初中人教版第十一章 功和机械能综合与测试复习课件ppt

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一个是作用在物体上的力F
物体在力的方向上移动的距离S
1 J＝1 N · m
1. 物理学中的功的含义
2. 力学中的功包括两个必要因素:
一是作用在物体上的力；二是物体在这个力的方向上移动了距离。
小车在推力的作用下向前移动了一段距离
3. 力不做功的三种情况
【例题1】下列生活实例中，力对物体做功的有 （ ）
A．甲和乙 B．甲和丙C．乙和丙 D．丙和丁
甲：小车在推力的作用下前进了一段距离
乙：提着滑板在水平路面上前行
丙：物体在拉力作用下升高
丁：用尽全力搬石头，搬而未起
甲：小车沿推力方向前进了距离；丙：物体在拉力作用下升高；这两种情况，物体都受到了力，且在这个力的方向上移动了距离，所以力都做功。
乙：提着滑板在水平路面上前行，力的方向与运动方向垂直，力不做功；
丁：用尽全力搬石头，搬而未起，该力不做功。 所以选B。
①功的大小： 力学中规定：功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。
已知做功多少W和物体在力的方向上移动的距离s，可求出力F的大小。
已知做功多少W和力的大小F ，可求出物体在力的方向上移动的距离s。
如果物体移动的方向与另一个力的方向相反，我们就说物体克服这个力（阻力）做功。例如，在水平面上推动物体前进时，要克服摩擦力做功；人上楼时要克服自己的重力做功。
人在爬楼梯时，要克服自己的重力做功，计算做功的大小时，应该用人的重力G乘以楼梯的竖直高度h。W=Gh
同学的重力 G=mg=50kg×10N/kg=500N
所以上楼过程中克服重力所做的功 W=Fs=Gh=500N×12m=6000J
上楼的高度 h=3m×（5-1）=12m
该同学上楼时，要克服自己的重力做功，计算功可以用W=Gh进行计算。
【例题2】 一位质量约50 kg的同学从一楼走到五楼，他上楼过程中克服重力所做的功可能为（　　）A. 60 J B. 600 JC. 6 000 J D. 10 000 J
视频总结——《第1节 功》
①物理意义：表示物体做功的快慢
国际单位：瓦特 ，符号 W， 1W =1J/1s =1N · m/s
F：表示作用在物体上的力； v：表示物体沿力的方向做匀速直线运动的速度。
常用单位：千瓦 ，符号 KW， 1 KW =1000W
功与做功所用时间之比叫做功率，它在数值上等于单位时间所做的功。
1. 比较做功快慢的方法
一个老人和一个小孩一起爬相同的楼梯，做功相同吗？做功的快慢相同吗？
图中两人爬相同的楼梯，两人升高的高度相同，但由于两人的重力不同，根据W=Fs=Gh可知，两人做功不相同，老人比小孩做的功多； 由于两人上楼所用的时间不确定，所以他们做功的快慢可能相同，也可能不相同，无法比较做功的快慢。
①功率的物理意义：表示物体做功的快慢。
②功率的定义：功与做功所用时间之比叫做功率，它在数值上等于单位时间所做的功。
国际单位：焦/秒，符号J/s，叫做瓦特 ，符号 W。 1W=1J/s
常用单位：千瓦(kW)、兆瓦(MW)； 1kW=103W，1MW=103kW
物体在1 秒内所做的功为1焦，则其功率为1瓦。
⑤功率及其功、时间的计算
W：表示力做的功，单位：焦耳（J） t： 表示做功所用的时间，单位：秒（s）P ：表示做功的功率，单位：瓦特（W）或焦/秒（J/s）
力F作用在物体上，物体沿力的方向以速度v 做匀速直线运动时，则力F 的功率：
单位：1W=1N · m/s
注意：物体沿力的方向以速度v 做匀速直线运动。
【例题3】为什么汽车上坡时，司机经常用换挡的方法减小速度？ 为什么同样一辆机动车，在满载时的行驶速度一般比空载时小得多？
机车发动机的最大功率是一定的。由P=Fv可知，牵引力的大小和运动速度成反比。汽车上坡时，需要增大牵引力，所以要减小速度。同样一辆机动车，在满载时需要的牵引力增大，则应该减小车辆的速度。
功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。
功与做功所用时间之比叫做功率。
【例题4】做引体向上的规范动作是两手正握单杠，由悬垂开始。上提时，下颚须超过杠面；下放时，两臂放直，不能曲臂。在动作达到规范要求后，小敏想利用如图所示的引体向上单杠估测自己做引体向上时的功率。请你帮他完成该实验设计。
（1）实验原理：　　　    。
（2）实验需要测量的物理量及器材：　　　　　　　　　。（3）补充实验步骤（物理量用字母符号表示）: ①利用电子秤测量出小敏的质量m； ②用刻度尺测量出小敏完成一次规范引体向上动作时___________； ③用_____测量出小敏连续完成n次规范引体向上动作时需要的____；（4）功率计算表达式(用物理量的符号表示)　　    。
（2）实验需要测量的物理量及器材：　　　　　　。
测量的物理量：质量m、高度h和时间t
测量仪器为：电子秤、刻度尺和停表
（3）补充实验步骤（物理量用字母符号表示） : ①利用电子秤测量出小明的质量m；②用刻度尺测量出小敏完成一次规范引体向上动作时______________；③用______测量出小敏连续完成n次规范引体向上动作时需要的_______。（4）功率计算表达式(用物理量的符号表示)　　     。
（3）补充实验步骤: ①利用电子秤测量出小敏明的质量m； ②用刻度尺测量出完成一次规范引体向上动作时上升的高度h； ③用停表测量出连续完成n次规范引体向上动作时需要的时间t。 （4）功率计算表达式
【例题5】如图所示为一辆无人驾驶清扫车，它集激光雷达、摄像头、超声波雷达等传感器于一体，可自主作业。 空车行驶时牵引力的功率为810W，在10s内匀速行驶12m，车受到的阻力为多少牛？
视频总结——《第2节 功率》
第3节 动能和势能
定义：物体由于运动而具有的能
物体由于发生弹性形变而具有的能
物体由于被举高而所具有的能
影响因素：物体的运动速度和质量
影响因素：物体的质量和所在的高度
影响因素：物体的弹性形变程度和材料
①动能： 物体由于运动而具有的能，叫做动能。 一切运动的物体都具有动能。
②影响动能大小的因素
物体动能的大小跟速度、质量有关。
控制速度不变，改变质量的方法：质量不等的小球从同一高度滚下。
①探究方法：控制变量法、转换法。
控制变量法： 在探究动能大小与运动速度、质量的关系时，每次实验这两个变量只能变化一个。
控制质量不变，改变速度的方法：同一小球从不同高度滚下。
2. 探究动能大小与物体运动的速度、质量的关系
通过小球运动的距离s来反映动能的大小。
②探究动能大小与速度的关系
让同一钢球（质量不变）A分别从不同的高度由静止开始滚下，撞击木块B，观察并测量前后两次木块B被撞移动的距离。
质量相同时，物体的速度越大，动能越大。
③探究动能大小与质量的关系
改变钢球的质量，让不同的钢球A、 A＇分别从同一高度由静止开始滚下（控制与木块碰撞前的速度相等），观察并测量前后两次木块B被撞移动的距离。
速度相同时，物体的质量越大，动能越大。
【例题6】如图所示为“探究物体动能跟哪些因素有关”的装置示意图。
（1）原理：运动的钢球A碰上木块B后，B被撞得越远，A对B做的功就越多，A的动能就越大，通过B被撞的距离来反映物体A动能大小的方法属于______法。（2）为研究动能大小与质量的关系，需控制小球撞击时的速度不变，方法是 。（3）质量和速度谁对动能的影响较大呢？小文所在的物理兴趣小组借助速度传感器和其它仪器得出两组数据如表一和表二所示。分析这两组数据可以得出 对物体的动能影响较大，依据是 。
表一 钢球撞击时速度为8cm/S 表二 钢球的质量为100g
（1）原理：运动的钢球A碰上木块B后，B被撞得越远，A对B做的功就越多，A的动能就越大，通过B被撞的距离来反映物体A动能的大小，这种探究方法属于_________法。（2）为研究动能大小与质量的关系，需控制小球撞击时的速度不变，具体操作方法是： 。
（1）动能与距离是两个不同性质的物理量，物体A动能大小用木块B被撞的远近来反映，属于转换法。（2）研究动能大小与质量的关系时，利用控制变量法，让质量不等的小球从同一高度自由滚下，则小球撞击时的速度不变。
让质量不等的小球从同一高度自由滚下
（3）质量和速度谁对动能的影响较大呢？小文所在的物理兴趣小组借助速度传感器和其它仪器得出两组数据如表一和表二所示。分析这两组数据可以得出 对物体的动能影响较大，依据是 。
（3）分析表中数据，质量增加一倍，动能增加为原来的两倍；速度增加一倍，动能增加为原来的四倍，所以速度对动能大小的变化影响较大。
速度增加一倍，动能增加为原来的四倍
①重力势能 在地球表面附近，物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能，叫做重力势能。
②影响重力势能大小的因素
物体重力势能的大小跟高度、质量有关。质量相同，高度越高，重力势能越大；高度相同，质量越大，重力势能也越大。
①物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。
②弹性势能的影响因素：
弹性势能的大小与弹性物体的形变程度有关；同一物体，弹性形变越大，弹性势能越大。
3. 动能与势能的比较
视频总结——《第3节 动能和势能》
（2）若橡皮筋被拉得长度相同，所用“子弹”的质量不同，则发现射出时的速度也　　　  (选填“相同”或“不相同”)；在此过程中，橡皮筋对“子弹”做的功　　    (选填“相同”或“不相同”)。
橡皮筋拉得越长，橡皮筋的弹性势能越大，同样的“子弹”射得越远， 这说明橡皮筋的弹性形变程度越大，弹性势能越大。在橡皮筋被拉得长度相同时，橡皮筋的弹性势能相同，对子弹做的功相同，射出子弹的动能也相同，所用“子弹”的质量不同，其射出时的速度也会不同。
【例题7】如图所示是小明同学玩弹弓的情景。（1）小明发现橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越远，这说明：　 　     ；
橡皮筋的弹性形变程度越大，弹性势能越大。
第4节 机械能及其转化
动能、重力势能和弹性势能统称为机械能
机械能之间可以相互转化
机械能守恒： 如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和不变。
①动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。
②动能和势能可以相互转化
注意机械能守恒的条件： 只有动能和势能的相互转化，而没有机械能与其他形式的能的相互转化。【即忽略摩擦力造成的能量损失，所以机械能守恒是一种理想化的物理模型】
如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和不变，即机械能是守恒的。
跳伞运动员在空中匀速直线下降的过程中，质量不变，速度不变，则动能不变；高度降低，则重力势能变小；机械能等于动能与势能之和，则机械能变小。所以选C。
A. 动能不变，重力势能不变，机械能不变B. 动能变大，重力势能变小，机械能不变C. 动能不变，重力势能变小，机械能变小D. 动能变小，重力势能变小，机械能变小
【例题8】如图所示，跳伞运动员在空中匀速直线下降的过程中，关于运动员(不包含降落伞和绳)下列说法正确的是 (　　)
注意：由于空气的阻力，跳伞运动员下降时，机械能是减小的，不守恒。
【例题9】如图所示，将一小钢球从a点竖直向上抛出（不计空气阻力），经过b点到达最高点c时静止，图中hab＝hbc，下列判断正确的是（ 　）A．小球运动到最高点c时受到平衡力的作用B．小球在ac段重力势能的增加量与动能的减小量相等C．小球在ab段克服重力的做功小于在bc段克服重力的做功D．就a、b、c三点而言，小球在a点具有的机械能最大
小钢球从a点竖直向上抛出时，是动能转化为重力势能，因为不计空气阻力，所以小钢球的机械能是守恒的，在a、b、c三点具有的机械能是相等的，任何位置，减小的动能一定等于增加的重力势能；小钢球克服重力做的功W=Gh也是相等的。小钢球在最高点只受到重力的作用。 所以选项B正确。
从能量的角度来看，自然界的流水和风都具有大量的机械能。
水能发电站：将水的机械能转化成电能。
风能发电站：将风的机械能转化成电能。
1. 水能和风能的利用
视频总结——《第4节 机械能及其转化》
【 例题10】下列关于水能和风能的说法中，正确的是（ ）A、流动的河水只有动能，没有重力势能B、风只具有动能，不具有重力势能C、利用水能和风能都可以做连续性的工作D、水能和风能都不会污染环境
流动的河水、风都具有动能和重力势能；利用水能和风能（不稳定）不可以做连续性的工作；水能和风能都不会污染环境；所以选项A、B、C均错误，D正确。
功和机械能 综合练习
1. 下列关于功的各种说法中，正确的是（ ）
一个物体在力的作用下，并且在这个力的方向上移动了距离，力对物体才能做功。A、B、C选项中都不符合做功的两个必要因素，所以是错误的。 D选项中，有力作用在物体上，物体又在该力的方向上移动了距离，所以该力就一定做功。 D选项正确。
A. 只要有力作用在物体上，就一定做了功B. 只要物体移动了距离，就一定做了功C. 只要有力作用在物体上，物体又移动了距离，就一定做了功D. 只要有力作用在物体上，物体又在该力的方向上移动了距离，就一定做了功
2. 下列物体中:①卷紧的钟表发条；②扔在空中的橡皮；③被适当拉伸的弹簧；④充满气的气球。具有弹性势能的是（ ）A.①②③④　　　 　    B.①③④C.只有①　　　　     D.只有①③
　机械钟表内的发条被卷紧后，其发生了弹性形变，故①具有弹性势能；扔在空中的橡皮，没有发生弹性形变，故②不具有弹性势能；被适当拉伸的弹簧，发生了弹性形变，故③具有弹性势能；充满气的气球，发生了弹性形变，故④具有弹性势能。所以B选项正确。
3. 在2022北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台决赛中，我国运动员谷爱凌用一个此前从未做过的难度动作获得冠军！她脚踩滑雪板收起雪杖后从高处加速滑下的过程中，她的 (　　)
A. 动能增加，重力势能不变B. 动能增加，重力势能增加C. 重力势能转化为动能D. 动能转化为重力势能
   在从高处加速滑下的过程中，其质量不变，速度增大，高度减小，所以动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能。 答案：C 
（2）牵引力所做的功 W=Fs=50N×30m=1500J
（1）行驶的路程 s=vt=0.5m/s×60s=30m
4. 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50 N的牵引力作用下，以0.5 m/s的速度在水平地面匀速直线行驶60 s。求：
(1)它行驶的路程；(2)此过程中牵引力所做的功。
5．如图所示，初三（1）班的小敏同学从地上拿起一个鸡蛋，并用大约1s的时间举过头顶，做功的功率约为（ ）A．0.25W B．0.5W C．1W D．2W
从地上拿起鸡蛋，缓缓举过头顶，通过的距离是自己的身高再加上大约半只胳膊的长度，因此鸡蛋向上移动的距离约 s=2m 向上举鸡蛋的力：F＝G＝mg＝50×10−3kg×10N/kg＝0.5N 做的功：W＝Fs＝0.5N×2m＝1J， 功率：P＝W/t= 1J/1s＝1W 故选C。
6．频闪照相机是研究物体运动的重要手段之一，如图4所示的频闪照片记录了竖直下落的小球每隔相等时间的位置，不计空气阻力，在小球下落的过程中，下列说法正确的是（ ）A．小球的下落速度是越来越慢B．小球的下落速度是不变的C．小球的重力在 ab 段做功比在cd 段多D．小球的重力在 ab 段做功比在 cd 段慢
A选项．a、b、c、d是竖直下落的小球每隔相等时间的位置，但是距离越来越大，表明小球下落的越来越快，故A、B错误；C选项．ab段长度小于cd 段，重力相同，根据W=FS，做功大小与下落距离成正比，ab 段做功小于cd 段，故C错误；D选项．ab段做功小于cd 段做功，而所用时间相等，根据P=W/t，所以ab段功率小于cd 段功率，故D正确。
7．2022年2月6日，中国女足亚洲杯夺冠。如图是足球落地后又弹起的示意图分析可知，足球（　　）
A．在B点时受力平衡；B．在A、D两点动能可能相等；C．在C点时，若所受力全部消失，其运动状态将不断改变；D．在运动过程中，只存在动能和势能的相互转化
A．B点只受重力，不平衡，故A不符合题意；B．运动过程中有空气阻力，所以AD速度可能相同，动能可能相同，B正确；C．在C点时，若所受力全部消失，其运动状态将不变，故C不符合题意；D．在运动过程中，由于空气阻力及地面摩擦力，机械能不守恒，除存在动能和势能的相互转化外，还有内能的转化，故D不符合题意。所以选B。
8. 如图甲所示，用弹簧测力计两次水平拉同一木块，使它在同一水平木板上做匀速直线运动，图乙是它运动的s-t图象，下列说法正确的是（ ）A.木块两次做匀速直线运动时，弹簧测力计示数分别为F1、F2，则F1>F2 B.木块两次受到滑动摩擦力分别为f1、f2，则 f1< f2C.两次拉力分别在10 s内对木块做功为W1、W2，则 W1P2
因木块的压力、接触面的粗糙程度都不变，所以两次受到的滑动摩擦力相等；两次做匀速直线运动，弹簧测力计示数等于摩擦力的大小，则F1=F2； 由s-t图象可知第一次运动距离大，根据W=FS可知，W1＞W2；功率P1>P2 。 所以选D。
9. 某旅行车发动机的功率恒定为72 kW。求：（1）当它以108 km/h的速度匀速行驶时，受到的阻力是多少?（2）若该车以20 m/s的速度匀速在平直的路上行驶4×103 m，受到的阻力为2.5×103 N，则该车克服阻力做多少功?汽车的实际功率多大？
10.人造地球卫星沿椭圆轨道运行，我们把卫星运行过程中离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点。已知卫星在运行过程中机械能保持不变，那么（ ）A．卫星在远地点的势能最大、动能为零B．卫星在近地点的动能最大、势能为零C．卫星从近地点向远地点运动过程中，势能增大，动能减小D．卫星以近地点向远地点运动过程中，动能增大，势能减小
卫星在远地点时，速度最小，则动能最小但不是零；在近地点时，速度最大，动能最大，势能最小但不是零。故A、B选项不符合题意； 卫星从近地点到远地点运动过程中，高度增大，速度变小，重力势能增大，动能变小，动能转化为重力势能。故C符合题意，D不符合题意。
11. 如图所示交通标志牌规定了某路段车辆的最高时速，请根据该交通标志牌的信息，进行分析并回答下列问题。① 该路段中，小型车的最高行驶速度为 。② 应用机械能的知识解释不同型号车辆限速不同的原因。 ③ 一般说来，车辆在学校路段应保持 行驶。（选填“高速”或“低速”）
①速度标志的单位是km/h，所以小型车的最高行驶速度为120km/h。②动能与物体的质量和速度有关，在动能不变的情况下，质量小的物体速度更大（合理即可）。③车辆动能越小越安全，低速行驶动能小，故在学校路段应低速行驶。
12. 如图所示，过山车是一项惊险刺激的游戏项目，下列关于过山车的机械能说法正确的是（　　）A．通过环形轨道最高点时，重力势能最大，动能为0B．刚开始过山车匀速被拉升时，机械能不变C．过山车向下俯冲时，重力势能转化为动能D．过山车在运行过程中机械能守恒
A．通过环形轨道最高点时，车在运动，动能不为0，故A错误；B．刚开始过山车匀速被拉升时，动能不变，重力势能变大，机械能变大，故B错误；C．过山车向下俯冲时，重力势能转化为动能，该选项正确。D．过山车在运行过程中，存在摩擦力与阻力，机械能不守恒，该选项错误。