重力勢能與高度的關系。⑥實驗結論:重力勢能的大小與物體的質量與高度有關,質量越大,高度越大,重力勢能越大。三、動能和重力勢能、彈性勢能的相互轉化當物體只受重力和彈力時(不受阻力時),機械能總量不變。即動能減少多少,勢能就增加多少;勢能減少多少,動能就增加多少。物體受到摩擦力作用,那么在動能和勢能相互轉化過程中,機械能總量減少。動能轉化為重力勢能時,物體的速度不斷減小,高度不斷增大;重力勢能轉化為動能時,高度不斷減小,速度不斷增大。動能轉化為彈性勢能時,速度不斷減小,彈性形變不斷增大;彈性勢能轉化為動能時,彈性形變不斷減小,速度不斷增大。機械能守恒:人造地球衛星繞地球作橢圓軌道運動時,位置不斷在遠地點和近地點之間變化,幾乎沒有摩擦,也就沒有能量損失。一個物體在動能和勢能轉化過程中,若不考慮因摩擦等因素引起的能量損失,則機械能守恒。【注意】1.如果沒有摩擦阻力,動能和勢能在相互轉化的過程中,機械能總量守恒。2.如果存在摩擦阻力,動能和勢能在相互轉化的過程中,機械能的總量會減少。減少的機械能轉化為摩擦產生的內能。四、功的概念及做功的兩個條件(做功和不做功)力學中的功:如果物體受到了力的作用,并且在這個力的方向上通過了一段距離,我們就說這個力對物體做了功。功的兩個因素:一是作用在物體上的力二是物體在力的方向上通過一段距離。不做功的三種情況:①勞而無功。②不勞無功。③力的方向和物體運動方向垂直。五、功和功的計算物理學中,功等于力與力的方向上移動的距離的乘積。即:W=Fs。功的單位:焦耳。做功的實質就是能量轉化的過程,因此可以用功來度量能量轉化的多少。計算功時注意:①明確什么力做的功;②力的方向與距離方向要一致;③距離的單位一定為“米”。物體能夠做功是因為物體具有能量,做功的過程實際上就是能量的轉化。【計算公式】W=Fs………定義式=Gh………克服重力做功=fs………克服摩擦力做功=Pt………已知功率和做功時間求功將2個雞蛋舉高1m約做1J的功。計算功的大小時,一要注意是哪個力在做功,二要注意是在力的方向上的距離。若力的方向與距離的方向一致可直接代入計算;若移動的距離與力的方向不一致,可先通過計算求出在力的方向上的距離再代入計算。如求在斜面上滾動的物體重力所做的功,則需要先算出斜面的高度,再把重力和高度代入公式進行計算。六、功率和功率的計算比較做功的快慢有三種方法:(1) 若做功相同,比較做功的時間,所用時間越少,做功越快,所用時間越多,做功越慢。(2)若做功時間相同,比較做功的多少,做功越多,做功越快;做功越少,做功越慢。(3)若做功的多少和所用時間都不相同的情況下,通過計算做功的多少與做功所用的時間的比值進行比較。在物理學中,用功率來表示做功的快慢。功率越大,表明物體做功越快;功率越小,表明物體做功越慢。根據功率的定義,可以得出功率的計算公式為P=W/t【計算公式】P=W/t………定義式=Fs/t=Fv………可用于解釋汽車爬坡時為什么要用低擋位=Gh/t………可計算人爬高的功率功率的單位是瓦特,簡稱瓦,符號是W。常用單位:kW、馬力(hp)等。單位換算:1kW=103W1hp=735W(目前,空調、發動機等仍用馬力作單位)例1、現有甲、乙、丙三個質量不同的物體(m甲>m乙>m丙),在相等的恒力F作用下,分別在水平方向、沿斜面向上、豎直方向通過了相等的距離s,如圖所示。F在三種情況下做的功分別為W甲、W乙、W丙,三者大小判斷正確的是( )A.W甲>W乙>W丙 B.W甲<W乙<W丙C.W甲=W乙=W丙 D.W甲=W乙<W丙例2、如圖所示,甲、乙兩個質量不同的小球,從相同高度靜止釋放,小球下落過程中經過P、Q兩點,忽略空氣阻力,下列說法正確的是( )A.著地瞬間兩球的動能相等 B.甲球在P點和Q點的機械能相等C.釋放瞬間兩球的重力勢能相等D.從釋放到著地,兩球所受重力做的功相等例3、在排球比賽中,小明把排球豎直向上拋出,排球在運動中動能E隨時間t變化的圖像最接近的是( )例4、如圖所示,為兩個光滑的圓弧槽和一段粗糙的水平面相連接的裝置。將質量為m的物體從左側圓弧槽A點由靜止釋放,最高到達右側圓弧槽B點處;然后再次滑下,最高到達左側圓弧槽C點處。其中A、B兩點距離水平面的高度分別為H、h(忽略空氣阻力)。(1)物體從A點滑到水平面時,重力所做的功為 。(2)物體從A點滑到B點的過程中,損失的機械能轉化為物體內能的效率為η,則物體到達B點時溫度升高了 。(物體比熱容用c表示)(3)C點距離水平面的高度為 。例5、步行是一種簡易方便的健身運動,人正常步行時,步距(指步行一步的距離)變化不大,步距還可作為身體上的一把“尺子”。小東測出自己的步距為0.5m,他正常步行1min走了180步。小東根據自己的腿長和步距畫出了如圖所示的步行示意圖,對步行時重心的變化進行了分析,當兩腳一前一后著地時重心降低,而單腳著地邁步時重心升高,因此每走一步都要克服重力做功。(已知小東的腿長是65cm,質量是50kg,g取10N/kg)求:(1)小東正常步行的速度是多少?(2)小東每走一步克服重力所做的功是多少?(3)小東正常步行克服重力做功的功率是多少?1.學校運動會上舉行“雙搖跳繩”比賽,“雙搖跳繩”是指每次在雙腳跳起后,繩連續繞身體兩周的跳繩方法,比賽中,初三某同學1min內搖輕繩240圈,則他在整個跳繩過程中的功率最接近于( )A.120W B.400W C.600W D.1000W2.如圖所示,一輕質彈簧一端系在墻上的O點,自由伸長到B點,今將一小物塊m連在彈簧上,并把彈簧壓縮到A點,然后釋放,小物體能運動到C點,物體與水平地面間的摩擦力恒定,試判斷下列說法中正確的是( )A.物體從A到B動能越來越大,從B到C動能越來越小B.物體從A到B動能先增大后減小,從B到C動能一直減小C.物體從A到C動能一直在減小D.物體動能最大的位置在B和C之間3.如圖將一小球置于一彈簧的上方,放手后,小球向下運動,到達A位置小球剛好與彈簧接觸,到達B位置小球的速度變為零。則對于此過程的分析,下列說法錯誤的是( )A.從A到B位置過程,小球的部分機械能轉化為彈簧的彈性勢能B.從A到B位置過程,小球受到彈力一直變大C.從A到B位置過程,小球的速度一直在變小,到B位置為零D.從A到B位置過程,小球開始時受到的彈力小于重力,后來受到的彈力大于重力4.一端封閉的兩個完全相同的玻璃管(如圖所示),甲中裝水,乙中裝食用油。兩個完全相同的金屬小球從O處靜止釋放,下落到P處,小球在食用油中下落的時間更長。比較兩小球從O處到P處的下落情況,則小球( )A.重力勢能變化量不相同 B.獲得的動能相同C.在食用油中重力做功慢 D.機械能不變5.如圖所示,小明在做模擬“蹦極”的小實驗,一根橡皮筋一端系一個小石塊,另一端固定在A點,B點是橡皮筋不系小石塊自然下垂時下端所在的位置,C點是小石塊從A點自由釋放后所能到達的最低點,關于小石塊從A點到C點運動過程的說法,正確的是( )A.小石塊減少的重力勢能全部轉化為動能B.從A點下落到B點的過程中,小石塊受到重力和彈力的作用C.從B點下落到C點的過程中,小石塊的速度先增大后減小D.小石塊在C點時,受到平衡力的作用6.2021年5月,我國“天問一號”著陸巡視器成功著陸于火星烏托邦平原(如圖甲),實現了我國首次地外行星著陸。圖乙是其階段Ⅲ著陸過程中的高度隨時間的變化關系。(1)火星大氣密度是地球的1%,大氣中氧氣含量為0.15%且沒有液態水,表面平均溫度為﹣55℃,繞日公轉周期為687天。下列關于火星的說法不合理的是 。A.表面平均溫度比地球低 B.公轉周期比地球長C.大氣中氧氣含量比地球低 D.雨、雪天數比地球多(2)圖乙中t1~t2時段,著陸巡視器在豎直向上推力作用下,豎直下落的速度減小,該過程中推力F與重力G的大小關系是 。(不計大氣阻力)(3)著陸巡視器在火星上總重為4888牛,其重力在t2~t4時段做功 焦。7.如圖(甲)所示,用彈簧測力計測量水平桌面上的鉤碼所受的重力。彈簧測力計從圖示位置開始向上緩慢提升,其示數F 與上升的高度h之間的關系如圖(乙)所示。試解答下列問題。(1)鉤碼所受的重力為 N。(2)當h=4cm 時,彈簧測力計的示數是 N,桌面對鉤碼的支持力是 N。(3)從開始提升到h=16cm,彈簧測力計對鉤碼所做的功是多少?1.物體在相同的力F的作用下沿力的方向移動了距離s,試比較在如圖所示的三種情況中力F對物體做功的多少( )A.W1=W2=W3 B.W1>W2>W3 C.W1<W2<W3 D.W1<W3<W22.2020年12月,”嫦娥5號”探測器從月球上采樣并順利返回地球,如圖所示為返回的兩種返回技術示意圖。下列分析正確的是( )A.采用“跳躍式返回”可使返回器的機械能轉化為內能更多B.用“跳躍式返回”可使返回器與大氣摩擦通過的距離更短C.采用“直接進入返回”可使返回器著陸前的速度更小D.采用“直接進入返回”可使返回器著陸前具有的機械能更小3.如圖所示,OQ是水平地面,物體在水平拉力作用下,從O勻速直線運動到Q。OP段拉力F1為300N,F1做的功為W1,功率為P1;PQ段拉力F2為200N,F2做的功為W2,功率為P2。則( )A.W1>W2 B.W1<W2 C.P1>P2 D.P1<P24.如圖大人質量比小孩大,大人與小孩爬相同的樓梯所用時間相同,則( )A.大人比小孩做功多,小孩功率大 B.兩人做功相同,小孩功率大C.大人比小孩做功多,大人功率大 D.兩人做功相同,功率相同5.如圖甲所示,水平地面上的一物體,受到方向不變的水平推力F的作用,F的大小與時間t關系和物體速度v與時間t的關系如圖乙所示。則第2秒末時,物體處于 狀態,第4秒末時,物體受到的摩擦力是 N,第6秒末到第9秒末,推力F做功是 J.6.某跳傘運動員從飛機上跳下,沿豎直方向降落,一段時間后打開降落傘,最后安全著地。已知運動員和跳傘設備的總重力為700牛,跳傘過程中下降的速度與時間的關系如圖甲所示。(1)圖甲中曲線OA段速度越來越大的原因是 。(2)圖乙是跳傘過程中部分階段的情景及受力示意圖,其中與圖甲曲線中CD階段對應的是 。(3)計算運動員和跳傘設備的總重力在AB段所做的功。7.某型號汽車發動機的額定功率為5.4×104W,在水平路面上勻速行駛時受到的阻力是1800N.在額定功率下,當汽車勻速行駛時,求:(l)發動機所提供的牽引力大小;(2)行駛速度的大小;(3)行駛5min牽引力所做的功。答案及解析例1、解:先后用同樣大小的力F使物體沿力的方向移動相同的距離s;該力在這三個過程中所做的功分別為W甲、W乙、W丙,三個功的大小都等于W=Fs;即W甲=W乙=W丙;故C正確;ABD錯誤。故選:C。例2、B【解析】小球下落過程中,忽略空氣阻力,機械能守恒,兩球的高度相等但質量不同,所以兩球具有的重力勢能不等,著地時兩球的動能不等,下落過程中重力做的功也不等。由于機械能守恒,所以甲球在P點和Q點的機械能相等。例3、A【解析】在質量一定時,小球的動能與運動速度有關,運動速度越快,動能越大。排球在向上運動過程中,先減速上升,到達最高處時速度為0,然后加速下落,所以其動能先減小到0,然后再增大。例4、解:(1)質量為m的物體的重力為:G=mg,物體從A點滑到水平面時,重力所做的功:W=GH=mgH;(2)A、B兩點距離水平面的高度分別為H、h,物體從A點滑到B點的過程中,損失的機械能(重力勢能的減少量)為:△E=G△h=mg(H﹣h),機械能轉化為物體內能的效率為η,則物體增加的內能(吸收的熱量):Q吸=△Eη=mg(H﹣h)η,由Q吸=cm△t可知,物體到達B點時溫度升高了:△t;(3)再次滑下的過程,水平面的粗糙程度不變,長度也不變,即物體克服摩擦力做的功不變,即損失的機械能不變,所以達到C點時物體的機械能(此時只有重力勢能):EC=EB﹣△E=mgh﹣mg(H﹣h)=mg(2h﹣H),由W=Gh可得,C點距離水平面的高度為:hC2h﹣H。故答案為:(1)mgH;(2);(3)2h﹣H。例5、1.5m/s 25J 75W【答案】(1)小東正常步行的速度v=s/t=180×0.5m/60s=1.5m/s。(2)小東每走一步身體重心的高度差h=65cm-=5cm=0.05m,小東的體重G=mg=50kg×10N/kg=500N,小東每走一步克服重力所做的功W=Gh=500N×0.05m=25J。(3)小東正常步行克服重力做功的功率P=W/t=180×25J/60s=75W。1.A【解析】中學生的質量約50kg,其重力為G=mg=50kg×10N/kg=500N;跳躍過程中騰空高度約h=0.12m;因此一次做功W=Gh=500N×0.12m=60J;由于“雙搖跳繩”是指每次在雙腳跳起后,繩連續繞身體兩周的跳繩方法,所以1min內搖輕繩240圈,人起跳=120次;在1min內一共做功:W總=60J×120=7200J,則功率P===120W。2.B【解析】當物體受到的合力與運動方向相同時,物體做加速運動;如果合力為零,那么加速停止,此時速度最大;如果合力的方向與運動方向相反,那么物體做減速運動,據此分析物體動能的變化。①在從A到B的過程中,彈簧被壓縮,因此物體受到水平向右的推力。在開始的一段時間內,彈力大于阻力,合力與運動方向相同,因此物體做加速運動。由于形變程度減小,所以彈力在不斷減小,當彈力和阻力相同時,合力為零,此時加速停止,速度最大。②從這個點到B點時,彈力小于阻力,合力與運動方向相反,物體做減速運動;③從B到C的過程中,彈力的方向向左,且隨著形變程度的增大而增大。由于阻力方向也向左,所以物體受到的合力方向與運動方向相反,即物體做減速運動,直到靜止下來。物體從A到B速度先增大后減小,從B到C速度一直減小,故B正確,而A、C錯誤;因為動能最大時,物體的速度最大,應該是阻力和彈力相等的位置,那么此時彈簧應該被壓縮,即在A和B之間,故D錯誤。3.C【解析】(1)動能與質量和速度有關,重力勢能與質量和高度有關,彈性勢能與形變程度的大小有關;(2)在彈性限度內,彈簧的彈力與形變程度呈正比;(3)根據能量轉化的知識分析;(4)如果物體受到的合力與運動方向相同,那么做加速運動;如果合力為零,那么加速停止,此時速度最大;如果合力的方向與運動方向相反,那么物體做減速運動。當小球到達點B的時候,小球的速度為零,那么它的動能為零;而高度不為零,所以它的重力勢能不為零,也就是在B點時它的機械能不為零,因此小球的部分機械能轉化為彈簧的彈性勢能,故A正確不合題意;從A到B的過程中,彈簧的形變程度不斷增大,所以小球受到的彈力一直變大,故B正確不合題意;在從A到B的過程中,開始一段時間內,彈力小于重力,合力向下,與運動方向相同,因此做加速運動;后來彈力大于重力,合力向上,因此又做減速運動,故C錯誤符合題意,D正確不合題意。4.解:A、兩個完全相同的金屬小球從O處靜止釋放,下落到P處,下落的高度相同,小球的質量相同,則小球的重力勢能變化量相同,故A錯誤;B、小球在食用油中下落的時間更長,則小球在食用油中的速度小,質量相同,小球在食用油中的動能小,故B錯誤;C、小球的質量相同,重力相同,根據PGv可知,小球在食用油中重力做功慢,故C正確;D、小球在運動過程中受到液體的阻力,克服阻力做功,機械能會變小,故D錯誤。故選:C。5.C【解析】小石塊在下落過程中,在AB段,小石塊只受到重力作用,重力不斷改變小石塊的運動狀態,小石塊加速下落。在BC段小石塊受到橡皮筋的拉力作用,過B點后橡皮筋開始伸長(大于原長),彈力逐漸增大,當彈力小于重力時,小石塊仍處于加速狀態,當彈力大于重力時,小石塊減速下落。BC過程中小石塊先加速后減速,減速過程是因為彈力大于重力,C點是下落的最低點,此時小石塊雖然速度為0,但到達C點后小石塊會立即改變運動狀態向上運動,故C點時并不受平衡力的作用。6.解:(1)根據題意可知火星表面平均溫度為﹣55℃,地球表面平均溫度大約為15℃,故A正確;火星繞日公轉周期為687天,地球公轉周期為365天,故B正確;火星大氣中氧氣含量為0.15%,地球大氣中的氧氣含量約為21%,故C正確;火星大氣中沒有液態水,且平均氣溫低至﹣55℃,火星上的水大多以冰霧和固體出現,難以形成雨、雪天氣,故D錯誤。故選:D。(2)巡視器在豎直向上的推力F和豎直向下的重力G的作用下減速下落,其運動狀態發生改變,說明二力不平衡,其合力與運動方向相反,即F>G;(3)巡視器的重力G=4888N,由乙圖像可知:在t2~t4時段,下落的高度h=100m,重力做的功為:W=Gh=4888N×100m=4.888×105J。故答案為:(1)D;(2)F>G;(3)4.888×105。7.(1)4.5;(2)3.0;1.5;(3)彈簧測力計對鉤碼所做的功是0.45J。【解析】(1)鉤碼離開桌面后測力計的示數不再變化,此時示數即為鉤碼所受重力大小,故鉤碼所受的重力為4.5N;(2)彈簧的伸長量與拉力成正比、由圖象知:當h=6cm時,彈簧測力計的示數為4.5N,則=0.75N/cm,表示每伸長1cm所需拉力為0.75N。則當h=4cm 時,彈簧測力計的示數是0.75N/cm×4cm=3N。此時測力計受重力、拉力、支持力的作用,支持力等于重力減去拉力即4.5N﹣3.0N=1.5N;(3)由圖象知,鉤碼移動的距離s=16cm﹣6cm=10cm=0.1m,彈簧測力計對鉤碼所做的功是W=Fs=4.5N×0.1m=0.45J。1.A【解析】根據公式W=Fs可知,做功的大小與拉力和距離的大小有關,與其它因素無關。因為拉力F和距離s都相等,所以對物體做功大小相等,故A正確,而B、C、D錯誤。2.解:A、采用“跳躍式返回”與“直接進入返回”相比,返回器與空氣摩擦做功更多,機械能更多地轉化為內能,機械能更小,故A正確;B、用“跳式返回”可使返回器借助大氣層提供的升力躍出大氣層,再借助大氣層提供的升力躍出大氣層,故B錯誤;CD、“跳躍式返回”在首次進入、穿出大氣層的過程中,與空氣摩擦做功,機械能更多地轉化為內能,機械能更小,所以返回器再次進入大氣層直至著陸時的速度更小,故CD錯誤。故選:A。3.C【解析】W1=300N×4m=1200J;W2=200N×6m=1200J,所以W1=W2。從O勻速直線運動到Q,即兩段路程的速度相同,而P=Fv,當速度相同時,功率與拉力成正比,所以P1>P2。4.C【解析】大人與小孩爬相同的樓梯,上升的高度h相同,但大人體重比小孩的大,由W=Gh可知大人做功多;已知爬相同的樓梯所用時間相同,根據P=可知大人的功率大,故ABD錯誤,C正確。5.靜止;4;24【解析】(1)從圖乙可以看出物體在第2秒末時速度為0,所以物體靜止;(2)從圖乙v﹣t圖象上看出,第6s以后,物體做勻速直線運動,受到的摩擦力f=F=4N;第4秒末時,物體加速運動,和6s以后相比,壓力和接觸面的粗糙程度不變,摩擦力不變,大小為4N;(3)從圖乙可以看出,6s~9s這段時間中F=4N,v=2m/s,由v=可得,s=vt=2m/s×3s=6m,利用功的計算公式得,W=Fs=4N×6m=24J;6.解:(1)由圖甲可知,跳傘運動員在OA段處于加速降落過程中,此時運動員和跳傘設備受到的重力大于空氣阻力;(2)①圖中降落傘打開,運動員受到的阻力大于重力,運動員處于減速降落過程,應該是圖甲曲線中BC階段,故①不符合題意;②圖中運動員已經著陸,運動員的速度為0,與圖甲曲線中CD階段不符,故②不符合題意;③圖中降落傘打開,運動員受到的阻力等于重力,運動員處于勻速降落過程,是圖甲曲線中CD階段,故③符合題意;④圖中降落傘未打開,運動員受到的阻力等于重力,運動員處于勻速降落過程,應該是圖甲曲線中AB階段,故④不符合題意;(3)由圖甲可知,運動員在AB段的速度為v=50m/s,時間為t=40s﹣20s=20s,由速度公式得,運動員在AB段下降的高度:h=s=vt=50m/s×20s=1000m,則運動員和跳傘設備的總重力在AB段所做的功為:W=Gh=700N×1000m=7×105J。故答案為:(1)運動員和跳傘設備的總重力大于阻力;(2)③;(3)運動員和跳傘設備總重力在AB段所做的功為7×105J。7.(1)發動機所提供的牽引力為1800N;(2)行駛速度為30m/s;(3)行駛10min牽引力所做的功是3.6×107J【解析】(1)因為汽車勻速行駛,受平衡力作用;由二力平衡知識得,F=f=1800N;(2)由P=Fv得行駛速度的大小;v===30m/s;(3)t=10min=600s,勻速行駛10min牽引力所做的功:W=Pt=6×104W×600s=3.6×107J。2023浙教版科學中考第一輪復習--物理模塊(十二)功和功率 展開更多...... 收起↑ 資源預覽 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫