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- 2021-11-11 发布
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第一部分 教材知识梳理
第十章 功和机械能
常考类型剖析
类型一
功 功率的计算
例
1
(
’
14
扬州
)“
4·18”
前夕,公共自行车出现在扬州城道路旁,极大地方便了市民生活,小常租借了一辆自行车,在
10 s
内行驶了
40 m
,骑车时受到的平均阻力是
20 N
,这段时间内,他克服阻力做的功为
_____J
,平均功率为
______W.
800
80
【
解析
】
克服阻力做功.
W
=
fs
=20N×40m=800 J;
平均功率
P
=
.
功、功率的计算
(1)功的计算:
名称
公
式
物理
意义
解题注
意事项
解题步骤
拉力
(牵
力)
所做
的功
W
=
Fs
①
F
为作
用在物体
上的拉力
(
牵引力
)
①力与物体移动的距离在方向上必须是一致的
;
力与物体移动的距离必须对应同一物体、同一段时间
;
①先
确定
力的
大小;
名称
公
式
物理
意义
解题注
意事项
解题步骤
拉力
(牵
引力)
所做
的功
W
=
Fs
②
s
为在拉
力
(
牵引力
)
的方向上
物体通过
的距离
②当物体做匀速运动时根据二力平衡求解牵引力
;③
力的单一定要用牛顿
,
距离的单位一定要
用米
②再
确定
距离
的多
少
名称
公
式
物理
意义
解题注
意事项
解题步骤
重力
做的
功
W
=
Gh
①
G
为物
体的重力
;②
h
为
物体克服
重力被提
升的高度
① 重力计算过程中质量的单位换算;②看清题目中求的是单个物体的重力还是几个物体的重力
③选
择适
当的
公式
进行
计算
名称
公
式
物理
意义
解题注
意事项
解题步骤
拉力
(牵
引力)
所做
的功
W
=
Fs
②
s
为在拉
力
(
牵引力
)
的方向上
物体通过
的距离
②当物体做匀速运动时根据二力平衡求解牵引力
;③
力的单一定要用牛顿
,
距离的单位一定要用米
②再
确定
距离
的多
少
公式
解题注意事项
解题步骤
功
率
计
算
P=
P=Fv
①
P
、
W
、
t
必须对应于同一段时间和同一物体;
①题目中若出现距离
,
则考虑公式
P
=
,
先计算功的多少,找
到时间,再用该公式
计算
;
公式
解题注意事项
解题步骤
功
率
计
算
P=
P=Fv
②
P
=
具有普遍性,不限制物体的运动状态;
P
=
Fv
必须是物体做匀速直线运动状态
②题目中若出现速度
,没有距离,则考虑
公式
P
=
Fv
,
先找力的
大小,再确定物体在
该力方向上的速度,
最后用公式计算即可
公式
解题注意事项
解题步骤
功
率
计
算
P=
P=Fv
②
P
=
具有普遍性,不限制物体的运动状态;
P
=
Fv
必须是物体做匀速直线运动状态
②题目中若出现速度
,没有距离,则考虑
公式
P
=
Fv
,
先找力的
大小,再确定物体在
该力方向上的速度,
最后用公式计算即可
公式推导:
变式题1
攀岩是一项挑战自然,超越自我的惊险运动.一位攀岩者体重为520 N,背着质量为8 kg的背包,用时40 min登上高为9 m的峭壁.在此过程中攀岩者对包做功
____
J,他做功的平均功率是
_____
W.(
g
取10 N/kg)
720
2.25
【
解析
】
此题是在竖直方向上克服重力做功的情况
.
所以要用公式
W
=
Gh
计算,因为计算的是攀岩者对背包做的功,所以
G
应该表示的是背包的重力,
h
为攀岩的高度
.
背包受到的重力为:
G
包
=
mg
=8 kg×10 N/kg
=
80N
,对背包做功为:
W
=
G
包
h
=80 N×9m=720J.
第二个空
为攀岩者做功的平均功率,攀岩者做的功既包括对背包做的功,又包括他克服自身重力做的功
.
他做的总功
W
总
=
(
G
人
+
G
包
)
h
=
(520 N+80 N)×9 m
=
5 400 J
,他做功的平均功
率为:
W.
类型二 机械能及其转化
【
命题解读
】
机械能及其转化考查
17
次,在选择题、填空题、简答题、实验题中均有考查,多以卫星、跳伞、蹦床等为背景进行考查,考查内容涉及动能的变化、机械能的变化、动能和重力势能的相互转化、动能和弹性势能的相互转化
.
其中,动能的变化为重点考查内容
.
例
2
(’
13
龙东
)在一次军事演习中,一架飞机沿水平方向一边匀速飞行,一边投放军用物资,在此过程中飞机的动能
_____
(选填“变大”、“变小”或“不变”),物资在加速下落过程中,动能和重力势能之间的转化情况是:
___________________.
变小
重力势能转化为动能
【
解析
】
影响动能的因素有两个:一是运动时的速度,二是质量
.
飞机匀速飞行,说明速度大小没有变化,边飞行边投放军用物资,飞机和机上的军用物资总质量减小,所以动能减小;物资下落过程中,质量不变,高度减小,重力势能减小,然而运动速度在增加,动能在增加,所以重力势能转化为动能
.
动能和势能转化问题的分析方法:
(1)首先分析决定动能大小的因素和决定重力势能(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)要注意动能和势能相互转化过程中的能量损耗和补充,如果除重力和弹力外没有其他外力做功,则动能和势能转化过程中机械能不变.
(3)题目中如果有
“
在光滑斜面上滑动
”
,则表示没有能量损失
——
机械能守恒;如果有
“
在斜面上匀速下滑
”
,则表示有能量损失
——
机械能不守恒.
变式题2
(
’
14莱芜
)如图所示,一个物体沿粗糙的斜面匀速下滑,下滑过程中,下列判断正确的是
(
)
A. 物体的动能不变,机械能不变
B. 物体的重力势能减小,机械能减小
C. 物体的动能转化为
重力势能
D. 物体的重力势能转
化为动能
B
【
解析
】
由
【
类型突破
】
可知:物体的动能不变,重力势能减小;由于“机械能
=
动能
+
势能”,故机械能减小;故
A
选项错误,
B
选项正确
.
由于物体的动能不变,重力势能减小;所以不是动能转化为重力势能,也不是重力势能转化为动能
.
故
C
、
D
都错误
.
故选
B.
实验 探究物体的动能跟哪些因素有关
(
2013
年黔南州
19
题
)
实验突破
(
1
)转换法的应用(
通过观察木块被推动的距离来判断动能的大小
);
(
2
)控制变量法的应用;
(
3
)探究动能与速度的关系时,控制小球的质量相同;
(
4
)探究动能与质量的关系时,控制小球的速度相同;
(
5
)选择同一个小球从不同高度释放进行实验的目的(
控制小球的质量相同
);
(
6
)让不同的小球从斜面的同一高度释放的目的(
让小球滚动到斜面底部的速度相同
)
;
(
7
)结合牛顿第一运动定律的内容对该实验现象进行描述和判断
.
实验结论
:运动速度相同的物体,质量越大,它的动能也越大
.
例
如图所示是“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置.
(1)该实验利用了转换法,通过观察
_______________
来判断
_____
(选填“小球”或“木块”)动能的大小.
木块移动的距离
小球
(2)让同一小球从斜面的不同高度由静止滚下,推动木块做功,目的是为了探究动能的大小与
_____
的关系.
(3)换用质量不同的小球,使它们从斜面的
_____
(选填“相同”或“不同”)高度由静止滚下,推动木块做功,目的是为了探究动能的大小与
_____
的关系.
速度
相同
质量
【
解析
】
此题重在运用了两种科学的研究方法:控制变量法和转换法
.
通过对比实验,控制不变量,改变研究量来进行对比实验,从相同高度滚下可使小球到达水平面的初始速度相同,来研究动能与质量的关系
.
从不同高度滚下,可使物体在水平面的初始速度不同,但保持质量相同,从而研究动能与速度的关系
.
可以通过木块移动的距离长短来表示小球动能的大小,利用控制变量的思想归纳结论
.
(1)小球碰到木块后,由于受到
_______
的作用,最终会停止,在此过程中小球和木块的动能转化为
___
能.
(2)如果实验中水平面绝对光滑,实验将
_____
(选填“能”或“不能”)达到实验目的,原因是
_____________________________________
___________________
.
摩擦力
木块将与小球一直做匀速直线运动,无法
比较木块移动的距离
内
不能
(3)本实验过程中,除了要保持运动的路线与木块的中心在同一条直线上这一点之外,还有其他的注意事项,如果不按照这些注意事项进行实验,会导致实验不能得出正确的结论,请任意写出一点注意事项
______________
___________
.
自由滚下
小球需由静止
【
解析
】
(
1
)由于受到摩擦力的作用,木块和小球动能转化为内能;(
2
)如果本实验中的水平面绝对光滑,小球撞到木块后将与木块一起做匀速直线运动,则无法通过木块移动的距离比较动能的大小,因此不能达到实验的目的;(
3
)实验中需要保持小球由静止自由滚下,使小球初始速度为零
.
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