第11课时　功和机械能 物理课件PPT

这是一份第11课时　功和机械能 物理课件PPT，共26页。PPT课件主要包含了知识梳理，自主测试等内容，欢迎下载使用。

第11课时　功和机械能
一、功1.定义如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了一段距离,就说这个力对物体做了功。2.做功的两个必要因素(1)作用在物体上的力;(2)物体在这个力的方向上移动的距离。3.计算公式W=Fs。4.单位焦耳(J),1 J=1 N·m。
二、功率1.物理意义表示物体做功快慢的物理量。2.定义功与做功时间的比。3.公式4.单位瓦特(W),1 W=1 J/s。
三、动能和势能1.能量物体能够对外做功就具有能量。2.动能(1)定义:物体由于运动而具有的能。(2)影响动能大小的因素。①速度:质量相同的物体,运动的速度越大,它的动能越大。②质量:运动速度相同的物体,质量越大,它的动能越大。3.势能(1)重力势能:物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能。物体的质量越大,位置越高,它具有的重力势能就越大。(2)弹性势能:物体由于发生弹性形变而具有的能。物体的弹性形变越大,它具有的弹性势能就越大。
四、机械能及其转化1.定义动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。2.转化动能和势能可以相互转化。如滚摆、单摆等。3.机械能守恒如果只有动能和势能相互转化,尽管动能和势能的大小会变化,但机械能的总和不变,或者说,机械能是守恒的。4.水能和风能的利用(1)能量:流动的水和风具有大量的机械能。(2)利用:发电,即将水能和风能具有的机械能转化为电能。
1.水平地面上的购物车在水平推力的作用下,沿推力的方向运动一段距离,则下列判断正确的是(　　)A.重力对购物车做了功B.支持力对购物车做了功C.推力对购物车做了功D.没有力对购物车做功答案:C解析:由题知,购物车在水平地面上运动,在重力的方向上(竖直向下)购物车没有移动距离,所以重力不做功,故A错;由题知,购物车在水平地面上运动,在支持力的方向上(竖直向上)购物车没有移动距离,所以支持力不做功,故B错;购物车在水平推力的方向上移动了距离,所以推力对购物车做了功,故C正确、D错。
2.右图为捻动滚摆的轴使其升高后释放,观察滚摆运动过程,经过较长时间后滚摆会停止上下摆动。从能量角度对其分析,下列说法不正确的是(　　)A.滚摆沿着悬线向下运动时,重力势能减小,动能增加B.滚摆到最低点后又上升,动能转化为重力势能C.滚摆整个运动过程中,机械能守恒D.滚摆每次上升的高度逐渐减小,说明滚摆具有的机械能减小答案:C
解析:滚摆向上运动的过程中,由于高度升高,则重力势能增加,同时速度减小,则动能减小,即动能转化为了重力势能,故选项A、B正确;因重力势能和动能统称为机械能,又因为滚摆在运动的过程中,高度逐渐减小,说明机械能转化为内能,故机械能会减小,选项C错误,D正确。
3.起重机把一个质量为0.5 t的工件在15 s内匀速向上提升了6 m,则起重机提升工件的拉力为　　　　 N,起重机提升工件的功率为　　　　 W。(g取10 N/kg) 答案:5 000　2 000解析:由题意知,工件所受的拉力与工件的重力是一对平衡力,所以F=G=mg=500 kg×10 N/kg=5 000 N;起重机提升工件的功率
4.欧佩克组织和英美等西方国家原油数量单位通常用“桶”来表示,中国及俄罗斯等国家则常用“吨”作为原油数量单位。通过网络查询可知不同油田的原油密度不同,1桶=158.98 L。(1)若原油密度为0.8×103 kg/m3,取1桶=159 L,则1桶原油的质量为多少千克?(1 L=10-3 m3)(2)将1吨原油竖直匀速提升20 m,需要对油做的功是多少焦耳?(g取10 N/kg)答案:(1)127.2 kg　(2)2×105 J解析:(1)一桶原油的体积V=159 L=159 dm3=0.159 m3,　 由 可得,1桶原油的质量m=ρV=0.8×103 kg/m3×0.159 m3=127.2 kg。(2)将1吨原油竖直匀速提升20 m,对油做的功W=Gh=m'gh=1×103 kg×10 N/kg×20 m=2×105 J。
1.关于功的计算问题关于功的计算问题,一般综合性较强,往往综合考查重力公式、二力平衡、力的三要素、力和运动的关系等问题。【例1】 某工人在水平地面上,用100 N水平推力以 0.5 m/s 的速度匀速推动500 N的物体,使它沿水平方向移动10 m,该过程中工人所做的功是　　　J,水平推力的功率是　　　W。 解析:该过程中工人所做的功W=Fs=100 N×10 m=1 000 J,所用答案:1 000　50
一个重200 N的物体在水平拉力作用下匀速前进了25 m,拉力撤销后,物体由于惯性又前进了10 m。若拉力做的功为500 J,则拉力的大小为　　　　　N。 答案:20解析:题中描述的过程,在水平拉力作用下前进了25 m,拉力对物体做了功。而物体由于惯性前进了10 m,这一过程拉力消失了,所以拉力对物体没有做功。由W=Fs得,
2.人体输出功率的测量与计算测定人体输出功率时,均利用功率的定义式 通过间接方法来进行,需要测量的量有:人体的重力(或质量)、人体在竖直方向上移动的距离以及完成这些功所用的时间。
【例2】 三位同学准备进行爬楼比赛,看看谁的功率大。他们展开了如下的讨论:甲:只有测出各自的体重、爬楼用的时间和爬楼的高度,才能进行比较;乙:在爬楼的时间相同时,只要测出各自的体重、爬楼的高度,就可以进行比较;丙:在爬楼的高度相同时,只要测出各自的体重、爬楼的时间,就可以进行比较。正确的是(　　)A.甲、乙和丙　　　　　　B.甲和乙C.甲和丙 D.乙和丙
解析:在爬楼的过程中,需要克服人的重力做功,即所做的功W=Gh=mgh,故爬楼的功率 ,在爬楼的时间相同时,只要测出各自的体重、爬楼的高度,就可以进行比较;在爬楼的高度相同时,只要测出各自的体重、爬楼的时间,就可以进行比较,故正确的选项是D。答案:D
某同学质量是40 kg,在2015年体育中考“1 min跳绳”测试中,她每次起跳的高度约5 cm,测试成绩是150次,1 min内该同学克服自身重力做的功约为　　　　J,平均功率约为　　　　W。(g取 10 N/kg) 答案:3 000　50解析:该同学每起跳一次克服自身重力做的功W1=Gh=mgh=40 kg×10 N/kg×0.05 m=20 J,该同学在1 min内克服自身重力做的功W=150×W1=150×20 J=3 000 J,平均功率
3.关于机械能大小的判断(1)根据机械能=动能+势能来判断。【例3】 冬奥会上滑雪运动员从山坡上匀速滑下,则运动员的(　　)A.动能不变,重力势能减小B.动能增加,重力势能减小C.机械能守恒D.机械能增加解析:滑雪运动员从山坡上匀速滑下,运动员的质量是保持不变的。由于运动员的速度也没变,所以动能不变。高度降低了,所以受高度影响的重力势能减少了。机械能=动能+重力势能,由于动能不变,重力势能减少,所以机械能的总量是减少的。答案:A
(2)在动能和势能的转化过程中,若考虑摩擦,则机械能减小。【例4】 某同学骑自行车下一长坡时,在途中由于车速过快,于是捏紧刹车,降低车速,保持安全速度匀速行至坡底,下车检查,发现刹车片发烫。有关此过程的说法,正确的是 (　　)A.刚下坡时,是动能转化为重力势能B.匀速下行时,是重力势能转化为动能C.匀速下行时,机械能保持不变D.刹车片发烫,是做功改变了内能解析:刚下坡时,是重力势能转化为动能,故选项A错误;匀速下行时,动能不变,所以不是重力势能转化为动能,故选项B错误;匀速下行时,动能不变,重力势能转化为内能,机械能减小,故选项C错误;刹车时,刹车片和轮胎互相克服摩擦做功,内能增加,这一过程中机械能转化成了内能,但能的总量不变,故选项D正确。答案:D
(3)在动能和势能的转化过程中,若题中有“光滑”“自由”“不计阻力”等问题,说明不计摩擦,机械能不变。【例5】 (多选)如图所示,在荡秋千时(不计能量损失),下列说法正确的是(　　)A.经过最低点时,动能最小B.到达最高点时,机械能最大C.整个过程动能与重力势能之和不变D.在向下摆的过程中,重力势能转化为动能