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第12讲功和机械能考点一功（高频考点）考点二功率（高频考点）考点三动能、势能类型一判断物体是否做功类型二功、功率的相关计算类型三动能和势能的影响因素及机械能的转化预学案·记易精讲案·学易考点四机械能及其转化（高频考点）预学案·记易考点一功(高频考点)即学即练1.(2018·长沙)下列关于功的说法正确的是 ()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D2.(2018·盐城)小明将掉在地面上的物理书捡起来放在课桌上,他对课本所做功最接近于 ()A.0.02JB.0.2JC.2JD.20JC特别提醒判断一个力对物体是否做功,关键要看物体是否在这个力的方向上移动一段距离(即理解功的计算公式中力与物体移动距离的关系是解题的关键)。在利用功的计算公式进行计算时,力与物体移动的距离在方向上必须一致。考点二功率(高频考点)3.(2018·临沂)新能源汽车因节能、环保等优点深受广大家庭的喜爱。小明爸爸驾汽车驶电动在平直公路上匀速行驶12km,用时10min。已知该车的总质量为1.6×103kg,行驶中阻力为车重的0.05,此过程中该车牵引力做功9.6×106J,功率为16kW。(g=10N/kg)。即学即练4.(2018·自贡)如图所示,一物体在水平向右的拉力F1作用下以3m/s的速度在水平地面上匀速运动了10m,拉力F1所做的功为W1,功率为P1。若该物体在水平向右的拉力F2作用下以2m/s的速度在同一水平地面上匀速运动了10m,拉力F2所做的功为W2,功率为P2,则W1=W2,P1P2(选填“”、“”或“=”)。 特别提醒功率表示做功的快慢,功表示做功的多少。一个力做功的多少由功率和时间两个因素决定,功率大的做功不一定多,做功多的功率也不一定大。在分析功和功率的关系时,必须考虑时间的因素。考点三动能、势能5.(2018·襄阳)在排球比赛中,小明把排球竖直向上抛出,排球在运动中动能E随时间t变化的图像最接近的是 () 即学即练A特别提醒一般而言,规定物体在“水平地面”上的重力势能为零。考点四机械能及其转化(高频考点)6.(2018·乐山)人造地球卫星在大气层外环绕地球运行(不受空气阻力),当它从远地点向近地点运动时 ()A.动能减小,势能增大,机械能不变B.动能减小,势能减小,机械能减小C.动能增大,势能减小,机械能不变D.动能增大,势能减小,机械能减小C即学即练7.(2018·黄冈)暴雨天,在山体滑坡的地方极易发生泥石流,原因之一是:在雨水的作用下,滑坡处的泥石与地面(泥石)之间的摩擦力减小了。泥石流在向下游流动的过程中,重力势能转化为动能(填主要的能量转化)。与水流相比,由于相同体积泥石流的质量较大,故具有的动能较大,其造成的破坏和损失更大,因此,暴雨天,尤其在山体滑坡的地方,要加强防范泥石流灾害。特别提醒在考虑机械能是否守恒时,一般考虑机械能有没有转化为其他形式的能量或其他形式的能量有没有转化为机械能,如有则不守恒,没有则守恒。题中如果有“在光滑斜面上滑动”表示没有能量损失——机械能守恒;“斜面上匀速下滑”表示有能量损失——机械能不守恒;人坐电梯匀速上升时,电能转化为重力势能,机械能不守恒。押图练·通易精讲案·学易类型一判断物体是否做功(近三年未考)【命题解读】多以选择题、填空题形式出现,主要考查做功的必要条件,注意三种不做功的情况:一是有力没距离;二是有距离没力;三是有力有距离,但在力的方向上没有移动距离。例1(2014·曲靖)下列情景中的各个力,没有做功的是 () B命题思路主要考查不做功的三种情况,有距离无力;有力无距离;力和距离的方向垂直。失分警示判断一个力对物体是否做功,关键要看物体是否在这个力的方向上移动一段距离(即理解功的计算公式中力与物体移动距离的关系是解题的关键)。1.(2017·黄冈)滑板车是深受小朋友们喜爱的玩具,使用时一只脚站在滑板上,另一只脚蹬地,滑板车就能载着人前进。蹬地时人对车做功(选填“做功”或“不做功”);蹬地的脚离地后,人和车由于惯性一起继续向前滑行,滑行时以人为参照物,滑板车是静止(选填“运动”或“静止”)的。真题实战类型二功、功率的相关计算(近三年云南3次,曲靖2次)【命题解读】一般在填空题和综合题中考查,常以日常活动,如跑步、搬运物体、提升物体、踢球等为背景出题,考查功和功率计算公式的使用。例2(2017·曲靖)国产大飞机C919成功首飞,标志着我国航空事业一个新时代的开启。若飞机滑行60min后以70m/s的速度起飞,滑行过程中的平均速度为35m/s,那么跑道的长度至少需要1.26×105m。某段时间内飞机在空中水平飞行了10km,受到的平均阻力为6×104N,则这段时间内飞机克服阻力做的功为6×108J。命题思路主要考查功的计算,解决此类题关键是对功的公式的熟练应用。本题同时考查了速度的计算。失分警示本题考查了学生对功的公式的应用,注意单位的换算。2.(2018·重庆)如图所示,某公司研发的智能服务机器人,它具有净化室内空气、陪伴老人聊天散步等功能。若它在50N的牵引力作用下,以0.5m/s的速度在水平地面匀速直线行驶60s,求: 真题实战(1)它行驶的路程;(2)此过程中牵引力所做的功。答案(1)30m(2)1500J类型三动能和势能的影响因素及机械能的转化(近三年云南3次,昆明1次,曲靖2次)【命题解读】主要在选择题和填空题中考查动能和重力势能大小的判断,只要知道影响动能、重力势能大小的因素即可解答。(1)动能大小的影响因素:质量、速度。质量越大,速度越大,动能越大;(2)重力势能大小的影响因素:质量、被举高度。质量越大,高度越高,重力势能越大。例3(2017·云南)“六·一”儿童节期间,小朋友在锦江山公园里荡秋千,当秋千从高处落下时,重力势能变小(选填“变大”“变小”或“不变”),不再用力推时,秋千最后会停下来,在此过程中机械能不守恒(选填“守恒”或“不守恒”)。失分警示在考虑摩擦等阻力的情况下,机械能并不守恒,而是会逐渐转化为内能。3.(2018·连云港)如图所示是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案图,与站台连接的轨道有一定坡度。从节能的角度分析,这样的设计可以让列车无动力滑行进站时将动能转化为重力势能储存起来,此过程中机械能总量减少。 真题实战易混点辨析功和功率的关系功功率不同点功等于力F与物体在力的方向上移动的距离s的乘积功与做功所用时间之比公式:W=Fs=Pt公式:P=W/t=Fv表示做功的多少表示做功的快慢易混点1.做功的多少决定于功率和时间,只单独强调某一方面是错误的2.功率的大小由功和时间共同决定,只单独强调某一方面是错误的例4关于功,下列说法正确的是 ()A.力越大做功越多B.物体在力的方向上移动的距离越大做功越多C.做功所用的时间越长做功越多D.功等于作用在物体上的力与物体在力的方向上通过的距离的乘积D试真题·练易命题点一功、功率的相关计算1.(2015·昆明)新建成的牛栏江引水济昆工程,是将水从海拔较低的德泽水库,引到海拔较高的盘龙江上游。每年对昆明提供5.67亿立方米的水,耗电及相关运行费用已近10亿元。所以,珍惜水资源是每一个市民应尽的责任和义务。此工程是在德泽水库库区建泵站,将水泵入山坡高处的水池后,再自流回昆明。泵站的提水高度约220m,每秒流过水流横截面的水量是18m3,将1.8×104kg的水提高220m,水泵对水所做的功是3.96×107J,做功的功率是3.96×107W。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)2.(2017·昆明)用细线悬挂的小球从如图所示位置静止释放,若忽略空气阻力,那么小球在最高点的势能等于下降至最低点的动能;实际上,小球在摆动过程中,会与空气摩擦产生热,摆幅逐渐减小,最终停下来,那么在摆动过程中由于摩擦而转化的内能等于小球在最高点所具有的势能。(均选填“大于”、“等于”或“小于”) 3.(2014·昆明)草原发生大面积蝗灾时,农业部门利用飞机喷洒农药消灭蝗虫。当飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药时,它的 ()A.动能不变,势能不变B.动能减少,势能增加C.动能增加,势能减少D.动能减少,势能减少D4.(2015·曲靖)人进行各种活动都要消耗能量,下表列出了人在一些活动中消耗的功率:人体活动以5m/s的速度骑自行车打篮球百米赛跑引体向上消耗的平均功率(W)500600800400(1)小明以5m/s的速度由家里骑自行车到学校用时5min,小明家到学校的距离是多少?(2)若小明完成一次引体向上需要时间0.5s,通过的距离为0.4m,小明做引体向上的拉力是多大?答案(1)1500m(2)500N命题点二探究机械能(动能、重力势能、弹性势能)与哪些因素有关5.(2018·曲靖)某学校“牛顿小组”的同学在探究重力势能的实验中用到三个体积相同的小球,它们的质量关系为m1m2=m3,实验的情景如图所示。 (1)通过观察小球陷入细沙的深度来反映重力势能的大小,应用的物理方法是转换法(选填“转换法”或“类比法”)。(2)分析甲、乙两种情况可知,重力势能的大小与物体的质量有关。(3)质量为m3的小球落入细沙后,速度不断减小至静止,它的机械能转化为内能。(4)同学们还发现小球离地面越高,下落到地面所用的时间越长,他们测出了小球自由下落高度h和下落时间的平方t2的数据如下表,分析数据,写出h与t2的关系式为h=4.9t2。实验次数123456h/米2.454.97.359.512.2514.7t2/秒20.51.01.52.02.53.0过实验·行易实验探究物体的动能跟哪些因素有关【命题点】1.实验器材的选择。2.斜面的作用(改变物体到达水平面时①速度的大小)。3.水平面的作用(使物体在竖直方向上受力平衡,在水平方向上只受②摩擦力)。4.转换法的应用(通过水平面上木块被撞击时③移动的距离来判断物体动能的大小)。5.控制变量法的应用:(1)研究动能与质量的关系,选择质量④不同的小球,让小球从斜面的⑤相同高度由静止释放,使小球撞击水平面上的木块,观察木块移动的距离。(2)研究动能与速度的关系,控制⑥质量一定(选择同一小球实验),让小球从斜面的⑦不同高度由静止释放,使小球撞击水平面上的木块,观察木块移动的距离。6.机械能的相互转化:(1)从斜面到达水平面:⑧重力势能转化为动能。(2)两物体撞击后,运动一段距离停下来,动能转化为⑨内能。7.与阻力对运动的影响实验结合考查(如果水平面光滑,小球将做⑩匀速直线运动)。8.运动的相对性:以水平面上的木块为参照物,小球在滚下的过程中是 运动的。9.若水平面光滑,能否达到实验目的(不能,原因是小球将做匀速直线运动,无法比较运动的距离,也就无法比较物体动能的大小)。10.若水平面上铺上摩擦力稍大的材料,不用撞击木块,能否达到实验目的(能,可以通过比较小球在水平面上运动的距离,比较物体动能的大小)。11.实验结论:物体动能的大小与 质量和 运动速度有关。运动速度相同的物体,质量越大,它的动能也 越大;质量相同的物体,运动的速度越大,它的动能 越大。例(2018·安徽)下图为探究物体(钢球)动能大小跟哪些因素有关的实验装置。 (1)实验原理:①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。②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:①同一钢球从斜面上不同高度处由静止向下运动,在水平木板上撞击木块,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。②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。命题思路该题考查学生对于“探究物体动能跟哪些因素有关”实验的理解和掌握,由于动能的大小与质量和速度有关