（湖南专用）2019中考物理高分一轮 单元13 功 功率 机械能及其转化课件

第五单元功、功率和机械效率课时13功功率机械能及其转化考点知识聚焦力考点一功定义一个作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了一段,就说这个力做了功必要因素①作用在物体上的;②物体在力的方向上移动的不做功的三种情况示意图特点物体在水平方向不受力,因惯性而动物体受力,但静止有力有距离,力的方向与距离的方向垂直力距离距离举例脚对踢出去的足球不做功推而未动,搬而未起人提水桶水平前进,提水桶的力和重力不做功功的计算表述力与物体在力的方向上移动的距离的公式W=单位(符号:J);1J=1N·m大小把两个鸡蛋举高1m所做的功大约是1J说明计算做功多少时,要注意三个“同一”性:即力与物体移动的距离在方向上必须一致;力与物体移动的距离必须对应于同一物体和同一段时间考点知识聚焦乘积Fs焦耳定义与之比物理意义表示做功的物理量。功率大,说明做功,单位时间内做的功多;功率小,说明做功,单位时间内做的功少。注:功率大小表示做功快慢,不表示做功多少;做功多少由功率和时间共同决定公式P=单位(符号:);换算关系:1kW=W,1W=1J/s备注功率的公式P=是指平均功率,即在t时间内的平均功率,而不是某一时刻的瞬时功率;当物体在力F作用下,以速度v匀速运动时,由W=Fs及v=,可得:P===𝑾𝒕考点知识聚焦功考点二功率WtWtstFst做功所用时间快慢快慢瓦特W103Fv能量定义物体能够,表示这个物体具有能量,简称能,单位是说明①一个物体能够做的功越多,表示这个物体具有的能量越大;②一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”,也不是“正在做功”或“已经做功”。如:山上静止的石头具有能量,但它没有做功,也不一定要做功考点知识聚焦对外做功考点三动能和势能J考点知识聚焦运动动能定义物体由于而具有的能探究课题:物体的动能大小跟哪些因素有关探究方法、实验装置控制变量法转换法考点知识聚焦动能探究课题:物体的动能大小跟哪些因素有关实验过程①让体积相同的钢球和木球从同一高度滚下,目的是使两球到达水平面时的相同,是为了探究动能与物体的关系;②让质量相同的两木球从不同高度滚下,是为了探究动能与物体的关系;③通过观察来反映物体动能的大小,这里用到了法实验结论①甲、乙说明:动能与质量有关,相同的物体,质量越大,动能;②乙、丙说明:动能与运动速度有关,相同的物体,运动速度越大,动能初速度质量速度木块被推动的距离转换越大速度质量越大考点知识聚焦被举高势能重力势能定义物体由于而具有的能量探究课题:重力势能的大小与哪些因素有关探究方法控制变量法、转换法实验设计利用物体落向沙地,比较砸出的沙坑大小实验过程①控制物体质量相等,使物体从不同高度处下落,探究重力势能与物体所处高度的关系;②控制物体所处高度相同,改变物体的质量,探究重力势能与物体质量的关系势能重力势能探究课题:重力势能的大小与哪些因素有关实验结论物体的重力势能与物体的和有关。物体质量相等,高度越高,重力势能越大;物体所处高度相同,质量越大,重力势能越大弹性势能定义物体由于发生而具有的能影响因素与物体的弹性形变程度有关考点知识聚焦质量所处高度弹性形变概念动能、重力势能和弹性势能统称为,动能和势能在一定条件下可以相互转化单位焦耳(符号:J)巧析机械能转化过程动能与重力势能的转化:动能重力势能:速度,高度增大;重力势能动能:速度增大,高度动能与弹性势能的转化:动能弹性势能:速度减小,弹性形变;弹性势能动能:速度,弹性形变减小考点知识聚焦机械能考点四机械能及其转化减小减小增大增大常见能量转化举例滚摆上升:能转化为能;下降:能转化为能单摆左→中间:能转化为能;中间→右:能转化为能人造地球卫星近地点→远地点:能转化为能;远地点→近地点:能转化为能近地点时能最大,远地点时能最大考点知识聚焦动重力势重力势动重力势动动重力势动重力势重力势动动重力势考点知识聚焦不变机械能守恒定律如果只有动能和势能的相互转化,机械能的总和保持。注:只有动能和势能的相互转化是指不考虑判断机械能是否守恒的方法:①只有重力做功时,机械能;②若考虑摩擦及其他力的作用,机械能;③若有其他形式的能转化为机械能,机械能摩擦及阻力守恒减小增大例1指出下列各情况中,力对物体是否做功:(均选填“做功”或“不做功”)(1)在草地上滚动的足球,支持力对球。(2)手提一桶水在水平面上运动一段距离,拉力对桶。(3)一只苹果从树上落下过程中,重力对它。(4)小球被踢出去后,由于惯性在光滑的水平面上滚动,脚对球。(5)悬挂着的电灯,电线的拉力对电灯。(6)举重运动员举起杠铃过程中,举力对杠铃。(7)钢笔在纸面上写字中,纸面的摩擦力对钢笔。热点考向探究探究一功不做功不做功做功不做功不做功做功做功例2一个跳伞运动员的总质量为80kg,当它从500m的高空跳下后,过了一段时间才打开降落伞,最后以4m/s的竖直速度匀速下降了10s恰好落到地面,在整个过程中,重力做了多少功?最后竖直匀速下落阶段克服阻力做了多少功?(未开伞前不考虑空气阻力,g取10N/kg)热点考向探究［答案］解:重力做功为WG=mgh=80kg×10N/kg×500m=4×105J。匀速下落的距离h1=vt=4m/s×10s=40m,克服阻力做的功Wf=fh2=Gh1=mgh1=80kg×10N/kg×40m=3.2×104J。变式1小夏推箱子经历了如图13-1所示的过程,最终箱子被推出去后又向前滑行了一段距离。下列对上述过程中涉及的物理知识,分析正确的是()A.图甲:因为箱子没动,所以小夏没有对箱子施加力的作用B.图乙:因为箱子受到的摩擦力大于推力,所以小夏没推动箱子C.图乙:因为小夏对箱子施加了力,所以小夏对箱子做了功D.图丙:小夏对箱子做的功小于推力与箱子移动距离的乘积热点考向探究D图13-1变式2一个人先后用同样大小的力F将不同质量的物体分别在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移动相同的距离s(如图13-2所示),该力在这三个过程中所做的功分别为W1、W2、W3,关于它们之间的大小关系,下列说法正确的是()A.W1W2W3B.W1W2=W3C.W1=W2=W3D.W1=W2W3热点考向探究图13-2C变式3在水平地面上,用50N的水平拉力拉重为100N的小车,使小车沿水平方向前进5m,则在此过程中,拉力所做的功等于J,重力所做的功等于J。热点考向探究2500例3关于功率概念的理解,下列说法正确的是。A.功率大的机械做的功多B.功率大的机械做功时用的时间少C.省力多的机械功率大D.单位时间内完成的功越多,则功率越大E.做功多的机械功率大F.做功时间长的机械功率大G.做功快的机械功率大H.做功时间一定,功率大的机械做功多I.做相同的功,功率大的用的时间短J.功率小的机械做的功少热点考向探究探究二功率DGHI例4如图13-3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。已知小丽的体重比爷爷的体重轻。下列说法正确的是()A.爬到五楼时,小丽做的功比爷爷做的功多B.爬到五楼时,爷爷做的功比小丽做的功多C.小丽做功的功率一定比爷爷做功的功率大D.爷爷做功的功率一定比小丽做功的功率大热点考向探究图13-3［答案］B［解析］小丽的体重比爷爷的体重小,爬到五楼时,高度相同,由W=Gh可知,爷爷做的功比小丽做的功多,故A错误、B正确。爷爷做的功比小丽做的功多,但爷爷用的时间比小丽用的时间长,由P=𝑊𝑡可知,无法比较爷爷与小丽功率的大小,故C、D错误。例5[2017·益阳]跳伞是一项极具挑战的运动,现在越来越受到人们的喜爱。在某次跳伞训练过程中,一体重为500N的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下,其速度与时间的关系如图13-4所示,经15s下落210m后,开始做匀速直线运动直至落地,整个过程中用时30s。求在整个过程中:(1)运动员的平均速度。(2)重力做的功。(3)匀速下降时重力做功的功率。热点考向探究图13-4热点考向探究解:(1)由题意可知,运动员在0~15s内下落的路程为s前=210m,由图可知,15s后运动员以6m/s的速度做匀速直线运动,则运动员在15~30s内通过的路程为s后=vt后=6m/s×15s=90m;运动员通过的总路程为s=s前+s后=210m+90m=300m,总时间为t=30s,则整个过程中运动员下落的平均速度v'=𝑠𝑡=300m30s=10m/s。(2)重力做的功。热点考向探究(3)匀速下降时重力做功的功率。(2)运动员下落的高度为h=s=300m;重力做的功W=Gh=500N×300m=1.5×105J。(3)匀速下降时,重力做功的功率P=Fv=Gv=500N×6m/s=3×103W。变式1如图13-5所示是甲、乙两物体做功与所需时间的关系图像,由图像可知()A.P甲P乙B.P甲P乙C.P甲=P乙D.无法确定热点考向探究A图13-5变式2“蓝鳍金枪鱼-21”(简称“金枪鱼”)是一款自主水下航行器,其外形与潜艇相似(如图13-6甲所示),相关标准参数为:体积1m3、质量750kg、最大潜水深度4500m、最大航速7.4km/h。(不考虑海水密度变化,海水密度ρ取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)(1)假设“金枪鱼”上有面积为20cm2的探测窗口,当它由海水中2000m处下潜至最大潜水深度处时,该探测窗口承受海水的压力增加了多少?(2)“金枪鱼”搜寻任务完成后,变为自重时恰能静止漂浮在海面上,此时露出海面的体积为多大?(3)若由起重装置将上述漂浮在海面的“金枪鱼”匀速竖直吊离海面,起重装置拉力的功率随时间变化的图像如图乙所示,P3=3P1。求t1时刻起重装置对“金枪鱼”的拉力。(不考虑水的阻力)热点考向探究图13-6热点考向探究解:(1)海面下2000m处的压强p1=ρgh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×2000m=2×107Pa,“金枪鱼”下潜至最大潜水深度处的压强p2=ρgh2=1.0×103kg/m3×10N/kg×4500m=4.5×107Pa,增加的压强Δp=p2-p1=4.5×107Pa-2×107Pa=2.5×107Pa,探测窗口承受海水的压力增加量ΔF=ΔpS=2.5×107Pa×20×10-4m2=5×104N。(2)“金枪鱼”搜寻任务完成后,变为自重时恰能静止漂浮在海面上,此时露出海面的体积为多大?热点考向探究(2)由于“金枪鱼”搜寻任务完成后静止漂浮在海面上,所以有F浮=G,又由F浮=ρV排g,G=mg,得ρV排g=mg,V排=𝑚𝜌=750kg1×103kg/m3=0.75m3,露出海面的体积V露=V-V排=1m3-0.75m3=0.25m3。(3)若由起重装置将上述漂浮在海面的“金枪鱼”匀速竖直吊离海面,起重装置拉力的功率随时间变化的图像如图乙所示,P3=3P1。求t1时刻起重装置对“金枪鱼”的拉力。(不考虑水的阻力)热点考向探究(3)起重装置将“金枪鱼”匀速竖直吊离海面,则v1=v3,由P=Fv得P1=F1v1,P3=F3v3,P3=3P1,所以F1=13F3,在t3时刻“金枪鱼”完全离开水面,由图像分析知,此时起重装置对“金枪鱼”的拉力等于“金枪鱼”的重力,即F3=mg,所以,t1时刻起重装置对“金枪鱼”的拉力F1=13·mg=13×750kg×10N/kg=2500N。例6关于功和能,下列说法正确的有。A.稳稳挂在墙上的电视机,没有对外做功,所以它没有机械能B.发生弹性形变的物体具有的能叫弹性势能C.五楼教室里的同学一定比四楼的同学的重力势能大D.一个质量不变的物体运动速度加快时,动能增大E.一个质量不变的物体重力势能变大了,一定是高度升高了F.功、热量、能量的单位都是焦耳(J)热点考向探究探究三能的概念BDEF变式关于能的概念,下列说法中正确的是()A.空中飞行的鸽子一定比燕子的动能大B.跑得快的运动员一定比跑得慢的运动员动能大C.甲同学比乙同学质量大些,甲同学的势能一定比乙同学的势能大D.如果一个物体能够对外做功,这个物体就一定具有能热点考向探究D例7判断下列说法的正误,正确的用“√