1、第10讲 功和机械能,20132015年初中学业水平考试试题统计与命题解读,考点1,考点2,考点3,考点4,考点1功 (1)力学里所说的功包括两个必要因素:一是作用在物体上的力;二是物体在力的方向上通过的距离。 (2)不做功的三种情况:有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。 (3)力学里规定:功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。公式:W=Fs (4)功的单位:焦耳,1 J=1 Nm。把两个鸡蛋举高1 m做的功大约是1 J。 易错易混警示公式W=Fs的应用 分清哪个力对物体做功,计算时F就是这个力。 公式中s一定是在力的方向上通过的距离,是对应关系。 功的单位“ J”不要和力与力臂的乘积
2、(Nm,不能写成“J”)单位搞混。,考点1,考点2,考点3,考点4,(5)功的原理: 内容:使用机械时,人们所做的功,都不会少于直接用手所做的功,即使用任何机械都不省功。 公式表达:理想机械(忽略摩擦和机械本身的重力):W总=W有用。 实际情况:W总=W有用+W额。 说明:功的原理是一个普遍的结论,对于任何机械都适用。 功的原理告诉我们:使用机械要省力必须费距离,要省距离必须费力,既省力又省距离的机械是没有的。,考点1,考点2,考点3,考点4,考点2功率 (1)表示做功快慢的物理量。 (2)定义:功与做功所用时间之比叫作功率。功率在数值上等于单位时间里完成的功。(4)单位: W ,其他常用单位
3、 kW。换算:1 kW=103 W。 (5)比较功率大小的方法:根据公式 可知:W一定,P与t成反比;t一定,P与W成正比。,考点1,考点2,考点3,考点4,考点3动能、势能 1.能量:一个物体能够做功,我们就说这个物体具有能量,简称能。 理解:能量表示物体做功本领大小的物理量;能量可以用能够做功的多少来衡量。 一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”,也不是“正在做功”或“已经做功”。如:山上静止的石头具有能量,但它没有做功,也不一定要做功。,考点1,考点2,考点3,考点4,2.动能与势能比较:,考点1,考点2,考点3,考点4,考点4动能与势能的相互转化 1.(无外力作用下)能的转化:2.判
4、断机械能是否守恒的两种方法: (1)只有重力和弹力做功的情况下,机械能守恒。若在动能和势能相互转化的过程中,受到摩擦力和各种阻力以及有其他力的作用(即重力和弹力以外的力做功)会使机械能转化成其他形式的能,机械能减少,或其他形式的能转化为机械能,使机械能增加。 (2)在动能和势能相互转化过程中,通过机械能等于动能和势能的和来判断机械能是否改变:如果机械能的总量发生改变,则说明机械能不守恒。,考点1,考点2,考点3,考点4,特别提醒动能与势能转化问题的分析 (1)首先分析决定动能大小的因素,决定重力势能(或弹性势能)大小的因素看动能和重力势能(或弹性势能)如何变化。 (2)注意动能和势能相互转化过
5、程中的能量损失和增大如果除重力和弹力外没有其他外力做功(即没有其他形式能量补充或没有能量损失),则动能、势能转化过程中机械能不变。,考法1,考法2,考法1功和功率的计算 功和功率的计算往往在同一个问题中出现,而力是否做功又先需要根据做功的两个必要条件加以判断;基于功和功率的关系,常常用到公式P=Fv。 例1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做直线运动。两次拉动木块得到的s-t图象分别是图乙中的图线、。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、P2,两次木块的动能分别为E1、E2,则F1 F2,P1 P2,E1 E2。(均选填“”),考法1,考法
6、2,解析:(1)木块两次都进行匀速直线运动,拉力等于滑动摩擦力,滑动摩擦力相等,拉力F相等,即F1=F2。 (2)从图象中可以判断出,的运动速度v较小,根据公式P=Fv,当拉力相等时,速度越大,拉力的功率越大,即P1P2。 (3)因为的速度大,因此E1E2。 答案:= 方法点拨本题通过图象可以判断木块进行匀速直线运动,匀速直线运动的物体受到平衡力作用,根据平衡力条件判断拉力和滑动摩擦力大小关系,根据P=Fv判断功率大小的变化。,考法1,考法2,考法2动能和势能的变化与转化 从动能决定于质量和速度、重力势能决定于质量和高度的角度命题考查某种形式能量的变化情况;或是从相互转化的角度考查能量转化的方
7、向。 例2如图是小明到上海“欢乐谷”游玩乘坐过山车时的情景,当小明乘坐的无动力小车从图中轨道的A点自由滑到轨道B点的过程中,小车动能 (选填“增加”“减少”或“不变”);若该小车从轨道的A点由静止开始自由滑行,则小车 (选填“能”或“不能”)到达轨道的C点。,考法1,考法2,解析:小车从A点到B点,小车的质量不变,速度不断增大,动能不断增大。由于小车在A点和C点只具有重力势能,小车的质量不变,A点高度小于C点高度,小车在A点的重力势能小于C点的重力势能,小车从轨道的A点由静止开始自由滑行,即使在没有摩擦力的情况下,小车也是无法到达C点的,何况此时还有摩擦力,所以小车更不会到达C点。 答案:增加
8、 不能 方法点拨机械能大小的变化可以从两个角度进行判断 (1)机械能=动能+重力势能,从动能和重力势能大小进行判断。 (2)如果不存在摩擦阻力做功时,机械能守恒,存在摩擦阻力做功时,机械能转化为内能,机械能减小,内能增大。,探究“物体动能的大小跟哪些因素有关” 1.实验器材:斜面、小车、木块、钩码、弹簧测力计、刻度尺。 2.实验操作过程: (1)将质量不同、大小相同的小车从斜面同一高度释放,小车沿斜面下滑至水平面继续运动,碰撞静止木块,分别记录两次结果。 (2)将同一小车从斜面不同高度释放,小车沿斜面下滑至水平面继续运动,碰撞静止木块,分别记录两次结果。 实验结论:动能大小与物体的质量和速度有
9、关。质量相同时,速度越大,动能越大;速度相同时,质量越大,动能越大。,例题(2015湖南长沙)为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患,小亮同学设计了如图甲、乙、丙所示的探究实验。将A、B、C三个小球先后从同一装置,高度分别为hA、hB、hC的位置滚下(mA=mBhB),推动小木块运动一段距离后静止,请你对以下问题进行解答。(1)选择甲、丙两图所示实验进行比较,是用来研究 带来的安全隐患 (2)选择甲、乙两图所示实验进行比较,可以得到的结论是 。,解析:(1)题中甲、丙两图是选择到达水平面的速度相等,质量不同的A、C小球进行实验,该实验是研究超载带来的危害,超载是指汽车的速度一定时,质量越大动能越大; (2)题中甲、乙两图中的小车质量相同,速度不同,该实验说明在质量不变时,速度越大,汽车的动能越大,安全隐患越大。 答案:(1)超载 (2)在质量不变时,速度越大,汽车的动能越大,安全隐患越大 方法点拨此类实验题目是考查对控制变量法和转换法的掌握情况,及如何正确地对实验现象进行分析,归纳出正确的结论。影响动能大小的因素是物体的质量和运动速度的大小;明确影响动能大小的因素,知道自由滚下的物体到达水平面的速度取决于物体的高度,跟质量无关。,
