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第13课时功功率机械能及其转化考点知识聚焦考点一功定义一个作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了一段,就说这个力做了功必要因素①作用在物体上的;②物体在力的方向上移动的不做功的三种情况示意图特点物体在水平方向不受力,因惯性而动物体受力,但静止有力有距离,力的方向与距离的方向垂直举例脚对踢出去的足球不做功推而未动,搬而未起人提水桶水平前进,提水桶的力和重力不做功力距离力距离考点知识聚焦（续表）功的计算表述力与物体在力的方向上移动的距离的公式W=单位(符号:J);1J=1N·m大小把两个鸡蛋举高1m所做的功大约是1J说明计算做功多少时,要注意三个“同一”性:即力与物体移动的距离在方向上必须一致;力与物体移动的距离必须对应于同一物体和同一段时间乘积Fs焦耳考点知识聚焦考点二功率定义与之比物理意义表示做功的物理量。功率大,说明做功,单位时间内做的功多;功率小,说明做功,单位时间内做的功少。注:功率大小表示做功快慢,不表示做功多少;做功多少由功率和时间共同决定功做功所用时间快慢快慢考点知识聚焦（续表）公式P=单位(符号:);换算关系:1kW=W,1W=1J/s备注功率的公式P=Wt是指平均功率,即在t时间内的平均功率,而不是某一时刻的瞬时功率;当物体在力F作用下,以速度v匀速运动时,由W=Fs及v=st,可得:P=Wt=Fst=瓦特W103Fv𝑾𝒕考点知识聚焦考点三动能和势能能量定义物体能够,表示这个物体具有能量,简称能,单位是说明①一个物体能够做的功越多,表示这个物体具有的能量越大。②一个物体“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,也不一定要做功对外做功J考点知识聚焦（续表）动能定义物体由于而具有的能探究课题:物体的动能大小跟哪些因素有关探究方法、实验装置运动控制变量法转换法考点知识聚焦（续表）动能探究课题:物体的动能大小跟哪些因素有关实验过程①让体积相同的钢球和木球从同一高度滚下,目的是使两球到达水平面时的相同,是为了探究动能与物体的关系;②让质量相同的两木球从不同高度滚下,是为了探究动能与物体的关系;③通过观察来反映物体动能的大小,这里用到了法实验结论①甲、乙说明:动能与质量有关,相同的物体,质量越大,动能;②乙、丙说明:动能与运动速度有关,相同的物体,运动速度越大,动能初速度质量速度木块被推动的距离转换速度越大质量越大考点知识聚焦（续表）势能重力势能定义物体由于而具有的能量探究课题:重力势能的大小与哪些因素有关探究方法控制变量法、转换法实验设计利用物体落向沙地,比较砸出的沙坑大小实验过程①控制物体质量相等,使物体从不同高度处下落,探究重力势能与物体所处高度的关系;②控制物体所处高度相同,改变物体的质量,探究重力势能与物体质量的关系实验结论物体的重力势能与物体的和有关。物体质量相等,高度越高,重力势能越大;物体所处高度相同,质量越大,重力势能越大所处高度质量被高举考点知识聚焦（续表）势能弹性势能定义物体由于发生而具有的能影响因素与物体的弹性形变程度有关弹性形变考点知识聚焦考点四机械能及其转化概念动能、重力势能和弹性势能统称为____________单位焦耳(符号:J)巧析机械能转化过程动能与重力势能的转化:动能→重力势能:速度,高度增大;重力势能→动能:速度增大,高度动能与弹性势能的转化:动能→弹性势能:速度减小,弹性形变;弹性势能→动能:速度,弹性形变减小机械能减小减小增大增大考点知识聚焦（续表）常见能量转化举例滚摆上升:能转化为能;下降:能转化为能单摆左→中间:能转化为能;中间→右:能转化为能人造地球卫星近地点→远地点:能转化为能;远地点→近地点:能转化为能近地点时能最大,远地点时能最大机械能守恒定律如果只有动能和势能的相互转化,机械能的总和保持。注:只有动能和势能的相互转化是指不考虑判断机械能是否守恒的方法:①只有重力做功时,机械能;②若考虑摩擦及其他力的作用,机械能;③若有其他形式的能转化为机械能,机械能动重力势重力势动重力势动动重力势动重力势重力势动动重力势不变摩擦及阻力守恒减小增大例1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热点考向探究探究一功D热点考向探究例2(多选)[2018·河南]如图13-1所示,水平木板上有甲、乙两个木块,甲的质量大于乙的质量,两木块下表面的粗糙程度相同。甲、乙分别在水平拉力F1和F2的作用下,以相同速度匀速直线运动了相同时间,下列说法中正确的是()图13-1A.F1大于F2B.F1比F2做功多C.F2比F1的功率大D.甲的重力做功较多【答案】AB【解析】滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度有关,甲的质量大于乙的质量,则甲对桌面的压力大于乙对桌面的压力,两木块下表面的粗糙程度相同,所以甲受到的摩擦力大于乙;因为匀速运动,木块水平方向受力平衡,拉力与摩擦力大小相同,则F1F2,A正确。因为速度相同,时间相同,则运动距离相同,由公式W=Fs可知,F1做的功多,B正确。根据P=𝑊𝑡,时间相同时,F1做功多,故F1的功率大于F2的功率,C错误。重力与运动方向垂直,重力不做功,D错误。热点考向探究【变式1】如图13-2所示,用大小相等的拉力F,分别沿光滑的斜面和粗糙的水平面拉木箱,在力的作用下移动的距离sAB=sCD,比较两种情况下拉力F所做的功及其功率()图13-2A.AB段做功较多B.CD段做功较多C.AB段与CD段做的功一样多D.AB段的功率比CD段的功率大【答案】C【解析】沿光滑的斜面和粗糙的水平面拉木箱的拉力相等,且木箱移动距离sAB=sCD,由W=Fs可知,拉力所做的功相同,故C正确,A、B错误。由于本题没有给出两种情况下的运动时间,故无法比较功率的大小,故D错误。【变式2】[2018·德阳]如图13-3甲所示的铁块重力G=4N,被吸附在竖直放置且足够长的磁性平板上,当它在沿竖直方向向上的拉力F=6N的作用下向上运动时,铁块受到的摩擦力为N;此时铁块速度v与时间t的关系图像如图乙所示,4s内拉力F做的功是J。图13-3热点考向探究24.8热点考向探究探究二功率例3[2018·淄博]如图13-4所示,ACBC,在相同时间内把同一物体分别沿斜面AC、BC匀速推上顶端,推力分别为F1、F2,功率分别为P1、P2,在不考虑摩擦的情况下()图13-4A.F1F2,P1=P2B.F1F2,P1P2C.F1=F2,P1=P2D.F1F2,P1P2【答案】A【解析】斜面越平缓越省力,则F1F2;在不考虑摩擦的情况下,Fl=Gh,两边做功相同,时间也相同,故P1=P2。故选A。热点考向探究【变式1】[2018·娄底]图13-5是用滑轮组提升物体A的示意图,物体A受到的重力大小为GA=100N。在匀速竖直提升物体A的过程中,物体A上升的速度大小为v=0.4m/s,滑轮质量、绳重及一切摩擦忽略不计。图13-5(1)绳子自由端的拉力大小F=N。(2)拉力F做功的功率P=W。(3)物体A的机械能(选填“增加”“减少”或“不变”)。5040增加热点考向探究【变式2】[2017·六盘水]如图13-6所示,在水平拉力F的作用下,使重300N的物体在水平桌面上以0.1m/s的速度匀速运动时,物体与桌面的摩擦力为60N,F及其功率的大小分别为(不计绳重、动滑轮重和滑轮的摩擦)()A.20N2WB.20N6WC.60N2WD.30N6W图13-6【答案】B【解析】物体在水平桌面上匀速运动,且不计绳重、动滑轮重和滑轮的摩擦,则拉力大小为F=𝑓𝑛=60N3=20N。拉力F的功率为P=Fv=20N×0.1m/s×3=6W。故选B。热点考向探究例4[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变化的图像与图13-7所示四幅图最接近的是()图13-7探究三动能【答案】A【解析】排球竖直向上抛出,上升阶段,动能转化为重力势能,动能减小,重力势能增大,在最高处动能为零;排球下降阶段,重力势能转化为动能,动能增大,重力势能减小,故选A。热点考向探究例5[2018·内江]如图13-8所示,货架上放着A、B、C、D四个体积相同的实心球,其中A和B为铅球,C和D为铁球,那么A和B两球相比较,球的重力势能大。B和C两球相比较,做功本领更大的是球。(ρ铅ρ铁)图13-8探究四势能AB热点考向探究例6跳伞运动员跳出飞机后,立即打开降落伞,下落过程中,所受空气阻力随运动速度增大,直至与重力等大,在整个下落过程中,运动员和降落伞的()A.势能不断减少,动能不断增加,机械能不变B.势能不断减少,动能不断增加,机械能减少C.势能不断减少,动能先增加然后保持不变,机械能减少D.势能不断减少,动能先增加后减少,机械能不变探究五机械能及其转化C热点考向探究【答案】B【解析】在整个过程中,只有a到b的过程中,运动员对铅球有力的作用,所以只有这段对铅球做功,故A正确,不符合题意。由于不计空气的阻力,在b到d的过程中机械能守恒,故B错误,符合题意。c到d的过程中铅球越来越低,重力势能减少,故C正确,不符合题意。从a到d的过程中,铅球的运动速度和运动方向都在改变,故D正确,不符合题意。【变式1】[2017·自贡]如图13-9所示为一名运动员投掷铅球的过程示意图。铅球在b点离手,c点是铅球运动的最高点,不计空气阻力,在a到d的整个过程中,下列说法不正确的是()图13-9A.只有在a到b的过程中,运动员对铅球做了功B.在b到d的过程中,铅球的机械能先增加后减少C.在c到d的过程中,铅球的重力势能减少D.在a到d的过程中,铅球的运动状态在不断地变化热点考向探究【答案】AD【解析】物块从A点静止释放下滑,说明物块在A点受到非平衡力的作用,从A点下滑到B点的过程中,速度将逐渐增大,即在此过程中物块的动能增大,故A错误。物块的高度降低,物块的重力势能减少,故B正确。根据能量守恒定律,物块重力势能的减少量等于物块和斜面摩擦产生的总热量与物块动能的增加量之和,故C错误,D正确。【变式2】(多选)[2018·衡阳]如图13-10所示,在表面粗糙的斜面上,物块从A点静止释放下滑到B点的过程中,下列说法正确的是()图13-10A.物块的动能不一定增大B.物块的重力势能一定减小C.物块的重力势能减少量等于动能的增加量D.物块的重力势能减少量大于动能的增加量热点考向探究【答案】B【解析】甲、乙两球质量不同,所处高度相同,则释放前的重力势能不同。下落过程中,重力势能转化为动能,则着地瞬间两球的动能不相等,故A错误。忽略空气阻力,在动能和重力势能的相互转化过程中,机械能的总量不变,则甲球在P点和Q点的机械能相等,故B正确。释放瞬间两球的重力势能不相等,质量大的重力势能大,故C错误。从释放到着地,两球所受重力做的功不相等,故D错误。【变式3】[2018·广州]如图13-11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()图13-11A.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热点考向探究例7[2018·泰州]某小组进行“探究动能大小与质量是否有关”的活动。(1)小明用两辆相同的小车,在其中一辆小车上放一个砝码,然后让它们从同一斜面的同一位置由静止释放,撞击置于水平面上的木块,如图13-12甲所示。图13-12①将小车从同一位置处释放,目的是控制小车到达水平面的相同。②通过比较来比较小车动能大小。根据实验得出结论:动能大小与质量大小有关。探究六影响动能大小的因素速度木块滑行的距离热点考向探究(2)小红改变实验方案:让同一小车,从同一斜面的不同高度由静止释放,撞击水平面上的木块,如图乙所示。