1、功功 第十四讲第十四讲 功和机械能功和机械能 1 1做功的两个必要因素做功的两个必要因素 (1)(1)有有 _作用在物体上；作用在物体上； (2)(2)物体在物体在 _上移动了距离。上移动了距离。 力力 这个力的方向这个力的方向 2 2定义：功等于定义：功等于 _与与 _的乘积。的乘积。 3 3计算公式：计算公式： _。 4 4单位：单位： _。 力力 物体在力的方向上移动的距离物体在力的方向上移动的距离 W WFsFs 焦耳焦耳(J) (J) 功率功率 1 1物理意义：功率是表示物理意义：功率是表示 _的物理量。做功的物理量。做功 _，功率大。，功率大。 2 2定义：功率等于定义：功率等于
2、_与与 _之比。之比。 3 3公式：公式： _。变形公式：。变形公式： _， _。 推导公式：推导公式： _。 4 4单位：国际单位：单位：国际单位：_；常用单位：；常用单位：_。 做功快慢做功快慢 快快 功功 做功所用时间做功所用时间 w P t w t p W WPtPt P PFvFv 瓦瓦(W)(W) 千瓦千瓦(kW)(kW) 动能和势能动能和势能 1 1能量：物体能够对外能量：物体能够对外 _，物体就具有，物体就具有 _。单位为。单位为 _。 做功做功 能量能量 焦耳焦耳(J) (J) 2 2动能和势能的比较动能和势能的比较 运运 动动 被被 举高举高 发发 生弹性形变生弹性形变 质
3、量质量 运动运动 的速度的速度 质量质量 位置位置 形变形变 弹性弹性 机械能及其转化机械能及其转化 1 1机械能：机械能： _、 _和和 _统称为机械能。统称为机械能。 2 2动能和势能可以相互转化。动能和势能可以相互转化。 3 3机械能守恒：如果只有动能和势能的转化，机械能是机械能守恒：如果只有动能和势能的转化，机械能是_的。的。 动能动能 重力势能重力势能 弹性势能弹性势能 守恒守恒 【图片图片】 判断力对物体是否做功判断力对物体是否做功 1.1.如图所示，王爷爷站在水平路面上用力向右推汽车但没有推动，此时王如图所示，王爷爷站在水平路面上用力向右推汽车但没有推动，此时王 爷爷对汽车爷爷对
4、汽车_( (选填“做功”或“不做功”选填“做功”或“不做功”) ) 不做功不做功 【图片图片】 功的计算功的计算 2.2.中国选手张湘祥在奥运会上获得男子举重中国选手张湘祥在奥运会上获得男子举重62 kg62 kg级冠军，挺举成绩是级冠军，挺举成绩是 176 kg176 kg，如图为他比赛时的照片。他在挺举过程中对杠铃大约做了，如图为他比赛时的照片。他在挺举过程中对杠铃大约做了 _的功的功( (g g取取10 N/kg10 N/kg，举重过程中杠铃上升的高度约，举重过程中杠铃上升的高度约2.0 m)2.0 m) 3 520 J 3 520 J 【图片图片】 功、功率的计算功、功率的计算 3.3
5、.如图所示，小丽和爷爷进行爬楼比赛。他们同时从一楼出发，爬到五楼，如图所示，小丽和爷爷进行爬楼比赛。他们同时从一楼出发，爬到五楼， 结果小丽先到达。假如小丽的体重为结果小丽先到达。假如小丽的体重为45 kg45 kg，则爬楼过程中小丽做的功约，则爬楼过程中小丽做的功约 为为 _J(_J(g g取取10 N/kg10 N/kg，一层楼的高度约为，一层楼的高度约为2.8 m)2.8 m) 5.045.0410103 3 【图片图片】 机械能及其转化机械能及其转化 4.4.如图为某蹦床运动员在空中下落，在该过程中，他的如图为某蹦床运动员在空中下落，在该过程中，他的_能转化为能转化为 动能。与蹦床接触
6、后，床面发生弹性形变，运动员的动能转化为蹦床的动能。与蹦床接触后，床面发生弹性形变，运动员的动能转化为蹦床的 _能能 重力势重力势 弹性势弹性势 【图片图片】 机械能转化机械能转化 5.5.如图所示，击打网球时，击球瞬间网球迅速被压扁并迅速反弹。此过程如图所示，击打网球时，击球瞬间网球迅速被压扁并迅速反弹。此过程 中中_能转化为能转化为_能，再转化为能，再转化为_能能 动动 弹性势弹性势 动动 【图片图片】 机械能及其转化、参照物的选取机械能及其转化、参照物的选取 6.6.如图所示，小王到游乐场乘坐过山车，当过山车向下俯冲时，如图所示，小王到游乐场乘坐过山车，当过山车向下俯冲时，_ 能转化为能
7、转化为_能，过山车快速运动时，小王感到天旋地转，他是以能，过山车快速运动时，小王感到天旋地转，他是以_ 为参照物的为参照物的 重力势重力势 动动 过山车过山车 判断力对物体是否做功判断力对物体是否做功 (10(10年年1 1考考) ) 1 1(2017(2017江西江西) )如图所示，是台球比赛中球杆击球后两球相撞的场景，如图所示，是台球比赛中球杆击球后两球相撞的场景， 台球在桌面上滚动的过程中，球杆对台球台球在桌面上滚动的过程中，球杆对台球_(_(选填“做功”或“不选填“做功”或“不 做功”做功”) )。 不做功不做功 功、功率的理解功、功率的理解 (10(10年年1 1考考) ) 2 2(
8、2020(2020淮安淮安) )小明两次分别用时小明两次分别用时90 s90 s、40 s40 s从一楼爬到五楼，小明的从一楼爬到五楼，小明的 体重与前后两次上升的高度均不变，比较两次爬楼过程体重与前后两次上升的高度均不变，比较两次爬楼过程( )( ) A A用时少的做功多用时少的做功多 B B用时少的做功功率大用时少的做功功率大 C C用时多的做功多用时多的做功多 D D用时多的做功功率大用时多的做功功率大 B B 3 3(2017(2017江西江西)()(不定项不定项) )如图所示，是跳伞运动员在匀速下落过程中，如图所示，是跳伞运动员在匀速下落过程中， 下落的速度下落的速度v v、下落的路
9、程、下落的路程s s，重力做的功，重力做的功W W和重力做功的功率和重力做功的功率P P随时间随时间t t变变 化规律的图象，其中正确的是化规律的图象，其中正确的是( )( ) ADAD 机械能大小的判断及其转化机械能大小的判断及其转化 (10(10年年3 3考考) ) 4 4(2019(2019江西江西) )汽车在减速过程中，动能减小。汽车在减速过程中，动能减小。( (判断对错判断对错)( )( ) 5 5(2019(2019江西江西) )如图所示，悬挂着两个静止的易拉罐，一个装满湿沙子，如图所示，悬挂着两个静止的易拉罐，一个装满湿沙子， 另一个是空的。用一个较大的力推装满湿沙子的易拉罐，使
10、它来回摆动起另一个是空的。用一个较大的力推装满湿沙子的易拉罐，使它来回摆动起 来。假如易拉罐摆动到最高位置的瞬间，绳子突然断了，此刻，易拉罐具来。假如易拉罐摆动到最高位置的瞬间，绳子突然断了，此刻，易拉罐具 有哪种形式的机械能？有哪种形式的机械能？ 重力势能重力势能 6 6(2017(2017江西江西) )如图所示，是承承在乒乓球比赛中，如图所示，是承承在乒乓球比赛中， 高抛发球时的情景。不计空气阻力，在乒乓球上升的高抛发球时的情景。不计空气阻力，在乒乓球上升的 过程中，乒乓球的能量是如何转化的？其机械能如何过程中，乒乓球的能量是如何转化的？其机械能如何 变化？变化？ 答：答：在乒乓球上升的过
11、程中，乒乓球的质量不变，速度变小，动能减小，在乒乓球上升的过程中，乒乓球的质量不变，速度变小，动能减小， 同时高度升高，重力势能变大，动能转化为重力势能；机械能为动能和势同时高度升高，重力势能变大，动能转化为重力势能；机械能为动能和势 能之和，所以不计空气阻力，机械能大小不变。能之和，所以不计空气阻力，机械能大小不变。 功、功率的相关计算功、功率的相关计算 (10(10年年5 5考考) ) (1)(1)常考题型：填空题、选择题、计算题。常考题型：填空题、选择题、计算题。 (2)(2)常规考法：常规考法： 在填空题中以图片实例为背景考查功、功率的计算。在填空题中以图片实例为背景考查功、功率的计算
12、。 在选择题中以生活实例为背景结合质量、长度、压力的估测考查功的估在选择题中以生活实例为背景结合质量、长度、压力的估测考查功的估 算。算。 在计算题中以物体水平物体运动为背景考查功、功率的相关计算。在计算题中以物体水平物体运动为背景考查功、功率的相关计算。 考法考法 功、功率的估算功、功率的估算 (2021(2021改编改编) )王爷爷把装有王爷爷把装有3030个鸡蛋的塑料袋从个鸡蛋的塑料袋从1 1楼提到楼提到3 3楼的家楼的家 里，用了里，用了30 s30 s，他提鸡蛋的力做的功及功率最接近，他提鸡蛋的力做的功及功率最接近( )( ) A A9 J 0.3 W B9 J 0.3 W B30
13、J 1 W30 J 1 W C C90 J 3 W D90 J 3 W D300 J 10 W300 J 10 W C C 1 1(2020(2020江西江西) )小华从课桌上拿起一个医用口罩，对口罩做的功约为小华从课桌上拿起一个医用口罩，对口罩做的功约为 10 J10 J。( )( ) 考法考法 功、功率的计算功、功率的计算 (2012(2012江西江西) )如图所示，蚂蚁用如图所示，蚂蚁用1010 3 3N N的力拉着树叶， 的力拉着树叶，10 s10 s内沿内沿 拉力方向前进了拉力方向前进了10 cm10 cm，则蚂蚁对树叶做功为，则蚂蚁对树叶做功为 J J，此时的功率为，此时的功率为
14、W W。 1 11010 4 4 1 11010 5 5 2 2(2014(2014江西江西) )小生同学用小生同学用100 N100 N的推力推动重的推力推动重500 N500 N的木箱，使木箱沿的木箱，使木箱沿 推力方向做匀速直线运动，推力方向做匀速直线运动，10 s10 s内前进了内前进了6 m6 m。求小生同学对木箱做的功。求小生同学对木箱做的功 和功率。和功率。 解：解：小生同学对木箱做的功：小生同学对木箱做的功： W WFsFs100 N100 N6 m6 m600 J600 J， 小生同学对木箱做功的功率：小生同学对木箱做功的功率： P P 60 W60 W。 600 10 wJ
15、 tS 考法考法 功率变形式的相关计算功率变形式的相关计算 (2019(2019江西江西) )若汽车以速度若汽车以速度v v匀速行驶时间匀速行驶时间t t，已知汽车总重为，已知汽车总重为G G， 匀速行驶时受到的阻力为汽车总重的匀速行驶时受到的阻力为汽车总重的 ，求汽车在这段时间内的功率。，求汽车在这段时间内的功率。 ( (温馨提示：本问计算结果请用字母表示温馨提示：本问计算结果请用字母表示) ) 1 n 3 3(2015(2015江西江西) )炎热的夏天，王爷爷驾着一辆功率为炎热的夏天，王爷爷驾着一辆功率为120 kW120 kW的小轿车，的小轿车， 带着家人前往井冈山休闲度假。途中在一段平
16、直的高速公路上，以带着家人前往井冈山休闲度假。途中在一段平直的高速公路上，以90 90 km/hkm/h的速度匀速行驶。求这段路程中小车受到的阻力。的速度匀速行驶。求这段路程中小车受到的阻力。 解：解：v v90 km/h90 km/h25 m/s25 m/s， “匀速匀速”说明小轿车受力平衡，由公式说明小轿车受力平衡，由公式P PF F牵 牵v v，得 ，得 f fF F牵 牵 4 800 N4 800 N。 P120 kW120 000 W = v25 m/s25 m/s 探究物体的动能跟哪些因素有关探究物体的动能跟哪些因素有关 ( (近近1010年未考年未考) ) 【提出问题与假设提出问
17、题与假设】 1 1动能的大小可能与物体的质量、速度有关。动能的大小可能与物体的质量、速度有关。 【设计和进行实验设计和进行实验】 2 2实验器材及作用实验器材及作用 (1)(1)斜面的作用：使钢球具有速度并控制速度的大小。斜面的作用：使钢球具有速度并控制速度的大小。 (2)(2)水平面的作用：使钢球在竖直方向上受力平衡水平面的作用：使钢球在竖直方向上受力平衡( (重力和支持力重力和支持力) )，水平，水平 方向只受摩擦力。方向只受摩擦力。 3 3实验方法实验方法 (1)(1)转换法的应用：物体动能的大小是通过转换法的应用：物体动能的大小是通过 来反映的。来反映的。 (2)(2)控制变量法的应用
18、：控制变量法的应用： 控制速度一定，探究动能与控制速度一定，探究动能与 的关系。让不同质量的小球从斜面的的关系。让不同质量的小球从斜面的 _ _ 释放，让小球到达斜面底部的释放，让小球到达斜面底部的 相同。相同。 控制质量一定，探究动能与控制质量一定，探究动能与 的关系。同一个小球选择从不同的关系。同一个小球选择从不同 高度释放，让小球到达斜面底部的高度释放，让小球到达斜面底部的 不相同。不相同。 木块被推动的距离木块被推动的距离 质量质量 同一高度同一高度 速度速度 运动速度运动速度 速度速度 【实验分析实验分析】 4 4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。若本实结合牛顿第
19、一运动定律的内容对该实验现象进行描述和判断。若本实 验中水平面绝对光滑，则该实验将验中水平面绝对光滑，则该实验将 达到实验目的，原因是达到实验目的，原因是_ _。 5 5能量转化：小球从斜面释放运动到水平面的过程中，能量转化：小球从斜面释放运动到水平面的过程中，_ _；两物体碰撞后在水平面上运动一段距离停下来的过程中，；两物体碰撞后在水平面上运动一段距离停下来的过程中，_ _。 【实验结论实验结论】 物体的动能大小与物体的物体的动能大小与物体的 和和 大小有关，质量相同时，速度越大小有关，质量相同时，速度越 大，动能越大；速度相同时，质量越大，动能越大。大，动能越大；速度相同时，质量越大，动能
20、越大。 不能不能 小球将小球将 在光滑水平面做匀速直线运动在光滑水平面做匀速直线运动 重力势能转化为重力势能转化为 动能动能 动能转动能转 化为内能化为内能 质量质量 速度速度 如图甲所示是“研究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置图。如图甲所示是“研究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置图。 【设计实验与制订计划设计实验与制订计划】 (1)(1)若让同一钢球若让同一钢球A A分别从斜槽不同的高度由静止开始滚下，高度分别从斜槽不同的高度由静止开始滚下，高度h h越高，越高， 钢球运动到水平面时速度越钢球运动到水平面时速度越 ，木块，木块B B被撞得越远，这反映出物体的动被撞得越远，这反映出物体
21、的动 能与物体的能与物体的 ( (选填“质量”或“速度”选填“质量”或“速度”) )有关。有关。 大大 速度速度 (2)(2)若让不同质量的钢球从斜槽同一高度由静止开始滑下，速度相同时，若让不同质量的钢球从斜槽同一高度由静止开始滑下，速度相同时， 质量越质量越 的钢球将木块的钢球将木块B B撞得越远，这反映出物体的动能与物体的撞得越远，这反映出物体的动能与物体的_ ( (选填“质量”或“速度”选填“质量”或“速度”) )有关。有关。 (3)(3)若斜槽光滑，小球从斜槽顶端由静止滚到斜面底部的过程中，其机械若斜槽光滑，小球从斜槽顶端由静止滚到斜面底部的过程中，其机械 能能 ( (选填“变大”“不
22、变”或“变小”选填“变大”“不变”或“变小”) )。 大大 质量质量 不变不变 (4)(4)若用图甲中的实验装置探究阻力对物体运动的影响，必须增加的器材若用图甲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 是是 ( (请从以下三个选项中选择请从以下三个选项中选择) )。 A A倾斜程度不同的斜面倾斜程度不同的斜面 B B粗糙程度不同的水平面粗糙程度不同的水平面 C C质量不同的钢球质量不同的钢球 B B 补充设问补充设问 (1)(1)小希查阅了相关资料，收集了一些物体的动能小希查阅了相关资料，收集了一些物体的动能( (如表所示如表所示) )，结合生活，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 动能影响较大的是动能影响较大的是 。 速度速度 (2)(2)如图乙所示为某段道路的标志牌，请结合所学知识解释：如图乙所示为某段道路的标志牌，请结合所学知识解释： 对机动车限定最高行驶速度：对机动车限定最高行驶速度：_。 对不同车型限定不一样的最高行驶速度对不同车型限定不一样的最高行驶速度_ _。 质量一定时，速度越大，动能越大质量一定时，速度越大，动能越大 速度相同时，质量越大，速度相同时，质量越大， 动能越大动能越大
