1.功的定義:一個力作用在物體上,使物體在 力的方向上通過一段 距離 ,這個力就對物體做了功。2.功的兩個必要條件:① 有力作用在物體上;② 物體在力的方向上通過了距離。3.不做功的三種情況:有力無距離;有距離無力、力和距離垂直。4.功的公式:功等于力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積。公式:。5.功的單位:國際單位制中,功的單位是:焦耳,符號是J,1J= 1N·m 。6.功的公式的應(yīng)用:①分清哪個力對物體做功,計算時F就是這個力;②公式中S一定是在力的方向上通過的距離,強調(diào)對應(yīng);③功的單位“焦”(牛·米 = 焦),不是力和力臂的乘積(牛·米,力臂單位不能寫成“焦”)。
要點詮釋一:力學(xué)中所說的功包括兩個必要因素:一是作用在物體上的力,二是物體在力的方向上通過的距離。所謂必要因素,就是說這兩個因素缺一不可,如果缺少了其中一個因素,從力學(xué)的觀點來看,都認(rèn)為沒有做功,可見這兩個因素是我們判斷物體是否做功的唯一依據(jù)。所以判斷一個力是否做了功,必須從作用在物體上的力和物體在力的方向上是否通過距離這兩個方面考慮。判斷物體是否做功要注意下面幾點:
要點詮釋一:1.作用在物體上的力是否使物體在力的方向上移動了距離。如果有力作用在物體上,但物體沒有移動,即F≠0,s=0,則W=Fs=0,不做功。例如:推一輛陷在泥濘中的轎車卻沒有推動。這個例子中雖然有力作用在物體上,但物體沒有在力的方向上通過一段距離,力學(xué)里就說沒有做功,這是“勞而無功”。2.物體移動的某段距離是否受到了力的作用。如果沒有力作用在物體上,但物體由于慣性運動,即F=0,s≠0,則W=Fs=0,不做功。例如:一在光滑的水平地面上滑動的鉛球,是由于慣性而運動,雖然在水平方向上通過了距離,但并沒有水平方向的力作用于它,所以沒有什么力做功,這是“不勞無功”。
要點詮釋一:3.物體移動的距離是否在力的方向上。如果有力作用在物體上,而且物體也運動了,但物體運動的方向和受到的力的方向垂直,即物體在力的方向上沒有移動距離,即F≠0,s=0,則W=Fs=0,不做功。例如:人手提水桶在水平路上行走,水桶沿水平方向向前運動,這時人對水桶的力是豎直向上的,而水桶移動的距離是水平的,并沒有向上移動,在力的方向上也沒有移動距離,也是“勞而無功”。
典例一:(2021·湖南常德市)下面四幅圖中所描述的力,對物體做了功的是( )。A.使小車向前運動了一段距離的推力;B.搬石頭但沒有搬動,手對石頭的力;C.托著貨物停在水平地面上,叉車對貨物的力;D.提著滑板在水平路面上前行,手提滑板的力
典例二:(2021·內(nèi)蒙古包頭市)關(guān)于排球運動中涉及的物理知識。下列說法正確的是( )。A.運動員發(fā)球時,手對球的力大于球?qū)κ值牧?;B.將球發(fā)出后,球在空中運動過程中手對球做功;C.排球被墊起后,向上運動過程中,速度減小,慣性不變;D.運動員大力扣球,排球落地后彈起的高度一定低于扣球點
典例三:(2021·江蘇中考真題)下列有關(guān)中學(xué)生的估測符合實際的是( )。A.眨眼一次的時間約為3s;B.正常步行的速度約為1.4km/h;C.游泳時受到的浮力約為500N;D.完成一次引體向上做的功約為2000J
典例四:(2021·四川瀘州市)如圖,一個箱子靜止在水平地面,小聰用150N的水平拉力將箱子移動了0.4m,小聰?shù)睦ψ龉開______J。待箱子靜止后,小明用80N的水平推力推這個箱子沒有推動,小明的推力做功_______J,此時箱子受到地面的摩擦力為_______N。
典例五:(2021·山東臨沂市)2021年3月24日,臨沂市獲得2020年山東16地市經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展綜合考核一等獎,同時還獲得打贏污染防治攻堅戰(zhàn)等單項獎勵。綠化噴灑車對城區(qū)道路的衛(wèi)生清潔保持工作功不可沒。如圖所示的綠化噴灑車空載時的質(zhì)量為6t,罐體有效容積為8m3,該噴灑車從水源地裝滿水后,沿平直公路以15m/s的速度勻速駛向距離2.7km的目的地,行駛過程中噴灑車受到的阻力為1.5×104N,車輪與地面的總接觸面積為0.4m2,g取10N/kg。求噴灑車從水源地到目的地:(1)所用的時間;(2)牽引力所做的功;(3)對水平地面的壓強。
1.定義:單位時間里完成的功;或說成:單位時間內(nèi)力作做的功。2.功率的物理意義:功率是表示力做功快慢的物理量;即單位時間內(nèi)完成的功。3.公式:4.單位:在國際單位制中,功率單位是瓦特,符號是 W 。常用單位還有千瓦(kW)、馬力。 換算關(guān)系:1kW=103W,1馬力=735W。5.功率公式的解釋:(1)物體在拉力F的作用下,以速度v沿拉力的方向做勻速直線運動,則拉力做功的功率等于力與物體速度的乘積,即。(2)利用該公式時要注意:拉力F必須是恒力,且物體運動的速度應(yīng)不變;v的單位必須用m/s,這樣算出的功率單位才是W;速度v跟拉力F必須對應(yīng),即v必須是受到拉力的物體在拉力的方向上移動的速度。
典例一:(2021·湖南岳陽市)小明兩次分別用時60s、40s把同一捆書從一樓勻速搬上三樓,比較兩次搬書過程對書做功和做功的功率,判斷正確的是( )。A.用時少的做功多B.用時少的做功功率大C.用時多的做功多D.用時多的做功功率大
典例二:(2021·黑龍江大慶市)小明同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示的滑輪組裝置,當(dāng)施加圖乙所示隨時間變化的水平拉力F時,重物的速度v隨時間t變化的關(guān)系如圖丙所示。不計繩與滑輪的重量及滑輪轉(zhuǎn)動時的摩擦,繩對滑輪的拉力方向近似看成水平方向。在0-1s內(nèi),重物受到地面的摩擦力為______N,在2s-3s內(nèi),拉力F做功的功率為______W。
典例三:(2021·廣西貴港市)已知大山同學(xué)的質(zhì)量為60kg,每只鞋底與地面的接觸面積為0.015m2。大山在10s內(nèi)用20N的水平拉力拉重為100N的物體沿拉力方向在水平地面上勻速前進(jìn)了13m。(g取10N/kg)求:(1)物體受到摩擦力的大小;(2)大山前進(jìn)的速度;(3)拉力做功的功率;(4)大山在水平地面上立正時對地面的壓強。
1.什么是動能:物體由于運動而具有的能。2.影響動能的因素物體動能的大小與兩個因素有關(guān):一是物體的質(zhì)量,二是物體運動的速度大小。當(dāng)物體的質(zhì)量一定時,物體運動的速度越大其動能越大,物體的速度越小其動能越?。痪哂邢嗤\動速度的物體,質(zhì)量越大動能越大,質(zhì)量越小動能越小。3.動能是“由于運動”而產(chǎn)生的,一定不要把它理解成“運動的物體具有的能量叫動能”,不運動的物體也具有能量,但不具有動能。例如在空中飛行的飛機,不但有動能而且還具有其它形式的能量。
4.重力勢能:物體由于被舉高而具有的能量,叫做重力勢能。(1)重力勢能的大小與質(zhì)量和高度有關(guān)。物體的質(zhì)量越大,被舉得越高,則它的重力勢能越大。(2)重力勢能是“被舉高”這個原因而產(chǎn)生的,一定不要把它理解成“被舉高的物體具有的能量叫重力勢能”,被舉高的物體具有重力勢能,同時也具有其他形式能量。例如在空中飛行的飛機,不但有重力勢能而且還具有其它形式的能量。5.彈性勢能:物體由于發(fā)生彈性形變,而具有的能叫做彈性勢能。撐桿跳高時彎曲的桿、拉開的弓箭都具有彈性勢能。彈性勢能的大小與彈性形變的程度有關(guān);形變程度越大,其彈性勢能越大。
要點詮釋一:影響動能大小的因素【實驗?zāi)康摹刻骄空n題:探究動能大小與什么因素有關(guān)【實驗裝置】【實驗方法】控制變量法,轉(zhuǎn)換法。【實驗原理】察下車在木板上移動的距離,如木塊移動的越遠(yuǎn),表示木塊做的功越多,說明小車具有很大的動能。
要點詮釋一:影響動能大小的因素【實驗步驟】1.按照圖將木板的一端墊高,組成一個斜面;2.讓同一小球在斜面的不同高度滾下,推動木塊在木板上前進(jìn),觀察木塊在木板上移動的距離;3.讓不同質(zhì)量的小球從斜面的同一高度滾下, 觀察木板在木板上移動的距離(如圖乙);【實驗結(jié)論】1、質(zhì)量相同的物體,運動速度越大,動能越大;2、運動速度相同的物體,質(zhì)量越大,動能越大。
要點詮釋一:影響動能大小的因素【考查方向】1.斜面的作用:使物體具有速度并改變物體速度的大?。?.實驗研究對象:小球 ,實驗方法:控制變量法;轉(zhuǎn)換法 ;3.使質(zhì)量不同的小球從同一高度靜止釋放的目的:使小球到達(dá)水平面時的初速度相同;4.如何判斷動能大?。和ㄟ^觀察木塊被推動的距離多少;5.通過比較實驗甲,得到的結(jié)論:當(dāng)物體的質(zhì)量相同時,物體的速度越大,動能越大;6.通過比較實驗乙,得到的結(jié)論:當(dāng)物體的速度相同時,物體的質(zhì)量越大,動能越大。
要點詮釋二:認(rèn)識勢能1.重力勢能:對于重力勢能,其大小由地球和地面上物體的相對位置決定。物體質(zhì)量越大、位置越高、做功本領(lǐng)越大,物體具有的重力勢能就越多。判斷一個物體是否具有重力勢能,關(guān)鍵看此物體相對某一個位置有沒有被舉高,即相對此位置有沒有一定的高度。若有,則物體具有重力勢能,若沒有,則物體不具有重力勢能。2.彈性勢能:由于物體發(fā)生形變而具有的能量。確定彈性勢能的大小需選取零勢能的狀態(tài),一般選取彈簧未發(fā)生任何形變,而處于自由狀態(tài)的情況下其彈力勢能為零。
典例一:(2021·甘肅蘭州市)飛機在林場上空某一高度噴灑農(nóng)藥時,水平勻速飛行,關(guān)于飛機的動能和勢能變化下列說法中正確的是( )。A.動能減少,勢能減少B.動能減少,勢能增加C.動能增加,勢能減少D.動能不變,勢能不變
典例二:(2021·湖南張家界市)張家界大峽谷玻璃橋高空蹦極體驗項目正式對公眾開放,不考慮空氣阻力,關(guān)于人在蹦極下降過程中的能量分析,下列選項中正確的是( )。A.彈性繩繃直前,人的重力勢能減小,動能增大,機械能增大;B.彈性繩剛好繃直時,人的重力勢能最小,動能最大;C.下降到最低點的過程中人的機械能守恒;D.下降到最低點時,人的重力勢能最小,彈性繩的彈性勢能最大
典例三:(2021·湖北中考真題)如圖所示是“探究物體動能的大小跟哪些因素有關(guān)”的實驗裝置。(1)實驗中,讓同一個鋼球從斜面上的不同高度由靜止自由滾下,是為了探究鋼球動能的大小與______的關(guān)系;(2)本實驗是通過比較木塊被撞擊后 來比較鋼球動能大??;(3)小明猜想,如果水平面是光滑的,木塊被撞擊后將會 。
探究影響動能大小的因素
1.動能、重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為機械能。2.動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化(1)在一定的條件下,動能和重力勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化。如將一塊小石塊,從低處拋向高處,再從高下落的過程中,先是動能轉(zhuǎn)化為重力勢能,后又是重力勢轉(zhuǎn)化為動能。(2)在一定的條件下,動能和彈性勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化。如跳水運動員,在起跳的過程中,壓跳板是動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能,跳板將運動員反彈起來是彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能。(3)機械能守恒:如果一個過程中,只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化,機械能的總和就保持不變,這個規(guī)律叫做機械能守恒。
要點詮釋:1.動能和勢能是可以相互轉(zhuǎn)化的在滾擺實驗中可以看到,滾擺旋轉(zhuǎn)著下降,越轉(zhuǎn)越快。到最低點時,滾擺轉(zhuǎn)而上升,上升中它越轉(zhuǎn)越慢,直到差不多回到原來的位置。然后它又下降、上升,重復(fù)原來的運動。滾擺下降時,它的重力勢能越來越小,動能越來越大,重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。滾擺上升時,它的動能越來越小,重力勢能越來越大,動能轉(zhuǎn)化為重力勢能。2.機械能守恒:如果物體只有重力或彈力做功,則物體運動過程中動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)換,但他們的總和(即總機械能)保持不變。
典例一:(2021·安徽中考真題)圖示為游樂場中在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動的摩天輪,小紅乘坐該摩天輪時速度大小不變,則她從最低點上升到最高點的過程中( )。A.動能減少B.重力勢能不變C.機械能增大D.機械能不變
典例二:(2021·浙江溫州市)一顆番茄從手中由靜止開始下落,撞擊水面時濺起許多水珠如圖,同時番茄仍有較大速度并繼續(xù)下沉。若不計一切機械能損耗,番茄從開始下落至剛好浸沒時減少的勢能( )。A.等于所有濺起的水珠在撞擊過程中增加的機械能總和;B.大于所有濺起的水珠在撞擊過程中增加的機械能總和;C.等于所有濺起的水珠在空中上升過程中增加的機械能總和;D.小于所有濺起的水珠在空中上升過程中增加的機械能總和
1.下面情況中,人對物體做功的是( )。A. 舉重運動員舉著杠鈴不動;B. 人用力卻沒有把重物提起;C. 某同學(xué)提著水桶在水平路面勻速行走;D. 旅客提著行李走上樓梯
2.(多選)小車重200N,人用30N的水平力推小車沿水平路面勻速前進(jìn)50m的過程中,下列判斷正確的是( )。A.重力沒做功          B.人對車做功10000JC.人對車做功1500J      D.小車受到的阻力是230N
3.現(xiàn)有30包大米,總質(zhì)量為150kg,小明想盡快將它們搬上10m高處的庫房,如圖為小明可以提供的用于搬動物體的功率與被搬運物體質(zhì)量之間的關(guān)系圖象,由圖可知他可以提供的最大功率為_____W;為 盡可能快地將大米搬上庫房,他每次應(yīng)搬_____包,若每次下樓時間是上樓時間的一半,則他最快完成搬運任務(wù)并返回原地所用的時間是_____s。(g=10N/kg)
4.用大小為F的水平力,拉物體M由靜止開始,在粗糙的水平地面上運動一段距離,F(xiàn)做功為W1,功率為P1;若仍 用水平力F拉M在光滑的水平地面上運動相同的距離,F(xiàn) 做功為W2,功率為P2。那么( )。A.W1<W2;P1=P2 B.W1=W2;P1<P2 C.W1>W(wǎng)2;P1=P2 D.W1=W2;P1>P2
5.彈跳桿運動是一項廣受歡迎的運動。其結(jié)構(gòu)如圖甲所示.圖乙是小希玩彈跳桿時由最低位置上升到最高位置的過程,針對此過裎。下列分析正確的是( ?。?。A.在a狀態(tài)時彈簧的彈性勢能最大,小希的機械能為零;B.a(chǎn)→b的過程中,彈簧的彈力越來越大,在b狀態(tài)時彈力最大;C.b→c的過程中,彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小希的重力勢能;D.a(chǎn)→c的過程中,小希先加速后減速,在b狀態(tài)時速度最大
6.受高空落物傷人的啟示,美軍正在研制一種名為“上帝之杖”的太空武器?!吧系壑取睂嵸|(zhì)就是高密度、耐高溫的金屬棒,它要依托太空平臺的搭載,借助小型火箭助推和高空下落產(chǎn)生的巨大動能,對地球戰(zhàn)略目標(biāo)實施打擊,破壞力巨大。它攻擊目標(biāo)的巨大能量主要來源于( ?。.小型火箭助推動能 B.與大氣摩擦產(chǎn)生的能量C.“上帝之杖”本身的內(nèi)能 D.下落過程重力勢能轉(zhuǎn)化的動能
7.玩“過山車”是一項非常驚險刺激的娛樂活動。如圖所示,過山車時而從軌道的最低點D上升到最高點A,時而從最高點A飛馳而下。過山車在運動過程中,若不計能量損失,只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化。下列說法正確的是( ?。?。A.A點機械能小于B點機械能;B.D點動能最大,A點勢能最大;C.D點動能最大,A點機械能最大;D.A點勢能最大,機械能最大
8.如圖所示,小球從左端由靜止釋放,在左右擺動過程中,不計空氣阻力,則(?。?。 A.從最高點運動到最低點的過程,一部分重力勢能轉(zhuǎn)化為動能;B.從最低點運動到最高點的過程,一部分動能轉(zhuǎn)化為重力勢能;C.左側(cè)最高點的高度大于右側(cè)最高點的高度;D.左側(cè)最高點的高度等于右側(cè)最高點的高度
9.如圖所示,平行于斜面的拉力F將一塊重12N的木塊以1m/s勻速拉上一個長為2m,高為0.5m的斜面,已知F 大小等于5N,求在這過程中,拉力F做了多少功?克服重力做了多少功?拉力的功率是多大?

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