1、第十講 功和機械能第十講 功和機械能 感受寧夏中考1機械能1.(2012寧夏)2012年6月16日我國成功發(fā)射了“神九”載人飛船,并將于6月18日與在軌的“天宮一號”對接。在“神九”升空過程中,對地而言,它的機械能_(選填“增加”或“減少”)；在穿越大氣層時,“神九”克服摩擦,將機械能轉(zhuǎn)化成_ 。 功與功率的有關(guān)計算增加內(nèi)能2.(2015寧夏)2015年6月6日,在湖北武漢舉行的亞洲田徑錦標賽中,中國選手李玲在女子撐桿跳決賽中以4.66m的成績打破亞洲記錄。請結(jié)合撐桿跳的過程示意圖(如圖),回答下列問題。(1)在助跑階段,李玲受到地面對她的靜摩擦力而前進,這個力的方向與她前進的方向_(選填“相

2、同”或“相反”)；助跑的目的是在起跳前獲得較大的_。(2)撐桿起跳時,由于_,李玲繼續(xù)前沖,從開始起跳到碳纖維輕質(zhì)撐桿(不考慮其質(zhì)量)達到最大彈性形變的過程中,發(fā)生了怎樣的能量轉(zhuǎn)化？(3)李玲越過橫桿后,在1s時間內(nèi)落地,若李玲的質(zhì)量是50kg,求她下落過程中重力做功的功率。(g=10N/kg)相同速度(動能)慣性答：人的動能轉(zhuǎn)化為人的重力勢能和撐桿的彈性勢能。解：人的重力G=mg=50kg10N/kg=500N重力做的功W=Gh=500N4.66m=2330J做功的功率P=(2019年寧夏)36.（4分）電動自行車給人們出行帶來了方便，但同時也造成大量交通事故。某市為了減小交通事故率，要求電

3、動自行車“凈重不大于40kg，設(shè)計時速不大于20km/h，電動機額定連續(xù)輸出功率應(yīng)不大于240W，腳踏騎行功能能正常使用”。請你根據(jù)初中所學(xué)的物理知識解釋：為什么要限定電動自行車的質(zhì)量和速度?質(zhì)量越大的物體，具有的慣性越大（1分），在發(fā)生緊急情況時，電動車剎車距離越長，越容易造成交通事故（1分）。在質(zhì)量一定時，速度越大，物體具有的動能就越大（1分），發(fā)生事故時造成的損傷就越嚴重（1分），所以要限定電動自行車的質(zhì)量和時速。（能從質(zhì)量與慣性的角度正確說出質(zhì)量與慣性的關(guān)系得2分，能從影響動能大小的因素方向正確說出動能與質(zhì)量和速度的關(guān)系得2分）(2018寧夏)。利用小明的實驗裝置，提出一個還能研究的物

4、理問題，并請寫出研究該問題的主要操作方法問題1：勢能和動能的轉(zhuǎn)化；操作方法：剪斷細線，小球下落重力勢能越來越小，動能越來越大，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；問題2：動能和勢能相互轉(zhuǎn)化；操作方法：讓小球擺動起來，從高處擺向低處時，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；從低處擺向高處時，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能；問題3：探究物體表面是否水平；操作方法：把小車放在研究物體表面，待小球靜止后觀察小球的重力作用線是否與小車低板面或上支架垂直從近幾年寧夏中考試卷分析中可看出:1.本講內(nèi)容考查頻率最多的考點為:功及功的大小計算；機械效率；功率；功率的計算；能量；機械能及其轉(zhuǎn)化。2.知識點縱向分布較多及知識綜合考查點為功和功率的計算；影響動能

5、和勢能的因素；動能和勢能的轉(zhuǎn)化。3.功和機械能在寧夏物理中考所占比值較重的知識考點部分,分值一般為38分,基本考查形式為選擇、應(yīng)用題。4.本講知識點的考查題型常常以選擇題、填空題或應(yīng)用題呈現(xiàn),題型常選取當年的熱點事件或交通安全方面的知識作為背景提出,綜合力與運動的關(guān)系、慣性、機械運動、機械能及其轉(zhuǎn)化等知識對考生進行綜合應(yīng)用考查。預(yù)計2020年在中考命題中依舊會選取生活中的熱點事件或常見的現(xiàn)象,要求考生對現(xiàn)象運用功、功率、能的轉(zhuǎn)化知識進行分析解答,正確運用相應(yīng)知識解讀現(xiàn)象,合理運用公式求解計算可以較好地提高本講得分率！功和機械能功力學(xué)中的功定義及符號兩個必要因素作用在物體上的力物體在力的方向上移

6、動的距離不做功的三種情況有力無距離有距離無力有力、有距離但垂直功的計算公式及單位、單位符號功率物理意義定義及符號公式、推導(dǎo)公式單位、單位符號動能和勢能能量定義單位動能定義實驗：探究動能與什么因素有關(guān)大小與質(zhì)量有關(guān)與速度有關(guān)重力勢能定義大小與質(zhì)量有關(guān)與高度有關(guān)彈性勢能大小定義與彈性形變有關(guān)與材料、粗細、長短有關(guān)機械能及其轉(zhuǎn)化機械能定義機械能轉(zhuǎn)化機械能守恒人造衛(wèi)星水能和風能的利用功和機械能 核心知識梳理2 典例精講精練3命題規(guī)律 主要考查結(jié)合影響動能、勢能的影響因素正確分析能的轉(zhuǎn)變,常出現(xiàn)在選擇題或填空題中。解題技法 （1）首先分析決定動能大小的因素,決定重力勢能(或彈性勢能)大小的因素看動能和重

7、力勢能(或彈性勢能)如何變化。（2）還要注意動能和勢能相互轉(zhuǎn)化過程中的能量損失和增大如果除重力和彈力外沒有其他外力做功(即：沒有其他形式能量補充或沒有能量損失),則動能和勢能轉(zhuǎn)化過程中機械能不變。（3）題中如果有“在光滑斜面上滑動”則“光滑”表示沒有能量損失機械能守恒；“斜面上勻速下滑”表示有能量損失機械能不守恒。機械能及其轉(zhuǎn)化例1(2012寧夏)如圖男孩打彈弓的情景,你能聯(lián)想到哪些物理知識？(至少寫出兩條)(1)_；(2)_ 。力可以改變物體的形狀橡皮筋的彈性勢能轉(zhuǎn)化為子彈的動能（合理即可）分析結(jié)合圖片和生活經(jīng)驗,可從動能和勢能的變化方面、力的作用效果、彈性勢能的大小跟物體發(fā)生彈性形變大小關(guān)

8、系等方面入手提出物理知識。變式題1(2015銀川賀蘭四中三模)2013年12月2日,總質(zhì)量近3.8噸的“嫦娥三號”探測器從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空(如圖a所示),奔向38萬千米外的月球。12月14日“嫦娥三號”著陸器落月后,15日與“玉兔號”巡視器成功分離。(1)如圖a火箭向下噴出高溫高壓氣體,“嫦娥三號”騰空的過程中用到的物理知識有：物體間力的作用是_的；力可以改變物體的_。(2)“嫦娥三號”近月制動被月球捕獲,進入環(huán)月圓軌道,飛行4天后,從環(huán)月圓軌道變軌至橢圓軌道(如圖b),從遠月點向近月點運動時,它的機械能_勢能 _。(均選填“變大”“變小”或“不變”)(3)“嫦娥三號”著陸器抵月留下深

9、深的“足跡”如圖c所示,“嫦娥三號”四個腿都設(shè)計成了“大腳丫”，目的是_ (4)“玉兔”抵月在陽光中留下美麗的“倩影”(如圖d),“倩影”形成是由于光的 _形成。相互 運動狀 態(tài)變小不變增大受力面積,減小對月球表面的壓強。直線傳播5)從地球到月球,“嫦娥三號”的質(zhì)量_(選填“變大”“變小”或“不變”)。(6)“玉兔號”巡視器俗稱月球車。月球車為什么不使用減震性能更好的充氣橡膠輪胎？不變答：月球表面沒有空氣，充氣輪胎容易爆裂。命題規(guī)律 此類考題主要考查學(xué)生對功、功率的公式及其變形公式的靈活運用,考題難度不大。解題技法 正確運用公式或其變形公式分析解答。功和功率的計算例2(2013寧夏)2013年

10、6月2日,卡塔爾跳高選手巴希姆,在國際田聯(lián)鉆石聯(lián)賽中跳出2.4m的驚人佳績,一舉打破中國宿將朱建華保持了29年之久的亞洲紀錄。(1)若巴希姆的質(zhì)量為50kg,他從地面起跳至最高位置,所用的時間約為0.8s,在此過程中他克服重力所做的功是多少？功率多大？(g取10N/kg,忽略空氣阻力)解：(1)G=mg=50kg10N/kg=500N,克服重力所做的W=Gh=5002.4m=1200J；功率P= =1500W。動能逐漸減小,勢能逐漸增大。(2)說出他從地面起跳至最高位置的過程中,動能、勢能的變化情況。分析(1)知道人的質(zhì)量可以求人的重力,利用W=Gh求他克服重力所做的功；利用功率公式求功率；(

11、2)判斷運動員的動能大小變化,主要從速度的變化進行判斷。判斷重力勢能的變化,主要從高度的變化進行判斷。變式題2(2014寧夏)2014年3月27日,在全國青年舉重錦標賽暨青奧會選拔賽上,寧夏選手李艷在女子53公斤級比賽中發(fā)揮出色,摘得挺舉冠軍頭銜。(g=10N/kg)(1)若李艷把100kg的杠鈴在2.5s內(nèi)舉高1.6m,則她做功的功率是多大？(2)李艷舉著100kg的杠鈴被拍照時,請你估算她對地面的壓強是多大？解：(1)她做的功：W=Gh=mgh=100kg10N/kg1.6m=1600J,她做功的功率：P= =640W；(2)李艷舉著100kg的杠鈴被拍照時,對地面的壓力：F=G總=m總g

12、=(100kg+53kg)10N/kg=1530N,雙腳著地總面積約為：S=則她對地面的壓強：探究物體的動能跟哪些因素有關(guān)實驗考點1.轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用。2.控制變量法的應(yīng)用。3.機械能及其轉(zhuǎn)化。4.木塊運動到末端之外的解決辦法(降低斜面的豎直高度,即把斜面適當放緩點)。實驗拓展1.讓不同的小球從斜面的同一高度釋放的目的：讓小球滾動到斜面底端時的速度相同。2.實驗中,假設(shè)平面無阻力會出現(xiàn)的情況：小車速度將不會減小,永遠運動下去。例3(2016吳忠二中一模) 為了模擬研究汽車超載、超速帶來的安全隱患,某同學(xué)設(shè)計了如圖實驗,讓鐵球從同一斜面上某處由靜止開始向下運動,與放在水平面上的紙盒相碰后,鐵球與紙盒

13、在水平面上共同移動一段距離后靜止。(1)如圖甲、乙所示,讓小球從同一高度開始運動的目的是使兩球到達水平面時具有相同的_；該實驗是通過觀察_來比較鐵球動能的大小的。(2)用來研究超速安全隱患時,應(yīng)該選用質(zhì)量_(填“相同”或“不同”)的鐵球從斜面的_(填“相同”或“不同”)位置由靜止釋放,實驗時應(yīng)選擇_ 兩圖所示實驗進行比較。通過這個實驗得到的結(jié)論是 _。速度紙盒通過的距離相同不同甲、丙質(zhì)量一定，速度越大，動能越大(3)請列舉汽車超載的兩個危害：_；_ _ 。超載的汽車質(zhì)量大,慣性大,急剎車后滑行距離大,容易出交通事故汽車的總重過大,對路面的壓力大,在受力面積不變的情況下,壓強增大,超過路面的承受

14、能力而損壞路面分析(1)要研究動能與質(zhì)量的關(guān)系,必須保證速度相同,質(zhì)量不同,同一高度的目的是控制速度相同；物體動能的多少是由物體對外做功的多少來確定,而物體對外做功的多少又是通過紙盒通過的距離來表現(xiàn)的；(2)動能大小的影響因素：質(zhì)量和速度。質(zhì)量一定時,速度越大,動能越大；速度一定時,質(zhì)量越大,動能越大。對照圖示,結(jié)合控制變量法可得出結(jié)論;(3)超載的危害：壓強是表示壓力作用效果的物理量,壓強的大小與壓力和受力面積大小有關(guān)。超載的汽車質(zhì)量大,慣性大,急剎車后滑行距離大,容易出交通事故。變式題3(2016濟寧)小希用如圖1所示的實驗裝置探究影響物體動能大小的因素.(1)本實驗運用了物理研究方法中的轉(zhuǎn)換法：用_來表示小球動能的大小。木塊被推動的距離(2)小希通過實驗探究發(fā)現(xiàn)質(zhì)量和速度都是影響動能大小的因素,得出實驗結(jié)論后,又提出了新的問題：物體的質(zhì)量和速度對物體動能的影響一樣大嗎？小希查閱了相關(guān)資料,收集了一些物體的動能(如表所示),結(jié)合生活經(jīng)驗分析