1、第11讲 功和机械能,1.(2018福建)2018年5月5日,中国国产航母完成首次舰载直升机起降。直升 机减速下降靠近航母甲板的过程中 ( B ) A.惯性变大 B.动能变小 C.重力势能不变 D.机械能不变,找问题知易,2.(2018潍坊)(多选)如图所示,滚摆由最高点释放,旋转着下降到最低点后又 上升,每次上升的最大高度逐渐降低。下列说法正确的是 ( AD ) A.下降时重力势能转化为动能和内能 B.下降时减少的重力势能等于增加的动能 C.上升时减少的动能等于增加的重力势能,D.上升的最大高度逐渐降低说明机械能不守恒,3.(2018盐城)将掉在地面上的一本物理书捡起来放在课桌上,人对物理书
2、做 的功最接近于 ( C ) A.0.02 J B.0.2 J C.2 J D.20 J,4.(2018杭州)跳绳是大家喜爱的体育运动之一,小金的质量为50千克,每次跳 起高度约为6厘米(人整体上升,如图所示),一分钟跳100次,下列说法正确的是 ( D ) A.向上起跳过程中小金的动能持续增大 B.在整个跳绳过程中小金的机械能守恒 C.小金跳一次克服重力做功约3焦 D.小金在这一分钟内跳绳的功率约为50瓦,体系构建,夯基础学易,考点一 功和功率5年5考,1.(2018长沙)下列关于功的说法正确的是 ( D ) A.小明用力推发生故障的汽车而未推动时,推力对汽车做了功 B.吊车吊着重物沿水平方
3、向匀速运动一段距离时,吊车的拉力对重物做了功 C.足球在水平地面上滚动一段距离时,重力对足球做了功 D.举重运动员从地面将杠铃举起的过程中,举重运动员对杠铃做了功,2.(2018连云港)如图所示,物块从光滑斜面上A点由静止滑下,B为斜面AC的 中点,设物块在AB段重力做功为W1,重力的功率为P1;在BC段重力做功为W2,重 力的功率为P2,则下列关系正确的是 ( C ) A.W1W2 P1P2 B.W1=W2 P1=P2 C.W1=W2 P1P2 D.W1W2 P1P2,学法提点 1.判断是否做功一定要注意有距离无力的情况,如:踢出去的足球, 在草地上运动过程中,脚没做功。,2.计算做功多少时
4、,要注意力和距离的对应。,考点二 机械能及其转化5年5考,3.(2018玉林)2018年世界杯正在俄罗斯举行,如图所示是正在加速下降的足 球,在此过程中,对其机械能的变化情况,下列分析正确的是 ( A ) A.动能增大,重力势能减小 B.动能减小,重力势能增大 C.动能增大,重力势能增大 D.动能减小,重力势能减小,4.(2018常熟)现代农业利用喷药无人机喷洒农药,安全又高效,如图所示,喷药 无人机在农田上方沿水平方向匀速飞行,同时均匀喷洒农药。此过程中,喷药 无人机的 ( A ) A.动能减小、重力势能减小 B.动能减小、重力势能不变 C.动能不变、重力势能减小 D.动能不变、重力势能不变
5、,学法提点 1.在路上匀速直线行驶的洒水车、在高空匀速直线运动的喷药 无人机,重力势能、动能都在减小,因为质量在减小。,2.在分析动能和势能转化的实例时,首先要明确研究对象是在哪一个过程中, 再分析物体质量、运动速度、高度、弹性形变程度的变化情况,从而确定能 的变化和转化情况。,解教材图易,类型一 功和功率,研真题优易,例1(2018山西,42节选,1分)每天都会有许多全国各地的人民群众,来到天安 门广场观看升国旗仪式。天安门广场上的国旗,每天都会准时同太阳一起升 起,25 000次零失误。这是护卫国旗的战士们,一天一个两万步,两年一个新长 征的训练缔造的奇迹。天安门广场上的国旗总重为175
6、N,升旗时(如图),国 旗上升高度为30 m,所用时间为2分07秒。求解:,将国旗沿竖直方向匀速升高30 m,拉力对国旗做的功是多少?,命题亮点 本题以升国旗为背景,培养了学生的家国情怀,使学生具有民族自 豪感、建立了民族自信。 解题思路 本题难度不大,需要理解克服重力做功的含义。,开放解答 答案 5 250 J,1.在台球比赛中,选手推动球杆撞击白球,白球发生运动后碰撞其他球,以下说 法正确的是 ( B ) A.在水平桌面滚动的球受到了重力, 重力对它做了功 B.手推动球杆前进时,手对球杆做了功 C.桌面对球的支持力做了功,D.白球撞击黑球后没有静止,是因为人的手还在对白球做功,2.重15
7、000牛的小汽车受到发动机800牛的牵引力作用,在水平地面上做匀速 直线运动,其路程随时间变化如图所示。求:(1)10秒内重力对小汽车做的功; (2)10秒内发动机对小汽车做的功和发动机的功率。,答案 (1)0 (2)9.6104 J 9.6103 W,类型二 机械能及其转化,例2(2018广州)如图所示,甲、乙两个质量不同的小球从相同高度静止释放, 甲球下落过程中经过P、Q两点。忽略空气阻力,下列说法正确的是 ( B ) A.着地瞬间,两球的动能相等 B.甲球在P点和Q点的机械能相等 C.释放瞬间,两球的重力势能相等 D.从释放到着地,两球所受重力做的功相等,命题亮点 本题考查了核心素养中对
8、学生在不同情景中解释和解决实际问 题的能力,对于机械能及其转化,主要以真实情景为背景进行考查,要求同学 关注生活中事物,注意能量之间的转化现象。,解题思路 依据动能、势能、机械能的概念和机械能守恒条件逐项判断。,3.如图所示,一辆在水平路面上匀速行驶的洒水车正在洒水作业,关于该洒水 车,下列说法正确的是 ( B ) A.机械能不变,重力势能不变 B.机械能变小,重力势能、动能变小 C.机械能不变,动能变小 D.机械能变小,动能不变,4.如图所示是北斗导航系统某一卫星的轨道示意图。已知该卫星沿椭圆轨 道绕地球运行的过程中机械能守恒。该卫星从远地点向近地点运行过程中, 重力势能、动能、速度的变化是
9、 ( C ) A.重力势能增加、动能减小、速度减小 B.重力势能增加、动能减小、速度不变 C.重力势能减小、动能增加、速度增加 D.重力势能不变、动能不变、速度不变,易错点辨析,例3(2017来宾)下列关于机械效率的说法正确的是 ( D ) A.越省力的机械,机械效率越高 B.做功越少的机械,机械效率越低 C.做功越慢的机械,机械效率越低 D.总功相同,有用功越大的机械,机械效率越高,命题点一 功的计算,试真题练易,1.(2017山西,41节选,5分)小明携带质量为10 kg的行李箱从太原到运城,选择 了尾气零排放的动车组D2503次列车出行。经查询,D2503次列车时刻表如 下。若该动车组列
10、车全程匀速行驶在平直的轨道上,牵引力恒为2.8105 N,供 电电路输入动车组列车的电功率恒为2107 W。,请你根据以上信息,解决下列问题: 问题二:求该动车组列车从太原南站至运城北站牵引力所做的功。 问题三:求该动车组列车从太原南站至运城北站将电能转化成机械能的效 率。,答案 问题二:1.0081011 J 问题三:80%,2.(2016山西,22节选,1分)如图甲所示是小梦家新购买未拆封的电热水器,他 发现包装箱上有一铭牌,如图乙所示。待电热器安装完毕注满水后,他关闭了 家中的其他用电器,只让电热水器工作,观察到家里的电能表(如图丙所示)的 转盘1 min转了20圈,电热水器中的水从15
11、 升高到35 用了40 min。请你 结合包装箱上的铭牌和电能表实物图提供的有关参数信息解决问题。(g取1 0 N/kg),工人师傅把一个装有热水器的包装箱从地面匀速搬到10 m高的小梦家,求工 人师傅对包装箱所做的功。,答案 2000 J,3.(2015山西,41节选,2分)空气污染已成为全世界城市居民生活中一个无法 逃避的问题,治理污染,人人有责,节能减排,从我做起。如图是小明家购置的 新型能源轿车。假期全家驾车从太原到西安游玩,爱钻研的小明收集了如下 所示的相关数据,并且记录了轿车在高速公路上匀速行驶90 km所用时间为1 h。求轿车在1 h内牵引力做功的功率。,答案 5104 W,4.
12、(2014山西,33,2分)如图,用F=10 N水平拉力,使重为100 N的物体A,沿水平 方向在1 s内匀速直线运动了0.5 m,若滑轮和绳子的质量及其摩擦均不计,则 物体受到地面的摩擦力为20 N,拉力F的功率为10 W。,5.(2014山西,41节选,4分)如图是我国自主研发的战略重型运输机“运20”, 能跻身全球十大运力最强运输机之列,它对于推进我国经济和国防现代化建 设,应对抢险救灾,人道主义援助等紧急情况,具有重要意义。求:该机有14个 轮子,每个轮子与地面的接触面积约为0.3 m2,一次试飞时的总质量为2.1105 kg,该机静止在水平跑道上时对地面的压强约为多少?该机从地面飞到
13、10 000 米高空时,克服重力所做的功约为多少?(g取10 N/kg),答案 5105 Pa 2.11010 J,命题点二 机械能及其转化,6.(2017山西,35节选,2分)阅读与简答 请你阅读下面的短文,回答问题:,“长征七号”火箭加速上升时受到的力是非平衡力(选填“平衡力”或“非 平衡力”),所搭载的“天舟一号”货运飞船在此上升过程中的机械能增大 (选填“增大”“减小”或“不变”)。,7.(2016山西,31节选,1分)“科技给我力量,创新伴我成长”。在刚刚结束的 学校科技创新节活动中,“创新”学习小组的同学们用一支蜡烛使小汽艇开 动起来,获得创意一等奖。同学们展示了制作过程:用中空铜
14、管在高温下弯曲 成螺旋状制成发动机,用双面胶将发动机黏在塑料泡沫船体上,然后将铜管里 注满水,把汽艇放入水池中,点燃放在螺旋状铜管下的蜡烛,铜管中的水杯加 热后管内压力变小,池中的水就会从管外流入管内,如此一来,铜管内的水再 次被加热,反复进行,汽艇就不断前行。 请你阅读上述“制作过程”,回答问题: 蜡烛汽艇发动机把内能转化为机械能。,8.(2015山西,32节选,1分)小明观看了中国运动员在索契冬奥会自由式滑雪 比赛中获得银牌的全过程。比赛中运动员从雪山顶风驰电掣般下滑,她的重 力势能转化为动能。,必做实验类,活动课行易,实验一 探究物体的动能跟哪些因素有关,【命题点】,1.让不同的小球从斜
15、面的同一高度释放的目的(控制小球到达斜面底端的速 度相同)。,2.转换法的应用(通过水平面上的物体被推动的距离远近来反映物体动能的 大小,推动距离越远,动能越大)。,3.控制变量法的应用。 (1)探究物体动能的大小与质量的关系(控制不同的物体在同一位置释放,使 质量不同的物体在撞击水平面物体时速度相同)。 (2)探究物体动能的大小与速度的关系(控制同一物体在不同位置释放,使同 一物体在撞击水平面物体时速度不同)。,4.机械能及其转化(物体从斜面运动到水平面,重力势能转化为动能;两物体 碰撞后运动一段距离停下来,物体的动能转化为内能)。,5.实验推理与假设(当水平面绝对光滑,小球将做匀速直线运动
16、)。,6.表格数据分析。,7.实验评价、改进与调整。,8.实验结论的总结。 实验结论: 物体动能的大小与物体的质量和速度有关,质量相同的物体,运动的速度越 大,它的动能越大;运动速度相同的物体,质量越大,它的动能越大。,例1(2018安徽)图为探究物体(钢球)动能大小跟哪些因素有关的实验装置。(1)实验原理: 钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动,到达斜面底端时的速度只与钢球 起点位置的高度有关,起点位置越高,该速度越大。 钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动,在水平木板上撞击木块,木块运动,的距离越长,运动钢球所具有的动能越大。 (2)实验现象: 同一钢球从斜面上不同高度处由静止向下运动,在水平
17、木板上撞击木块,钢 球开始向下运动时的起点位置越高,木块运动的距离越长。 质量不同的钢球从斜面上同一高度由静止向下运动,在水平木板上撞击木 块,钢球的质量越大,木块运动的距离越长。,解题思路 钢球起点位置的高度决定了到达斜面底端时的速度,木块被撞击 后运动的距离反映了钢球动能大小,运用了转换法。,1.(2018攀枝花)小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中, 选用质量不同的两个钢球m和M(M的质量大于m),分别从不同的高度h和H (Hh)静止开始放下,观察木块B被撞击后移动的距离。实验过程如图所示。 (1)小明通过观察木块B移动的距离长短,来判断小球动能的大小,他利用的研 究方法是
18、转换法(选填“控制变量法”或“转换法”);若水平面绝对光滑,本 实验将不能(选填“能”或“不能”)达到探究目的。,(2)由甲、乙图可得实验结论:物体的动能大小与速度有关。 (3)小明根据甲、丙两图得出结论:物体的动能大小与质量有关,她的看法是 否正确?错误(选填“正确”或“错误”),理由是:没有控制钢球到达水平面 时的速度相同。,设计实验类,实验二 设计实验比较两人爬楼时功率的大小,【命题点】,1.测量器材选取。,2.测量步骤设计。,例2【设计实验比较两人爬楼时功率的大小】 小雨同学全家住在某小区高层的6楼,为了陪爷爷锻炼身体,她每天早晨都和 爷爷不乘坐电梯,而是徒手爬楼梯,在学过“功率”知识
19、后,她想:我和爷爷,谁 爬到6楼的功率大呢?于是她决定利用身边器材设计一个实验方案来测量比 较。请你帮她写出必要的测量工具、主要实验步骤及功率的计算表达式(用 实验所测得的物理量表示)。 (1)测量工具:台秤或磅秤、卷尺、手表或秒表。 (2)实验步骤:测出小雨和爷爷各自的质量m1,m2;测出从一楼到六楼的竖 直高度h;分别测出小雨和爷爷从一楼到六楼所用的时间t1、t2;算出各自,爬楼的功率。 (3)计算表达式:P= 。,2.请设计一个实验来测定你跳绳的功率。要求: (1)写出实验中要测量的物理量及其测量器材; (2)实验步骤; (3)给出计算功率的表达式; (4)为了提高测量的准确程度,实验时应注意哪些事项。,答案 (1)自己的质量m,跳起的高度h,跳几次的时间t;本次实验所用的器材有 磅秤、米尺以及秒表 (2)用磅秤测量出自己的质量 用米尺测量出跳绳时身体升高的高度h 测量出跳绳的次数n,并记下所用的时间t (3)P= (4)尽量使自己每次跳相同的高度,多跳几次以提高时间测量的准确性,
