名师整理最新物理中考专题复习《功和机械能》精品教案.docx
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名师整理最新物理中考专题复习《功和机械能》精品教案
第十一章功和机械能
考点分布
考查频率
考点内容
命题趋势
1.功
★★★★
1.理解机械功和功率的概念,知道做功的过程是能量转化或转移的过程。
2.知道影响动能、势能大小的因素。
3.理解动能和势能以及他们的转化和守恒。
4.能用实例说明机械能和其他形式的能的转化。
本章内容常考:
功、功率计算、影响动能势能的因素、或与机械、机械能及其转化,功和功率常与压强、浮力综合计算,多以选择题、实验计算形式出现,分值约8分。
2.功率
★★★★
3.动能和势能
★★★★
4.机械能及其转化
★★★★
知识点一:
功
1.做功的两个必要因素:
一是作用在物体上的力;二是物体在力的方向上移动距离。
不做功的三种情况:
①有力无距,如一位同学推车未动;②有距无力,如足球离开脚后水平移动;③力距垂直,如提着水桶水平移动。
2.做功公式是W=Fs,在国际单位制中功的单位是焦耳(焦),符号是J。
公式W=Fs中F和s的同体性、同向性和同时性。
3.功的原理:
使用任何机械都不省功。
知识点二:
功率
1.功率:
物体做的功与所用时间的比叫做功率,它是表示做功快慢的物理量。
2.公式P=
,其单位有瓦特(W)、千瓦(kW)。
还可以推导出公式P=
=
=
=Fv,由公式可知:
当功率一定时,减小速度,可以增大牵引力,如汽车上坡要换低速挡等。
3.测功率原理是P=
,需测物理量有物重、上升高度、所用时间。
知识点三:
机械能
1.功和能的关系
(1)一个物体具有能量,可以用来做功,反过来,一个物体能够做功,它就具有能量。
可用做功的多少来衡量物体具有能量的大小。
(2)功是能量转化的量度,做功过程一定伴随能量转化,做了多少功,就有多少能量发生了转化。
(3)具有能的物体只表示物体可以做功,但不一定“正在做功”或“已经做功”。
2.能:
一个物体能够做功,就说这个物体具有能量(能),它是表示物体做功本领大小的物理量,其单位与功的单位相同,也是焦(J)。
3.动能:
物体由于运动而具有的能叫动能,其大小与质量和运动速度有关,一切运动的物体都具有动能。
4.重力势能:
物体由于被举高而具有的能叫重力势能,其大小与质量和被举的高度有关。
5.弹性势能:
物体发生弹性形变而具有的能叫弹性势能,同一物体发生弹性形变越大,具有的弹性势能越大。
6.机械能:
动能和势能统称为机械能。
7.机械能的转化:
动能和势能在一定条件下可以相互转化,若只有动能和势能之间的转化(不计各种阻力),机械能的总量不变,或者说机械能是守恒的。
如考虑阻力的影响,机械能的总量减小。
总机械能守恒(不计能量损失,物体质量不变).
易错点1 在做功的两个必要因素的理解中,误认为沿斜面滚下的长度是物体重力做功时通过的距离。
典例1:
如图所示,将一个重3N的物体匀速拉到斜面顶端,人沿斜面向上的拉力为2N,物体沿斜面移动的距离为0.8m,上升的高度为0.4m,则物体重力做功为J.
【错解】2.4,理由:
克服物体重力所做的功:
W=Gh=3N×0.8m=2.4J。
【析错】
(1)克服物体重力所做的功是有用功,利用W=Gh计算拉力所做的有用功;
(2)使用任何机械都不省功,拉力所做的功是总功,利用W=Fs计算拉力所做的功;机械效率等于有用功与总功的比值.
【正解】1.2,理由:
(1)已知G=3N,h=0.4m,所以克服物体重力所做的功:
W=Gh=3N×0.4m=1.2J。
易错点2 若每层楼高3m,上到四楼误认为上升的高度是12m。
典例2:
(2019•武昌区一模)食物也是一种“燃料”,营养成分在人体细胞里与氧结合,提供细胞组织所需的能量。
从能量转化与守恒角度来说,食物提供的________能会转化为________能和机械能等。
人体摄入的能量(营养师常称之为热量)过多或过少,都有损于健康。
瘦猪肉所含能量约为“6×103J/100g”,一个60kg的中学生,从一楼步行至教学楼4楼(走了3个楼层),每层楼高3m,他克服重力做功________J(g=10N/kg),如果他上楼消耗能量完全来自他食用的瘦猜肉,他至少食用________g瘦猪肉。
【错解】答案为:
化学;内;7200;120。
理由:
从一楼到四楼(走了4个楼层),上楼高度:
h=3m×3=9m,上楼做功:
W=Gh=mgh=60kg×10N/kg×4×3m=7200J;如果他上楼消耗能量完全来自他食用的瘦猪肉,则瘦猪肉提供的能量:
E=W=7200J,
瘦猪肉所含能量为6×103J/100g=60J/g,他需要食用瘦猪肉的质量:
。
【析错】
(1)判断能量的转化,我们主要看它要消耗什么能量,得到什么能量,总是消耗的能量转化为得到的能量;
(2)根据W=Gh=mgh求出他克服重力做的功,然后根据瘦猪肉所含能量约为“6×103J/100g”求出需要瘦猪肉的质量。
【正解】答案为:
化学;内;5400;90。
理由:
(1)食物所提供的化学能可以转化为人体需要的内能和机械能等;
(2)从一楼步行至教学楼4楼时(走了3个楼层),克服重力做的功:
W=Gh=mgh=60kg×10N/kg×3×3m=5400J;如果他上楼消耗能量完全来自他食用的瘦猪肉,则瘦猪肉提供的能量:
E=W=5400J,
瘦猪肉所含能量为6×103J/100g=60J/g,他需要食用瘦猪肉的质量:
。
易错点3 误认为做功多的机械功率一定大。
典例3:
(2019春•建瓯市校级月考)下列关于功率的说法正确的是( )
A.功率越大,物体做功越多B.功率越大,物体做功时间越短
C.功率越大,物体做功时间越长D.功率越大,物体做功越快
【错解】选A,理由:
做功多的机械,功率一定大。
【析错】物体在单位时间所做的功叫功率,是描述物体做功快慢的物理量。
物体做功的多少与功率大小和做功时间都有关系。
【正解】选D,理由:
A、做功的多少与功率大小和做功时间都有关系,功率越大,物体做功不一定越多,故A错误;BC、不知道做功的多少,功率越大,物体做功时间不一定越短,也不一定越长,故BC错误;D、功率是描述物体做功快慢的物理量,功率越大,表示物体做功越快,故D正确。
故选:
D。
易错点4在分析动能和势能变化时,往往容易忽略质量的变化。
典例4:
(2019•金水区校级模拟)在党的十九大以后,中国空军开始了“飞没有飞过的航线,到没有到过的区域”的远离陌生区域的作战训练,如图所示,是在一次训练中,空中加油机正在给匀速水平飞行的战斗机加油,则空中加油机的( )
A..动能不变,势能不变,机械能不变B..动能不变,势能减少,机械能减少
C.动能减小,势能减小,机械能减小D..动能增加,势能增加,机械能增加
【错解】选A,理由:
空中加油机正在给匀速水平飞行的战斗机加油,则空中加油机质量不变,速度不变,高度不变,动能不变,重力势能不变.
【析错】动能大小的影响因素:
质量、速度.质量越大,速度越大,动能越大.
(2)重力势能大小的影响因素:
质量、被举得高度.质量越大,高度越高,重力势能越大.
【正解】选C,理由:
加油机仍以原来的高度和速度匀速飞行,给战斗机加油过程中,由于加油机的油量减少,质量减少,所以加油机的动能减小;加油机的质量减小,高度不变,其重力势能减小;机械能等于动能与势能的总和,加油机没有发生弹性形变,不考虑弹性势能;加油机的动能减小,重力势能减小,则机械能减小。
故C正确。
故选:
C。
易错点6 在蹦极现象,误认为橡皮绳只要伸长,人的动能一定减小。
典例6:
(2019•芜湖二模)如图所示情景是一种蹦极游戏,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绳下端的位置,b点是游戏者所到达的最低点。
对于游戏者离开跳台到最低点的过程中,下列说法错误的是( )
A.游戏者的动能一直在增加B.游戏者的重力势能一直在减少
C.游戏者通过a点之后,绳子具有弹性势能D.游戏者到b点时,他的动能为零
【错解】选B,理由:
橡皮绳伸长,人的动能一定减小,人的重力势能增加.
【析错】从游戏者的动能和重力势能大小的影响因素考虑,从弹性绳的弹性势能考虑。
动能大小的影响因素:
质量和速度,质量不变时,速度越大,动能越大。
重力势能大小的影响因素:
质量和高度,质量不变时,高度越小,重力势能越小。
弹性势能大小的影响因素:
弹性形变的大小,发生弹性形变的难易程度。
形变越大,越难,弹性势能越大。
【正解】选A,理由:
A、游戏者从最高点到a时,重力势能转化为动能,重力势能越来越小,动能越来越大。
从a点到c点的过程中,上段受到向下的合力改变物体的运动状态,速度越来越快,动能越来越大;下段受到向上的合力改变物体的运动状态,速度越来越慢,动能越来越小,最低点时速度为零。
所以整个过程中,游戏者的动能先增大后减小,最后动能为零。
故A错误。
B、游戏者在下落的过程中,质量不变,高度不断减小,重力势能不断减小。
故B正确。
C、游戏者通过a点后,绳子逐渐被拉长,具有弹性势能,故C说法正确。
D、游戏者到达最低点时,速度为零,则动能为零。
故D正确。
故选:
A。
易错点6 不注意题目条件,误认为机械能转化过程中机械能的总量总是不变的。
典例6:
(2019•安徽模拟)如图所示为游乐园里的过山车,下列说法正确的是( )
A.过山车运动的整个过程中机械能守恒B.过山车在下滑的过程中动能转化为重力势能
C.过山车冲上坡时,动能、重力势能均增大D.过山车运动到最低点时动能最大
【错解】选A,理由:
机械能转化过程中机械能的总量总是不变的,A说法正确。
【析错】机械能是指动能和重力势能的和,动能与物体的速度有关,重力势能与物体的高度有关。
【正解】D,理由:
A、由于过山车与轨道间有摩擦,需要克服摩擦力做功,故机械能不守恒,故A错误;B、过山车在下滑的过程中重力势能转化为动能,故B错误;C、过山车冲上坡时动能减小,重力势能增大,故C错误;D、过山车运动到最低点时,重力势能最小,动能最大,故D正确。
故选:
D。
知识点一:
功
典例1:
(2019•株洲)在篮球比赛中,运动员对篮球没有做功的过程是( )
A.运球B.扣篮C.擦板D.跳投
【考查方向】力是否做功的判断.
【名师点睛】本题要抓住做功的两个必要因素:
作用在物体上的力;物体在力的方向上通过的距离,二者缺一不可.
典例2:
(2019•长沙)下列关于功的说法正确的是( )
A.小明用力推发生故障的汽车而未推动时,推力对汽车做了功
B.吊车吊着重物沿水平方向匀速运动一段距离时,吊车的拉力对重物做了功
C.足球在水平地面上滚动一段距离时,重力对足球做了功
D.举重运动员从地面将杠铃举起的过程中,举重运动员对杠铃做了功
【考查方向】力是否做功的判断.
【名师点睛】做功的两个必要因素:
作用在物体上的力;物体在力的方向上通过的距离(即力和距离的方向要一致);二者缺一不可。
知识点二:
功、功率计算
典例3:
(2019•盐城)小明将掉在地面上的物理书捡起来放在课桌上,他对课本所做功最接近于( )
A.0.02JB.0.2JC.2JD.20J
【考查方向】功的计算.
【名师点睛】首先估测物理课本的质量,然后计算它的重力,然后再估测课桌的高度,最后根据功的公式计算即可。
典例4:
(2019春•薛城区期末)某型号汽车发动机的额定功率为60kW,在水平路面上行驶时受到的阻力是1200N,发动机在额定功率下,汽车匀速行驶时的速度大小约为________m/s.在同样的阻力下,如果汽车匀速行驶时的速度为15m/s,则发动机输出的实际功率是________kW。
【考查方向】功率计算公式的应用.
【名师点睛】
(1)汽车匀速行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,根据二力平衡条件求出发动机所提供的牵引力;知道牵引力的功率和受到的牵引力,根据
的变形公式求出行驶的速度。
(2)知道牵引力和速度,根据
求发动机输出的实际功率。
知识点三:
动能和势能
典例5:
(2019•沈阳)如图所示,小华将外形相同的实心铝、铜圆柱体(ρ铝<ρ铜)都涂成黑色,随机标记A、B.将A、B分别从同一斜面的相同高度由静止释放,撞击静止在同一水平面上、相同位置的同一纸盒,发现A将纸盒撞得更远。
这说明滚到斜面底端时,________的动能大,________是铝制的。
(以上两空均选填“A”或“B“)
【考查方向】动能的影响因素.
【名师点睛】通过纸盒在水平面上移动的距离来判断动能的大小;
探究动能与质量的关系,根据控制变量法,要保证质量不同而速度相同,让不同质量的两个圆柱体从同一高度滚下就是为了使圆柱体滚到水平面时速度相同。
由图可知,圆柱体高度相同,圆柱体的质量越大,到水平面速度越快,纸盒在水平面上移动的距离越远,所以可得出结论:
速度一定的物体质量越大动能越大。
典例6:
(2019春•姜堰区校级月考)小明同学从距地面1m高的地方竖直向上抛出一块橡皮,橡皮离手后,在空中飞行到落地的过程中,不计空气阻力。
动能Ek随时间t变化的曲线最接近的是( )
A.
B.
C.
D.
【考查方向】动能的影响因素.
【名师点睛】影响动能的因素是物体的质量和速度,质量越大、速度越大,动能越大。
知识点四:
动能和势能的转化
典例7:
(2019•天津)用细线将小球系好后,固定在天花板上,做成一个摆。
如图所示,小球从A点摆动到B点的过程中( )
A.速度变小,动能变大B.速度变小,动能变小
C.速度变大,重力势能变小D.速度变大,重力势能变大
【考查方向】动能和势能的转化与守恒.
【名师点睛】
(1)动能大小跟质量、速度有关。
质量一定时,速度越大,动能越大;速度一定时,质量越大,动能越大。
(2)重力势能大跟质量、高度有关。
质量一定时,高度越高,重力势能越大;高度一定时,质量越大,重力势能越大。
(3)机械能等于动能和势能的和。
典例8:
(2019•淮安)极限跳伞是一项惊险体育运动。
如图所示,跳伞员从高空匀速下落过程中重力势能________,机械能________,跳伞员看到地面“迎面扑来”,则他是以________为参照物。
【考查方向】动能和势能的转化与守恒.
【名师点睛】
(1)重力势能大小的影响因素:
质量、高度;机械能等于动能与势能的总和。
(2)判断物体是运动还是静止,即看该物体相对于参照物的位置是否发生变化即可。
知识点五:
探究动能(或势能)跟哪些因素有关
典例9:
(2019•巴中)小明同学猜想动能的大小可能与物体质量和运动速度有关,于是他设计了如图所示的实验,让小球沿同一光滑斜面向下运动,与放在水平面上的纸盒相碰,纸盒在水了如图平面上移动一段距离后静止。
(1)图甲是控制两球的________相等,探究的是动能与________的关系。
(2)图乙中让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是两球到达水平面时,具有相同的________,选用图乙探究的是动能与________的关系。
(3)由甲、乙两实验得出物体动能的大小与物体质量和运动速度________(选填“有”或“无”)关。
【考查方向】探究影响物体动能大小的因素.
小球的质量相同。
典例10:
(2019•广元)小苏同学的物理兴趣小组准备探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”。
他们猜想:
弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量、弹簧螺纹圈直径、弹簧的材料等因素有关。
他们的实验装置如图所示,把弹簧放在水平面上,其左端固定在墙上,AO等于弹簧原长,水平面O点左侧光滑,右侧粗糙。
将物体M从O点压缩弹簧到P点,然后由静止释放,当物体M运动到O点与弹簧分开,最终运动到Q点静止。
请补充完成他们的探究过程:
(1)弹簧弹性势能的大小是通过__________________来衡量的。
(2)探究弹簧弹性势能与弹簧长度变化量的关系,应该选用_________(选填“相同”或“不同”)弹簧进行实验,并先后改变_________之间的距离,测出OQ的距离,重复实验,测量多组数据并记录。
(3)小苏的实验小组经过多次实验得出了结论。
在上面的实验中,他们运用到了转换法和__________两种物理思想方法。
【考查方向】探究影响物体势能大小的因素.
【名师点睛】
(1)实验采用转换法,通过弹簧推动物体在粗糙表面上运动的距离远近来体现;
(2)弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量、弹簧螺纹圈直径、弹簧的材料等因素有关,要探究弹簧弹性势能与弹簧长度变化量的关系,应控制其它因素相同,只改变弹簧的长度变化量,据此进行分析;(3)本实验中,用到了转换法和控制变量法。
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