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第13课时功功率机械能及其转化考点梳理夯实基础考向探究逐个击破考点一功、功率及其计算1.功定义作用在物体上的力,使物体在力的方向上移动一段距离,就说这个力对物体做了功。做功的两个必要因素(同时具备):一是作用在物体上的;二是物体在移动了距离力力的方向上(续表)考点梳理夯实基础考向探究逐个击破不做功的三种情况(其他情况都做功)示意图特点物体在水平方向上不受力,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踢出去的足球推而未动,搬而未起人提水桶水平前进,提水桶的力和水桶所受的重力不做功考点梳理夯实基础考向探究逐个击破计算功等于与的乘积,公式为W=,功的单位为焦耳(J),1J=1N·m常见值将两个鸡蛋举高1m做功约为1J;一名中学生从一楼走上二楼做功约为1500J;将地面上的物理课本捡起来,人对课本做功约为2JFs(续表)力物体在力的方向上移动的距离考点梳理夯实基础考向探究逐个击破2.功率功率物理意义:表示物体做功的。比较做功的快慢需考虑两个要素:一是物体做了多少功;二是物体做功所用的时间定义:功率与做功所用时间之比;公式:P=单位:,简称瓦,符号:;1W=1J/s,1kW=1000W功率推导公式由于且W=Fs,可推导:P==(v为物体在F作用下运动的平均速度)P=Wt快慢𝐖𝐭瓦特W𝑭𝒔𝒕Fv机械能动能定义:物体由于而具有的能。影响因素:和。质量相同的物体,运动速度越大,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。(常通过使物体从斜面上同一高度由静止下滑,使单摆摆角θ相同来控制速度不变)公式:考点梳理夯实基础考向探究逐个击破考点二机械能及其转化Ek=12mv2运动质量速度考点梳理夯实基础考向探究逐个击破机械能势能重力势能定义:物体由于受到重力并处在一定高度而具有的能。影响因素:和。物体的质量越大,位置越高,它具有的重力势能就越大。公式:Ep=mgh弹性势能定义:物体由于发生弹性形变而具有的能影响因素:物体的材料和程度。物体的形变程度越大,它具有的弹性势能就越大(续表)质量所处高度形变考点梳理夯实基础考向探究逐个击破机械能的相互转换物体的动能和势能是可以相互的。有摩擦阻力时,在动能和势能的相互转化过程中,机械能会,如图甲、乙所示,我们称之为机械能不守恒。若在转化过程中不考虑摩擦力等消耗能量的因素,则机械能的总和,或者说机械能。如图丙所示,卫星由远地点向近地点运动时,减少,增大,由于没有空气阻力,机械能不变(续表)转化减少不变守恒重力势能动能考点梳理夯实基础考向探究逐个击破[点拨]判断机械能是否守恒,注意:(1)对象是整体还是个体。(2)分析关键字,如“不计空气阻力”“不计摩擦”“光滑”等,说明不考虑机械能损失的情况。考向探究逐个击破考点梳理夯实基础图13-5探究一是否做功的判断1.关于如图13-5所示的几个情景,下列说法正确的是()A.图甲中,女孩搬起一个箱子,女孩对箱子做了功B.图乙中,司机费了很大的力未能推动汽车,但司机对汽车做了功C.图丙中,吊车吊着货物水平移动一段距离,吊车对货物做了功D.图丁中,足球被踢出后在草地上滚动的过程中,运动员对足球做了功A考向探究逐个击破考点梳理夯实基础图13-62.(多选)[2018·河南]如图13-6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()A.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AB探究二功、功率的大小比较及计算考向探究逐个击破考点梳理夯实基础图13-73.[2018·连云港]如图13-7所示,一物块从光滑斜面上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,重力做功的功率为P1;在BC段重力做功为W2,重力做功的功率为P2,则下列关系正确的是()A.W1W2,P1P2B.W1=W2,P1=P2C.W1=W2,P1P2D.W1W2,P1P2考向探究逐个击破考点梳理夯实基础[答案]C[解析]由题意知,AB=BC,物块从A到B和从B到C降低的高度相同,且物块的重力不变,由W=Fs=Gh可知,两个阶段重力做功相等,故A、D错误;物块从光滑斜面滑下,速度越来越快,则通过AB段的时间大于通过BC段的时间,由可知,P1P2,故B错误,C正确。P=Wt考向探究逐个击破考点梳理夯实基础图13-84.[2018·德阳]如图13-8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,当它在竖直向上的拉力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。24.8考向探究逐个击破考点梳理夯实基础5.水平地面上的物体,受到方向不变的推力F的作用,其F-t和v-t的图像分别如图13-9甲、乙所示。由图像可知,0~3s内,推力对物体做功J;t=5s时,物体受到的摩擦力是N;9~12s内,推力对物体做功的功率为W。图13-91806考向探究逐个击破考点梳理夯实基础图13-106.扫地机器人是智能家用电器的一种。正逐渐进入我们的生活,如图13-10所示,是一款集自动清扫技术和人工智能设计于一体的地面清扫机器人。小五在室内运动场上试用中发现,该机器人在1min内沿直线匀速清扫的距离为18m,若它在运动中所受阻力为105N,问:(1)此机器人在清扫地面时运动的速度为多大?(2)此过程中该机器人的水平推力所做的功及功率分别是多大?考向探究逐个击破考点梳理夯实基础解:(1)此机器人在清扫地面时运动的速度v=𝑠𝑡=18m60s=0.3m/s。考向探究逐个击破考点梳理夯实基础图13-106.扫地机器人是智能家用电器的一种。正逐渐进入我们的生活,如图13-10所示,是一款集自动清扫技术和人工智能设计于一体的地面清扫机器人。小五在室内运动场上试用中发现,该机器人在1min内沿直线匀速清扫的距离为18m,若它在运动中所受阻力为105N,问:(2)此过程中该机器人的水平推力所做的功及功率分别是多大?考向探究逐个击破考点梳理夯实基础解:(2)因为机器人沿直线匀速清扫,其水平推力与所受阻力相等,即F=f=105N,此过程中机器人的水平推力所做的功W=Fs=105N×18m=1890J;功率P=𝑊𝑡=1890J60s=31.5W。考向探究逐个击破考点梳理夯实基础探究三机械能及其转化7.现代农业利用喷洒无人机喷洒农药,安全又高效,喷洒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,喷洒无人机的()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A考向探究逐个击破考点梳理夯实基础图13-118.如图13-11所示是跳水运动员跳板跳水时的情景,跳板跳水运动有起跳、腾空、落水三个阶段,若不计空气阻力,从腾空到落水的过程中()A.动能增加,机械能增加B.重力势能减小,机械能减少C.动能先减小后增大,机械能不变D.重力势能先减少后增大,机械能不变C考向探究逐个击破考点梳理夯实基础图13-129.如图13-12所示是一种叫蹦极的游戏。游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上,另一端固定在高处,从高处跳下。图中a点是弹性绳自然下垂时的位置,c点是游戏者所能到达的最低点。对于游戏者由跳台至最低点的过程中,若不计空气阻力,则下列说法正确的是()A.游戏者的动能一直在增加B.游戏者减少的重力势能全部转化为动能C.游戏者通过a点之后,弹性绳具有弹性势能D.游戏者到c点时,他的势能为零C实验突破素养提升达标检测巩固提升突破一探究物体的动能跟哪些因素有关【设计和进行实验】1.使小球获得动能的方法:让小球从同一斜槽的某一高度由静止滚下。2.实验方法:①转换法:通过木块被撞后移动距离的远近反映物体动能的大小。②控制变量法:实验中探究动能与小球质量的关系,必须保持小球到达水平面的速度相同(方法:使小球从同一斜槽的同一高度由静止滚下);探究动能与小球速度的关系,必须保持小球的质量相同。实验突破素养提升达标检测巩固提升【数据处理和分析】3.设计实验记录表格(如下表所示),分析可得出:物体的质量和物体运动的速度都影响物体动能的大小,且质量越大、运动速度越大,动能越大。次数小球质量m/kg小球下落的高度h/cm木块移动的距离s/cm123…4.超速、超载问题的判断:超速问题质量不变,超载问题速度不变。实验突破素养提升达标检测巩固提升【交流、反思与评估】5.小球从开始运动到静止过程中机械能的变化:在斜槽上运动时,机械能减少,重力势能转化为动能和内能;在水平面上运动时,因为受到摩擦阻力,最后静止,机械能转化为内能。6.水平面绝对光滑不能完成实验:木块将一直做匀速直线运动,无法比较木块移动的距离。实验突破素养提升达标检测巩固提升图13-13例1为了探究物体动能大小与哪些因素有关,同学们设计了如图13-13甲、乙所示实验装置进行实验。(1)若要探究动能大小与速度的关系,应选择图(选填“甲”或“乙”)装置进行实验。木块在水平面上滑动时,受到水平面的摩擦力。若斜槽光滑,小球从斜槽顶端由静止滚到斜槽底部的过程中,其机械能。(后两空均选填“变大”“不变”或“变小”)不变乙不变实验突破素养提升达标检测巩固提升(2)如果做图乙②实验时,木块被撞后滑出木板掉落,为防止因此造成木块损坏,需改进图乙②实验,再与图乙①实验对比。在不改变木板长度的情况下,应该采用以下方法。(填选项前字母)A.换用质量更小的小球B.给水平木板铺上毛巾C.适当降低小球的高度D.换用一个较重的木块C实验突破素养提升达标检测巩固提升(3)小红通过实验探究发现质量和速度都是影响动能大小的因素,得出实验结论后,又提出了新的问题:物体的质量和速度对物体动能的影响一样大吗?①小红查阅了相关资料,收集了一些物体的动能(如表一所示),结合生活经验分析表中数据,你认为在“质量”和“速度”这两个因素中,对物体动能影响较大的是。表一速度实验突破素养提升达标检测巩固提升②如图13-14所示为某段道路的标志牌,请结合所学知识进行解释,对机动车限定最高行驶速度,是因为;对不同车型限定不一样的最高行驶速度,是因为。图13-14速度相同时,质量越大动能越大质量一定时,速度越大动能越大实验突破素养提升达标检测巩固提升(4)图13-13中的实验装置的水平面如果绝对光滑,还能得出结论吗?,原因是。(5)用如图13-13乙①中的实验装置探究阻力对物体运动的影响,必须增加的器材是。(填选项前字母)A.倾斜程度不同的斜面B.粗糙程度不同的水平面C.质量不同的小球不能在光滑水平面上,木块不能停下来,也就无从比较小球动能的大小了B·实验拓展·实验突破素养提升达标检测巩固提升小红又用如图13-15所示的实验装置做探究物体动能大小与哪些因素有关的实验,她将钢球从某一高度由静止释放,钢球摆到竖直位置时,撞击水平木板上的木块,将木块撞出一段距离。图13-15表二实验次数钢球质量m/g钢球下摆高度h/cm木块滑行距离s/cm1203035240306536030实验突破素养提升达标检测巩固提升(6)本实验使钢球获得动能的操作方法是。(7)从表二数据可知,实验中控制了相同,从而探究动能与的关系。(8)第1次实验时若不考虑能量损失,钢球对木块最多可做J的功。第3次实验时,木块被撞后滑出木板无法记录数据,需要重做第3次实验,甲同学建议换用同样较长的木板,乙同学建议换一个较大的木块,丙同学建议降低钢球下摆的高度,你认为应当采用同学的建议。(g取10N/kg)(9)由上述实验数据和现象可得出结论:让钢球从高处摆下质量速度0.06甲速度一定时,质量越大,动能越大实验突破素养提升达标检测巩固提升突破二探究重力势能的大小与什么因素有关【设计和进行实验】1.实验方法:①转换法:通过沙坑的凹陷程度反映物体重力势能的大小。②控制变量法:实验中探究重力势能与物体质量的关系,必须保持物体高度相同(方法:不同物