第28講機(jī)械功和機(jī)械能 浙江專用 機(jī)械能 1 動(dòng)能 1 物體由于 而具有的能 2 影響動(dòng)能大小的因素 物體的 越大 越大 動(dòng)能越大 2 重力勢(shì)能 1 物體由于 而具有的能 2 影響重力勢(shì)能的因素 物體的 越大 越高 具有的重力勢(shì)能越大 3 彈性勢(shì)能 1 物體由于發(fā)生 而具有的能 2 影響彈性勢(shì)能的因素 物體的 越大 彈性勢(shì)能就越大 運(yùn)動(dòng) 質(zhì)量 速度 被舉高 質(zhì)量 位置 彈性形變 彈性形變 4 動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化滾擺 1 滾擺從最高點(diǎn)開始往下運(yùn)動(dòng)時(shí) 始點(diǎn)處 最大 為零 2 開始向下運(yùn)動(dòng)時(shí) 開始轉(zhuǎn)化為 動(dòng)能漸趨增大 勢(shì)能漸趨減小 機(jī)械能總和不變 到達(dá) 時(shí) 動(dòng)能最大 3 反方向的轉(zhuǎn)換 滾擺不斷上升過程中 轉(zhuǎn)化為 勢(shì)能漸趨增大 動(dòng)能漸趨減小 到達(dá)了一個(gè)新的最高點(diǎn)時(shí) 勢(shì)能最大 動(dòng)能為零 單擺 將擺錘拉到一定的高度后放手 擺錘在向下擺動(dòng)的過程中 轉(zhuǎn)化為 在擺錘擺過中點(diǎn)后向上擺動(dòng)的過程中 轉(zhuǎn)化為 勢(shì)能 動(dòng)能 勢(shì)能 動(dòng)能 最下端 動(dòng)能 勢(shì)能 重力勢(shì)能 動(dòng)能 動(dòng)能 重力勢(shì)能 5 機(jī)械能 1 定義 和 之和稱為機(jī)械能 2 機(jī)械能守恒 如果只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化 沒有機(jī)械能的損失 機(jī)械能的總量 動(dòng)能 勢(shì)能 不變 例1 2015 杭州 如圖所示是蹦床運(yùn)動(dòng)員表演的情景 運(yùn)動(dòng)員從最低點(diǎn)到達(dá)最高點(diǎn)的過程中 運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能和重力勢(shì)能變化情況分別是 A 動(dòng)能減小 重力勢(shì)能增大B 動(dòng)能增大 重力勢(shì)能減小C 動(dòng)能先增大后減小 重力勢(shì)能增大D 動(dòng)能先減小后增大 重力勢(shì)能減小 C 分析 運(yùn)動(dòng)員從最低點(diǎn)開始向上時(shí) 先是彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 當(dāng)蹦床對(duì)人的彈力與重力相等的時(shí)候速度最大 動(dòng)能最大 人離開蹦床后彈力消失 在上升到達(dá)最高點(diǎn)的過程中 質(zhì)量不變 高度增大 重力勢(shì)能增大 速度減小 動(dòng)能減小 故整個(gè)過程中 動(dòng)能先增大后減小 重力勢(shì)能增大 例2 2016 河南 實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)用如圖所示的裝置探究 物體動(dòng)能的大小與質(zhì)量和速度的關(guān)系 將鋼球從某一離度由靜止釋放 鋼球擺到豎直位置時(shí) 撞擊水平木板上的木塊 將木塊撞出一段距離 1 本實(shí)驗(yàn)使鋼球獲得動(dòng)能的操作方法是 鋼球動(dòng)能的大小是通過觀察 來判斷的 2 從表中數(shù)據(jù)可以看出 他們讓質(zhì)量不同的鋼球從相同高度擺下 使鋼球到達(dá)豎直位置的 相同 從而探究動(dòng)能與 的關(guān)系 3 在第3次實(shí)驗(yàn)中 木塊被撞后滑出木板 需要重做第3次實(shí)驗(yàn) 甲同學(xué)建議換用同樣較長的木板 乙同學(xué)建議換一個(gè)較大的木塊 丙同學(xué)建議降低鋼球下擺的高度 你認(rèn)為應(yīng)當(dāng)采用 同學(xué)的建議 4 由上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象可得出結(jié)論 將鋼球從某一高度由靜止釋放 木塊運(yùn)動(dòng)的距離 速度 質(zhì)量 甲 在速度一定時(shí) 質(zhì)量越大動(dòng)能越大 分析 1 讓鋼球從某一高度由靜止釋放 使鋼球獲得動(dòng)能 鋼球動(dòng)能的大小是通過鋼球?qū)δ緣K做功的多少來體現(xiàn)出來的 木塊運(yùn)動(dòng)的距離越長 就表示鋼球的動(dòng)能越大 2 讓小球從斜面的同一高度處釋放 使小球到達(dá)最底端的速度相同 從而探究動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系 3 上面的兩次實(shí)驗(yàn)是在速度一定時(shí) 改變物體的質(zhì)量 探究動(dòng)能的大小 動(dòng)能的大小是通過木塊移動(dòng)距離的大小表現(xiàn)出來的 因此改變木板的長度 應(yīng)采用甲的建議 4 由表中的數(shù)據(jù)知 速度一定時(shí) 質(zhì)量越大動(dòng)能越大 1 2016 貴州 人造衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行 如圖所示為衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程 針對(duì)該過程 以下說法正確的是 A 動(dòng)能逐漸增大 機(jī)械能增大B 勢(shì)能逐漸減小 機(jī)械能減小C 動(dòng)能逐漸增大 勢(shì)能逐漸減小 機(jī)械能不變D 動(dòng)能逐漸增大 勢(shì)能逐漸減小 機(jī)械能減小 C 2 2016 婁底 小明想利用 研究動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān) 的實(shí)驗(yàn)裝置和器材 斜面 木塊 不同質(zhì)量的小鋼球 來探究 影響重力勢(shì)能大小的因素 請(qǐng)你幫助完成如下實(shí)驗(yàn)方案 1 實(shí)驗(yàn)中小球重力勢(shì)能的大小可通過觀察 的大小來判斷 2 實(shí)驗(yàn)中小明進(jìn)行了如圖中4步操作 由 填序號(hào) 圖可探究重力勢(shì)能的大小與物體的高度有關(guān) 3 通過比較分析可以得出的結(jié)論是重力勢(shì)能的大小與物體的質(zhì)量和高度有關(guān) 4 實(shí)驗(yàn)時(shí)若木塊與水平面間無摩擦則不能得出結(jié)論 原因是 木塊被推出的距離 或 小球和木塊將做勻速直線運(yùn)動(dòng) 不能達(dá)到探究的目的 機(jī)械功 1 做功的兩個(gè)必要因素 要明確 在力的作用下 物體沿力的方向通過了一段距離 那么這個(gè)力就對(duì)物體做了功 注意 判斷做功的標(biāo)準(zhǔn) 有力 有距離并且力和距離在同一個(gè)方向上 不做功的三種情況 a 有力F無距離s 例如舉高重物靜止不動(dòng) 雖然用了力 但沒有在力的方向上通過距離 不做功 b 有距離s沒有力F 例如正在空中飛行的足球 運(yùn)動(dòng)了一段距離 但運(yùn)動(dòng)員施加的力已經(jīng)消失 運(yùn)動(dòng)員對(duì)其沒有做功 c 有力F 也有距離s 但在力的方向上沒有通過距離 運(yùn)動(dòng)方向和力的方向垂直 此力也不做功 例如水平方向運(yùn)動(dòng)的物體 重力不做功 作用在物體上的力 物體在力的方向上通過的距離 2 功的公式 W 科學(xué)上規(guī)定 功等于作用在物體上的力跟物體在力的方向上通過的距離的 注意 1 必須注意作用在物體上的力和物體通過距離的方向是否一致 2 做功的多少與物體是否做勻速直線運(yùn)動(dòng)無關(guān) 3 功的單位 焦耳 簡(jiǎn)稱 焦 1J N m 4 做功的實(shí)質(zhì) 做功的實(shí)質(zhì)就是 的過程 通過做功的形式將一種能量轉(zhuǎn)化為其他形式的能量 物體做了多少功 就有多少 發(fā)生了轉(zhuǎn)化 Fs 乘積 1 能量轉(zhuǎn)化 能量 例3 2016 連云港 下列有關(guān)功的說法正確的是 A 足球在水平地面上滾動(dòng)時(shí)重力對(duì)足球沒有做功B 吊車吊著重物使其沿水平方向勻速移動(dòng)過程中 吊車對(duì)重物做了功C 運(yùn)動(dòng)員舉著杠鈴在空中停留的時(shí)間內(nèi)對(duì)杠鈴要做很大的功D 用相同的力將質(zhì)量不同的兩個(gè)物體沿力的方向移動(dòng)相同的距離所做的功不同 分析 A 足球在水平地面上滾動(dòng)時(shí) 足球沒有在重力的方向上通過距離 因此重力對(duì)足球沒有做功 B 吊車吊著重物使其沿水平方向勻速移動(dòng)過程中 吊車的拉力與物體通過距離的方向垂直 所以吊車對(duì)重物不做功 C 運(yùn)動(dòng)員舉著杠鈴在空中停留的時(shí)間內(nèi) 有力但沒有距離 所以運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴不做功 D 用相同的力將質(zhì)量不同的兩個(gè)物體沿力的方向移動(dòng)相同的距離 根據(jù)W Fs可知 兩次所做的功相同 A 例4 2015 溫州 釣魚是人們喜愛的一種休閑活動(dòng) 如圖是釣魚示意圖 釣魚者將一條重為5牛的魚從水面提高2米 再沿水平方向移動(dòng)1米 在這一過程中 他克服魚的重力做功為 焦 分析 釣魚者將一條重為5牛的魚從水面提高2米 他克服魚的重力做功 再沿水平方向移動(dòng)1米 在這一過程中不做功 故他克服魚的重力做功W Gh 5N 2m 10J 10 3 2016 泰州 根據(jù)如圖所示的幾個(gè)情景 下列說法正確的是 A A 女孩搬起一個(gè)箱子 女孩對(duì)箱子做了功B 司機(jī)費(fèi)了很大的力也未能推動(dòng)汽車 但司機(jī)對(duì)汽車做了功C 吊車吊著貨物水平移動(dòng)一段距離 吊車對(duì)貨物做了功D 足球被踢出后在草地上滾動(dòng)的過程中 運(yùn)動(dòng)員對(duì)足球做了功 4 如圖所示是一個(gè)傳送帶 A B輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)物體C向右上方勻速運(yùn)動(dòng) 物體C沒有在皮帶上發(fā)生滑動(dòng) 皮帶與輪之間不打滑 物體C的重力勢(shì)能不斷增加 這是因?yàn)?A 重力做功B 支持力做功C 摩擦力做功D 動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能 C 功率 單位時(shí)間內(nèi)做的功叫功率 物體做功快慢 焦 秒 J s 例5 2016 包頭 如圖甲所示 木塊放在水平面上 用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向拉木塊使其做直線運(yùn)動(dòng) 兩次拉動(dòng)木塊得到的s t關(guān)系圖象如圖乙所示 兩次對(duì)應(yīng)的彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)分別為F1 F2 兩次拉力的功率分別為P1 P2 下列判斷正確的是 B A F1 F2 P1 P2B F1 F2 P1 P2C F1 F2 P1 P2D F1 F2 P1 P2 分析 由圖乙可知 木塊兩次都做勻速直線運(yùn)動(dòng) 則拉力和滑動(dòng)摩擦力是一對(duì)平衡力 大小相等 因?yàn)橥荒緣K放在同一桌面上 壓力不變 接觸面的粗糙程度不變 所以兩次木塊受到的滑動(dòng)摩擦力相等 故兩次對(duì)應(yīng)的彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)相等 即F1 F2 從圖乙中可以判斷出 第1次木塊的運(yùn)動(dòng)速度大于第2次木塊的運(yùn)動(dòng)速度 即v1 v2 根據(jù)公式P Fv可知 當(dāng)拉力相等時(shí) 速度越大 拉力的功率越大 即P1 P2 例6 2016 長春 起重機(jī)在10s內(nèi)將重為2000N的石頭沿豎直方向勻速提升0 5m 求 1 起重機(jī)對(duì)石頭做的功 2 起重機(jī)提升石頭的功率 5 2016 巴中 如圖所示 用大小相等的拉力F 分別沿光滑的斜面和粗糙的水平面拉木箱 在力的作用下移動(dòng)的距離sAB sCD 比較兩種情況下拉力F所做的功及其功率 A AB段做功較多B CD段做功較多C AB段與CD段做的功一樣多D AB段的功率比CD段的功率大 C 6 電梯的簡(jiǎn)化模型如圖甲所示 考慮安全 舒適 省時(shí)等因素 電梯速度要經(jīng)過增大 不變和減小的過程 這一過程是通過改變拉力大小來實(shí)現(xiàn)的 某次上升過程中電梯所受拉力F隨上升高度h變化的圖像如圖乙所示 這個(gè)過程用時(shí)1分鐘 求這個(gè)過程中 1 拉力做的功 2 拉力做功的功率 1 據(jù)報(bào)道 一輛橫穿鐵路的拖拉機(jī) 因故障而停在鐵道上 此時(shí)從遠(yuǎn)處駛來一列火車 盡管司機(jī)及時(shí)采取緊急制動(dòng)措施 但是緩慢行駛的列車還是將拖拉機(jī)撞 飛 了 這是因?yàn)榛疖嚨?A 動(dòng)能很大B 速度很大C 勢(shì)能很大D 功率很大2 在一次參觀中 外地游客丁先生從渠江公園乘電梯到思源廣場(chǎng) 在電梯勻速上升的過程中 丁先生的 A 重力勢(shì)能不斷增大B 動(dòng)能不斷增大C 機(jī)械能保持不變D 動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能 A A 3 2016 安順 如圖所示 光滑軌道MNP固定在豎直平面內(nèi) NP段水平 一小球從M點(diǎn)由靜止釋放運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的過程中 動(dòng)能 勢(shì)能的變化情況是 A M到N的過程 勢(shì)能不變B M到N的過程 動(dòng)能減小C N到P的過程 勢(shì)能增大D N到P的過程 動(dòng)能不變 解析 小球在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中 質(zhì)量不變 從M到N時(shí) 高度減小 速度增大 因此勢(shì)能減小 動(dòng)能增大 當(dāng)從N到P時(shí) 根據(jù)牛頓第一定律 小球在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng) 因此動(dòng)能不變 勢(shì)能不變 D 4 2016 泰安 下列事例中 由彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的是 A 風(fēng)吹動(dòng)樹葉B 秋千從高處向低處擺動(dòng)C 汽車沿盤山公路勻速前進(jìn)D 拉彎的弓把箭射出 D 5 2016 欽州 如圖所示的四種情景中 人對(duì)物體做功的是 C A 提著滑板在水 平路面上前行 B 搬而未起 C 推著小車向前 運(yùn)動(dòng)了一段距離 D 舉著杠鈴 靜止不動(dòng) 6 一個(gè)大人和一個(gè)小孩分別將5塊完全相同的磚運(yùn)到二樓 如圖所示 這個(gè)過程中 下列說法正確的是 A 大人對(duì)磚做的功比小孩對(duì)磚做的功多B 大人對(duì)磚做的功比小孩對(duì)磚做的功少C 大人對(duì)磚做功的功率一定比小孩對(duì)磚做功的功率大D 大人對(duì)磚做功的功率一定比小孩對(duì)磚做功的功率小 解析 根據(jù)題意可知大人和小孩運(yùn)磚時(shí)的力相同 運(yùn)磚時(shí)的高度相同 根據(jù)公式W Fs可知 大人和一個(gè)小孩對(duì)磚所做的功相同 大人運(yùn)磚用時(shí)10s 小孩運(yùn)磚用時(shí)35s 根據(jù)公式P W t可知 大人對(duì)磚做功的功率一定比小孩對(duì)磚做功的功率大 C 7 2016 盤錦 2016年5月 澳大利亞郵政在實(shí)地測(cè)試中成功地使用無人機(jī)完成了小包裹的配送 無人機(jī)攜包裹加速上升過程中 它的動(dòng)能 重力勢(shì)能 當(dāng)返航的無人機(jī)在空中勻速下降時(shí) 它的機(jī)械能 選填 增大 減小 或 不變 8 跳繩是體育考試的項(xiàng)目之一 按評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 一分鐘內(nèi) 男生跳180下 女生跳175下可得滿分 若每次跳繩時(shí)離地面高度均為0 05m 一個(gè)體重為500N的男同學(xué)要得到滿分 一分鐘內(nèi)他跳繩做的功至少是 J 功率至少要達(dá)到 W 增大 增大 減小 4500 75 9 2016 南京 小明利用如圖所示的裝置來驗(yàn)證影響物體動(dòng)能大小的因素 甲 乙兩圖裝置相同 分別是同一小球先后從A B兩處由靜止?jié)L下 鉆入并推動(dòng)紙盒運(yùn)動(dòng)一段距離后靜止時(shí)的情景 1 紙盒被推得越遠(yuǎn) 小球?qū)埡?越多 表明小球的動(dòng)能越大 2 對(duì)比甲 乙兩圖可知 小球的動(dòng)能與 有關(guān) 3 若要驗(yàn)證動(dòng)能大小與另外一個(gè)因素的關(guān)系 需要添加的一個(gè)器材是 做功 速度 質(zhì)