二、內(nèi)容結(jié)構(gòu)與思維導(dǎo)圖
一、新課標(biāo)要求(2022版)
新課標(biāo)要求(2022版)
3.2.1 知道動能、勢能和機(jī)械能。通過實(shí)驗(yàn),了解動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化。舉例說明機(jī)械能和其他形式能量的相互轉(zhuǎn)化。3.2.2 知道機(jī)械功和功率。用生活中的實(shí)例說明機(jī)械功和功率的含義。
1. 功的概念如果一個(gè)力作用在物體上,物體在這個(gè)力的方向上移動了一段距離,在物理學(xué)中就說這個(gè)力對物體做了功。2. 力學(xué)中的功包括兩個(gè)必要因素 一是作用在物體上的_____;二是物體在這個(gè)力的方向上移動了_______。
米袋在繩子拉力的作用下升高了一段距離
小車在推力的作用下向前移動了一段距離
3. 力對物體不做功的三種情況
(1)有力無距離(勞而無功)
(2)有距離無力(不勞無功)
(3)力垂直于運(yùn)動距離(垂直無功)
用豎直向上的力F提著滑板在水平路面上前行
1. 功及其計(jì)算公式(1)功的概念:力學(xué)中,功等于力與物體在力的方向上移動的距離的_______。(2)計(jì)算公式:功=力×距離 W = Fs F 表示力 ,s 表示沿力的方向移動的距離,W表示功。(3)功的單位國際單位制:_______,簡稱焦,符號是 J。 1J=1N?m
(2) F與s具有同時(shí)性即物體在受力的同時(shí)移動了距離,移動距離的同時(shí)受了力。公式W=Fs中的F是使物體沿力F的方向通過距離s的過程中,始終作用在物體上的力,它的大小和方向都是不變的。(3)F與s具有同向性公式W=Fs中的F是作用在物體上的力,s是物體在力F的方向上通過的距離。(4)F與s具有同體性即F與s對應(yīng)同一個(gè)研究對象。
3. 關(guān)于克服阻力做功如果物體在力的作用下移動的方向與一個(gè)力(阻力)的方向相反,我們就說物體克服這個(gè)力做功。例如,在水平面上推動物體前進(jìn)時(shí),要克服_____力做功;提高物體時(shí)要克服______做功,人在爬樓梯時(shí),要克服__________力做功。
人在爬樓梯時(shí),要克服自己的重力做功,計(jì)算做功的大小時(shí),應(yīng)該用人的重力G乘以樓梯的豎直高度h:W=Gh
【例題1】在2022年北京冬奧會上,運(yùn)動健兒們奮勇拼搏為國爭光,如圖是冬奧健兒在比賽中的情景。下列分析中正確的是( ?。?
A.甲圖中:短道速滑運(yùn)動員在轉(zhuǎn)彎滑行過程中,他所受力的合力為零B.乙圖中:擲出的冰壺在水平冰面上滑行過程中,支持力對冰壺做功
C.丙圖中:花滑運(yùn)動員向前減速滑行的過程中,運(yùn)動員的慣性逐漸減小D.丁圖中:單板滑雪運(yùn)動員在空中下落過程中,運(yùn)動員所受的重力對他做功
A.短道速滑運(yùn)動員在轉(zhuǎn)彎滑行過程中,速度的方向不斷發(fā)生變化,受到非平衡力的作用,他所受合力不為零,故A錯(cuò)誤;B.?dāng)S出的冰壺在水平冰面上滑行過程中,支持力的方向與運(yùn)動方向垂直,所以支持力沒有對冰壺做功,故B錯(cuò)誤;C.花滑運(yùn)動員向前減速滑行的過程中,質(zhì)量不變,運(yùn)動員的慣性不變,物體的慣性與速度大小無關(guān),故C錯(cuò)誤;D.單板滑雪運(yùn)動員在空中下落過程中,在重力的方向上移動了距離,所以運(yùn)動員所受的重力對他做了功,故D正確。
用同樣大小的力F使物體沿力的方向移動相同的距離s;根據(jù)W=Fs可知,該力在這三個(gè)過程中所做功的大小都相等,與水平面的粗糙程度無關(guān),所以W1=W2=W3
【例題2】一個(gè)人先后用同樣大小的力F將不同質(zhì)量的物體分別在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移動相同的距離s(如圖所示),該力在這三個(gè)過程中所做的功分別為W1、W2、W3,關(guān)于它們之間的大小關(guān)系是__________ 。
【例題3】如圖所示,質(zhì)量為50kg的同學(xué)在做仰臥起坐運(yùn)動。若該同學(xué)上半身的質(zhì)量約為全身質(zhì)量的3/5,則她上半身的重力約為_______N。她在一段時(shí)間內(nèi)做了40個(gè)仰臥起坐,每次時(shí)起上半身重心上升的距離均為0.3m,則她在這段時(shí)間克服重力做的功約為_________J。
她上半身的重力G上=0.6G=0.6mg=0.6×50kg×10N/kg=300N每次上半身重心上升的距離均為0.3m,則她每一次克服重力做的功W=G上h=300N×0.3 m =90J她在這段時(shí)間克服重力做的功W總=90J×40=3600J
【例題4】2022年,我國快遞業(yè)務(wù)量首破950億件,如圖是一物流機(jī)器智能配送時(shí)情景,在某平直道路上100s勻速行駛了400m,已知機(jī)器所受阻力為120N。求:(1)該物流機(jī)器勻速行駛時(shí)的速度;(2)勻速行駛的100s內(nèi)牽引力做的功。
1. 比較做功快慢的方法
(1)時(shí)間相同,比較物體做功的多少,做功多的做功快。(2)做功相同,比較做功的時(shí)間,時(shí)間短的做功快。(3)功與時(shí)間都不相同,用________可以比較做功的快慢。 該比值越大,做功越快。
(2)應(yīng)用為什么汽車上坡時(shí),司機(jī)經(jīng)常用換擋的方法減小速度? 為什么同樣一輛機(jī)動車,在滿載時(shí)的行駛速度一般比空載時(shí)小得多?
【分析】機(jī)車發(fā)動機(jī)的最大功率是一定的。由P=Fv可知,牽引力的大小和運(yùn)動速度成反比。汽車上坡時(shí),需要增大牽引力,所以要減小速度。貨車在滿載時(shí)牽引力要增大,故只能減小車輛行駛的速度。
(1)實(shí)驗(yàn)原理:P=W/t.(2)實(shí)驗(yàn)器材:體重計(jì)(或磅秤)、刻度尺、停表。(3)實(shí)驗(yàn)步驟:①用體重計(jì)(或磅秤)測出自己的質(zhì)量m;②用刻度尺測出所登樓層的_______h;③用停表測出自己上樓所用______t; (4)計(jì)算出自己爬樓的功率:功率表達(dá)式:P=W/t=Gh/t =________
4. 測量人爬樓梯的功率
功等于力與物體在力的方向上移動的距離的乘積。
功與做功所用時(shí)間之比叫做功率。
5. 功與功率的區(qū)別
【例題5】下列估測中,你認(rèn)為最接近實(shí)際的是( ?。〢.從地面上將物理書撿到桌面上,克服物理書重力做的功約為200JB.小明在中考體育跳繩中獲得合格的成績,他跳繩的功率約為10WC.一位學(xué)生從地面上拿起一個(gè)雞蛋并把它緩慢舉過頭頂過程中做的功約為1JD.一位初中生以正常速度從一樓登上三樓,登樓的功率約為15W
A.一本物理書的重力約G=mg=0.2kg×10N/kg=2N,書桌高度約0.8m,撿書過程克服書的重力做的功W=Gh=2N×0.8m=1.6J,故A不符合題意;B.小明的重力約為500N,每次跳繩高度約為5cm=0.05m,中考體育跳繩的合格成績約為1min跳180次,考試過程所做的功約為 W1=180G1h1=180×500N×0.05m=4500J 跳繩的功率P=W/t=4500J/60s=75WC.兩個(gè)雞蛋的重力約為1N,將其舉過頭頂?shù)母叨燃s為2m,這個(gè)過程對雞蛋的做的功約為W2=G2h2=0.5N×2m=1J,故C符合題意;D.中學(xué)生的重力約為500N,一層樓的高度約為3m,從一樓到三樓的高度約為6m,上樓時(shí)間約為20s,此過程做的功W3=G3h3=500N×6m=3000J,功率約為P=W/t=4500J/20s=150W,故D不符合題意。
【例題6】一輛小轎車以15m/s的速度在水平路面上勻速直線行駛,受到的阻力是1200N。小轎車沿水平路面勻速直線行駛600m后駛上一個(gè)斜坡。設(shè)行駛過程中小轎車的功率始終保持不變。求:(1)在水平路面上勻速直線行駛600m,小轎車牽引力所做的功;(2)行駛過程中小轎車的功率;(3)小轎車上坡后行駛速度降為10m/s,則牽引力變?yōu)槎啻螅?br/>1. 能量 (1)物體能夠?qū)ν鈅____,我們就說這個(gè)物體具有能量,簡稱能。(2)能量的實(shí)質(zhì)物體做功的過程就是能的______過程。物體做的功越多,說明某種能轉(zhuǎn)化為別的形式的能就越多,就表示這個(gè)物體的能量越大。即能量是表示物體做功本領(lǐng)的物理量。(3) 能量的單位物體做功的過程就是能的轉(zhuǎn)化過程,因此能的單位與功的單位相同,是_______(J)。
2. 動能(1)動能物體由于運(yùn)動而具有的能,叫做動能。一切運(yùn)動的物體都具有動能。(2)影響動能大小的因素 物體動能的大小跟_______、______有關(guān),質(zhì)量相同的物體,運(yùn)動的速度越大,它的動能越大;運(yùn)動速度相同的物體,質(zhì)量越大,它的動能也越大。
3. 與動能有關(guān)的現(xiàn)象及解釋
如圖所示是一些道路的標(biāo)示牌:小型客車最高行駛速度不得超過100km/h;大型客車、載貨汽車最高行駛速度不得超過80km/h。為什么要對機(jī)動車的最高行駛速度進(jìn)行限制?為什么在同樣的道路上,對不同車型設(shè)定不一樣的最高行駛速度?
【分析】同一輛汽車,質(zhì)量不變,速度越大,具有的動能越大,危害性越大。所以限制機(jī)動車的最高行駛速度才能保證機(jī)動車行駛的安全性。車型不同,車的載重量就不同,也就是說,車的質(zhì)量有大有小。如果車的行駛速度相同,質(zhì)量大的,動能大,在道路上行駛時(shí),危險(xiǎn)性就大。因此,在同樣的道路上,交通管理部門會對不同車型設(shè)定不同的最高行駛速度。
1. 重力勢能(1)在地球表面附近,物體由于受到重力并處在一定______時(shí)所具有的能,叫做重力勢能。(2)影響重力勢能大小的因素 物體重力勢能的大小跟______、_____有關(guān)。質(zhì)量相同,高度越高,重力勢能越大;高度相同,質(zhì)量越大,重力勢能也越大。
2. 彈性勢能(1)物體由于發(fā)生_________而具有的能叫做彈性勢能。(2)影響彈性勢能大小的因素 影響彈性勢能大小的因素是物體本身的材料和_________的程度。在材料相同時(shí),物體的彈性形變越大,它具有的彈性勢能就越大。3. 勢能重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為勢能。
4. 動能和勢能的比較
物體由于運(yùn)動而具有的能量
物體由于受到重力并處在一定高度時(shí)所具有的能
物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量
都是能量的一種具體形式,都具有做功的本領(lǐng),單位都是焦耳(J).
無人機(jī)勻速上升時(shí),質(zhì)量不變,速度不變,高度升高,動能不變,重力勢能增大,故ABC不符合題意,D符合題意。
【例題7】無人機(jī)已被應(yīng)用于諸多領(lǐng)域,如圖所示,是一款我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的大疆無人機(jī),無人機(jī)勻速上升的過程中( ?。?A.動能增大,勢能減小 B.動能減小,勢能增大C.動能不變,勢能減小 D.動能不變,勢能增大
【例題8】某段道路的標(biāo)志牌顯示:小型客車最高行駛速度不得超過100km/h,大型客車、載貨汽車最高行駛速度不得超過80km/h,對機(jī)動車的最高行駛速度進(jìn)行限制,下列說法錯(cuò)誤的是(  )A.對機(jī)動車設(shè)定限制速度,是為了限制它的動能B.小型客車的行駛速度比大型客車行駛速度大,慣性也大,行駛時(shí)危險(xiǎn)性大C.對機(jī)動車限定最高行駛速度,是因?yàn)橘|(zhì)量相同時(shí),速度越大動能越大D.對不同車型限定不一樣的最高行駛速度,是因?yàn)樗俣认嗤瑫r(shí),質(zhì)量越大,動能越大
動能與質(zhì)量和速度有關(guān),高速行駛的汽車動能越大,出現(xiàn)交通事故造成的損害越大。A.對機(jī)動車設(shè)定限制速度,是為了限制它的動能,故A正確但不符合題意;B.慣性只與物體質(zhì)量有關(guān),質(zhì)量大的物體慣性大,與物體運(yùn)動速度無關(guān)。小型客車的慣性比大型客車的小,故B錯(cuò)誤符合題意;C.對機(jī)動車限定最高行駛速度,是因?yàn)橘|(zhì)量相同時(shí),速度越大動能越大,故C正確但不符題意;D.對不同車型限定不一樣的最高行駛速度,是因?yàn)樗俣认嗤瑫r(shí),質(zhì)量越大,動能越大,故D正確但不符合題意。
【例題9】如圖所示,在光滑的水平臺面上,一輕質(zhì)彈簧左端固定,右端連接一金屬小球,O點(diǎn)是彈簧保持原長時(shí)小球的位置。壓縮彈簧使小球至A位置,然后釋放小球,小球就在AB間做往復(fù)運(yùn)動。小球從A位置運(yùn)動到B位置的過程中,下列判斷正確的是( ?。?A.從A到O,小球的動能減小,彈簧的彈性勢能增大B.在O位置,彈簧的彈性勢能最大C.從O到B,小球的動能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能D.在B位置,小球的動能最大
A.由受力分析可知,從A到O,小球在彈簧彈力的作用下向右做加速運(yùn)動,彈簧的形變量逐漸減小,故小球的速度增大,動能增大,彈簧的彈性勢能減小,故A錯(cuò)誤;B.由題意知,在O位置,彈簧保持原長,形變量為零,故此時(shí)彈簧的彈性勢能最小,故B錯(cuò)誤;C.從O到B,彈簧的形變量逐漸增大,彈性勢能增大,小球在彈簧的彈力作用下做減速運(yùn)動,速度減小,動能減小,故小球的動能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能,故C正確;D.由C中分析可知,從O到B,小球做減速運(yùn)動,在B位置,小球的速度最小,故動能最小,故D錯(cuò)誤。
1. 機(jī)械能動能、重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為______能。機(jī)械能是和物體的運(yùn)動緊密聯(lián)系的能量。機(jī)械能的單位是焦耳(J)。2. 動能和勢能的轉(zhuǎn)化(1)動能和重力勢能的轉(zhuǎn)化如圖所示,擺球在豎直平面內(nèi)擺動,在A、C點(diǎn)時(shí)最高,在B點(diǎn)時(shí)最低,所以擺球的運(yùn)動可分為下降段和上升段。其能量轉(zhuǎn)化情況見下表。
知識六、機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化
結(jié)論:單擺在擺動過程中,動能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化.
(2)動能和彈性勢能可以相互轉(zhuǎn)化
木球壓縮彈簧時(shí),動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能;彈簧把木球彈回,彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能。
結(jié)論:動能和彈性勢能在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化.
注意:動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化的條件 ①動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化過程中,必定有動能和勢能各自的變化,而且一定是此增彼減。②動能的增減變化要以速度的變化來判斷;重力勢能的增減變化要以物體離地面高度的變化來判斷;彈性勢能的增減變化要根據(jù)彈性形變大小的變化來判斷。
(3)結(jié)論:動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化.
(1)機(jī)械能守恒如果只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化,盡管動能、勢能的大小會變化,但機(jī)械能的______不變,即機(jī)械能是守恒的。(2)機(jī)械能守恒的條件 只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化,而沒有機(jī)械能與其他形式的能的相互轉(zhuǎn)化(即忽略摩擦阻力造成的能量損失)。在物理學(xué)中常常出現(xiàn)“光滑的表面”、“不計(jì)空氣阻力” 、“不計(jì)摩擦”等文字描述,表示沒有摩擦阻力,機(jī)械能是______的(填“守恒”或“不守恒”)。
(3)機(jī)械能不守恒的一些事例
汽車爬坡 跳傘者勻速下落 火箭發(fā)射
(4)用機(jī)械能守恒及其轉(zhuǎn)化解釋現(xiàn)象
①用繩子把一個(gè)鐵鎖懸掛起來。把鐵鎖拿近自己的鼻子,穩(wěn)定后松手,頭不要?jiǎng)印hF鎖向前擺去又?jǐn)[回來。鐵鎖擺回時(shí)會碰到你的鼻子嗎?
分析:鐵鎖下降的過程是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能,上升的過程是動能轉(zhuǎn)化為重力勢能。在上升和下降的過程中,鐵鎖和空氣之間存在摩擦,克服摩擦做功,一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,機(jī)械能不守恒(減?。?,也就是重力勢能的最大值越來越小,所以擺動的高度會越來越低,不會達(dá)到鼻尖的。
②人造地球衛(wèi)星的機(jī)械能轉(zhuǎn)化
許多人造地球衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行。離地球最近的一點(diǎn)叫近地點(diǎn),最遠(yuǎn)的一點(diǎn)叫遠(yuǎn)地點(diǎn)。衛(wèi)星在大氣層外運(yùn)行,不受空氣阻力,只有動能和勢能的轉(zhuǎn)化,因此機(jī)械能_______。
知識七、水能和風(fēng)能的利用
1. 水能(1)水能:流動的水具有動能,高處的水具有重力勢能,水所具有的______能統(tǒng)稱為水能。水能的大小由流量、流速和水位差決定。(2)古代對水能的利用:早在1900多年前,我們的祖先就制造了水輪,讓流水沖擊水輪轉(zhuǎn)動,用來汲水、磨粉、碾谷。(3)水能發(fā)電站:將水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成____能。修筑攔河壩提高上游水位,壩底裝水輪機(jī),水輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。一定量的水,上、下水位差越大,水的重力勢能越大,能發(fā)出的電就越多。
(2)我國古代對風(fēng)能的利用早在2000多年前就開始利用風(fēng)來驅(qū)動帆船航行。(3)風(fēng)能發(fā)電站 將風(fēng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成____能。單個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率較小,在風(fēng)力資源豐富的地區(qū),可以同時(shí)安裝幾百臺風(fēng)力發(fā)電機(jī),組成“風(fēng)車田”,連在一起供電。
2. 風(fēng)能(1)風(fēng)能:空氣在流動過程中所具有的______能叫做風(fēng)能。風(fēng)能的大小由風(fēng)速和流動空氣的質(zhì)量決定。
【例題10】2022年2月北京冬奧會,中國代表團(tuán)共收獲9金4銀2銅共15枚獎(jiǎng)牌,金牌數(shù)和獎(jiǎng)牌數(shù)均創(chuàng)歷史新高。如圖為高速攝影機(jī)記錄的單板滑雪男子大跳臺金牌得主蘇翊鳴在比賽中,從跳臺起跳到落地過程的情景。下列關(guān)于這一過程說法正確的是(  )A.他從起跳到最高點(diǎn)的過程中,動能逐漸轉(zhuǎn)化成重力勢能B.他起跳后到達(dá)最高點(diǎn)時(shí),機(jī)械能最大C.他從空中下落過程中,重力做功越來越慢D.他從起跳到落地的整個(gè)過程中,機(jī)械能是守恒的

A.他從起跳到最高點(diǎn)的過程中,質(zhì)量不變,速度逐漸變小,高度逐漸升高,動能逐漸變小,重力勢能逐漸增大,動能逐漸轉(zhuǎn)化成重力勢能, 故A正確;B.由于存在阻力,他起跳后到達(dá)最高點(diǎn)的過程中,機(jī)械能不斷減小,在最高點(diǎn)機(jī)械能最小,故B錯(cuò)誤;C.他從空中下落過程中,速度越來越大,由P=W/t=Fs/t=Fv=Gv得,重力做功越來越快,故C錯(cuò)誤;D.由于存在阻力,他從起跳到落地的整個(gè)過程中,機(jī)械能不斷減小,不守恒,故D錯(cuò)誤。
【例題11】為響應(yīng)國家的“一帶一路”發(fā)展戰(zhàn)略,我國連續(xù)多次成功發(fā)射通信衛(wèi)星,人造地球衛(wèi)星廣泛運(yùn)用全球通信、氣象觀察等。如圖所示,衛(wèi)星沿著橢圓軌道繞地球運(yùn)行,下列說法正確的是( ?。〢.衛(wèi)星在近地點(diǎn)勢能最大 B.衛(wèi)星在遠(yuǎn)地點(diǎn)機(jī)械能最大C.運(yùn)動過程機(jī)械能守恒 D.從近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)動,勢能減小
A.衛(wèi)星在近地點(diǎn)時(shí)離地面的距離最小,故勢能最小,故A錯(cuò)誤;BCD.衛(wèi)星從近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)行時(shí),速度越來越小,動能逐漸減小,距離地球越來越遠(yuǎn),勢能逐漸增大,衛(wèi)星在繞地球運(yùn)動過程中,沒有受到任何阻力作用,機(jī)械能守恒。故BD錯(cuò)誤,C正確。
【例題12】將皮球從離地某一高度O點(diǎn)水平拋出,球落地后又彈起,它的部分運(yùn)動軌跡如圖所示,下列說法正確的是(  )A.皮球在D點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能小于在C點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能B.皮球經(jīng)過同一高度的A、B兩點(diǎn)時(shí)動能相等C.皮球第一次反彈后達(dá)到最高點(diǎn)P點(diǎn)時(shí)動能為零D.若將皮球涂黑,則會在地面M、N兩點(diǎn)留下兩個(gè)大小相等的黑色圓斑
根據(jù)小球位置的變化可知,小球在碰撞及與空氣摩擦的過程中機(jī)械能在減小,即后面每個(gè)位置的機(jī)械能都要小于前一個(gè)位置。A.由于D點(diǎn)位置在C點(diǎn)后面,所以皮球在D點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能小于在C點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能,故A正確;B.由B點(diǎn)位置在A點(diǎn)之后,B點(diǎn)的機(jī)械能小于A點(diǎn),皮球經(jīng)過同一高度的A、B兩點(diǎn)時(shí)重力勢能相同,機(jī)械能等于動能與勢能的總和,所以B點(diǎn)的動能小于A點(diǎn),故B錯(cuò)誤;C.球的運(yùn)動方向是斜向右上方的,小球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)豎直方向的速度為0,但水平向右的速度不為0,所以動能不為0,故C錯(cuò)誤;D.由于N點(diǎn)位置在M點(diǎn)后面,則N點(diǎn)的機(jī)械能小于M點(diǎn),兩點(diǎn)的高度相同,重力勢能相同,所以N點(diǎn)的動能小于M點(diǎn)的動能,N點(diǎn)時(shí)形變小于M點(diǎn),留下兩個(gè)黑色的圓斑大小不相等,故D錯(cuò)誤。
【例題13】如圖AOB是光滑軌道,A點(diǎn)的高度H大于B點(diǎn)的高度h,讓小球從A點(diǎn)由靜止開始自由滑下,沿軌道AOB到達(dá)B點(diǎn)后離開(不計(jì)空氣阻力),則小球離開B點(diǎn)后的運(yùn)動軌跡最符合實(shí)際的是_____,若小球到達(dá)運(yùn)動軌跡最高點(diǎn)時(shí)所受的外力全部消失,則小球的運(yùn)動狀態(tài)是______________。
由題意可知,小球從A點(diǎn)由靜止滑下,所以小球的機(jī)械能等于A點(diǎn)時(shí)的重力勢能,整個(gè)過程中,軌道光滑,不計(jì)空氣阻力,機(jī)械能守恒。a軌跡的最高點(diǎn)超過了A點(diǎn)的高度,這是不可能的,故a錯(cuò)誤;b軌跡的最高點(diǎn)與A點(diǎn)的高度相同,而在最高點(diǎn)時(shí),小球由于慣性,仍具有向右運(yùn)動的速度,具有動能,所以小球在b軌跡最高點(diǎn)的機(jī)械能大于A點(diǎn)的機(jī)械能,不符合能量守恒定律,故b錯(cuò)誤;c軌跡的最高點(diǎn)低于A點(diǎn),在最高點(diǎn)時(shí)小球由于慣性仍運(yùn)動,此時(shí)動能和重力勢能的總和等于小球在A點(diǎn)時(shí)的重力勢能,機(jī)械能守恒,故c正確;小球離開軌道時(shí),由于慣性,應(yīng)具有沿軌道方向向上運(yùn)動的速度,故d錯(cuò)誤,所以小球離開B點(diǎn)后的運(yùn)動軌跡最符合實(shí)際的是c。若小球到達(dá)運(yùn)動軌跡最高點(diǎn)時(shí)所受的外力全部消失,由于慣性,小球做勻速直線運(yùn)動的方向應(yīng)是“沿水平方向”。
(1)動能是由于物體運(yùn)動而具有的能,子彈飛行的速度大,對物體的殺傷力也大(做功多),所以動能可能與物體的運(yùn)動______有關(guān)。(2)錘子擊碎物體時(shí),錘頭的質(zhì)量越大,破壞力越強(qiáng)(做功越多),動能的大小可能與物體的_______有關(guān)。
一、探究物體的動能跟哪些因素有關(guān)
(1)如圖所示,鋼球A從高為h的斜槽上滾下,在水平面上運(yùn)動,運(yùn)動的鋼球A碰到木塊B后,能將B撞出一段距離s。在同一水平面上,木塊B被撞得越遠(yuǎn),鋼球A對B做的功就越多,A的動能越大。
(2)實(shí)驗(yàn)方法①轉(zhuǎn)換法:通過被撞物體_____________來反映動能的大小。②控制變量法: 在探究動能大小可能與物體運(yùn)動速度、物體質(zhì)量有關(guān)時(shí),每次實(shí)驗(yàn)這兩個(gè)變量只能變化一個(gè)。
質(zhì)量m1>m2速度 v1=v2
質(zhì)量m1=m2速度 v1>v2
探究一:探究動能大小與速度的關(guān)系 ①控制鋼球的質(zhì)量m不變。②讓同一鋼球A分別從不同的高度由靜止開始滾下,撞擊木塊B。③觀察并測量木塊被撞出的距離s。
探究二:探究動能大小與質(zhì)量的關(guān)系①控制速度不變,即固定鋼球在滑槽上的釋放位置的高度h。②改變鋼球的質(zhì)量m。③觀察并測量木塊被撞出的距離s。
探究(1)中:在質(zhì)量相同時(shí),鋼球下落的高度越高,鋼球達(dá)到斜面底端的速度越大,木塊被撞擊滑行的距離越遠(yuǎn)。結(jié)論:鋼球的動能大小與______有關(guān),速度越大,動能越大。探究(2)中:不同鋼球從同一高度滾下,達(dá)到斜面底端時(shí)的速度相同,鋼球質(zhì)量越大,木塊被撞擊滑行的距離越遠(yuǎn)。結(jié)論:鋼球的動能大小與______有關(guān),質(zhì)量越大,動能越大。
物體動能的大小跟速度、質(zhì)量有關(guān),質(zhì)量相同的物體,運(yùn)動的速度越大,它的動能越大;運(yùn)動速度相同的物體,質(zhì)量越大,它的動能也越大。
(1)使鋼球獲得動能的方法:將鋼球由斜面某一高度靜止釋放(重力勢能轉(zhuǎn)化為動能)。(2)將質(zhì)量不同的鋼球放在斜面上同一高度處靜止釋放的目的:控制鋼球達(dá)到斜面底端時(shí)的______相同(鋼球的速度與質(zhì)量無關(guān))。(3)將質(zhì)量相同的鋼球由斜面上不同位置靜止釋放的目的:改變鋼球達(dá)到斜面底端時(shí)的_________。(4)水平面絕對光滑時(shí)對實(shí)驗(yàn)的影響:鋼球撞擊木塊后木塊移動的距離無法確定,鋼球動能的大小無法比較。
(5)實(shí)驗(yàn)改進(jìn) ①木塊被撞后滑出木板的解決辦法:換質(zhì)量更大的木塊,換質(zhì)量更小的鋼球,換更長的木板。②木塊質(zhì)量較大,確保實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象較明顯:增大鋼球滾下的高度。③不用木塊的實(shí)驗(yàn)改進(jìn):在桌上鋪一條毛巾,鋼球在毛巾上表面滾動的距離來反映動能的大小。(6)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的應(yīng)用生活中超載、超速問題(超速:速度大,超載:質(zhì)量大,則動能大,危險(xiǎn)性大)。
【猜想與假設(shè)】(1)重力勢能是由于物體處在一定高度而具有的能,所以重力勢能可能與物體的__________有關(guān)。(2)位置高度相同的足球和鉛球下落到地面,鉛球?qū)Φ孛孀龅墓Ρ茸闱虼蟮枚啵茰y重力勢能可能與物體的_______有關(guān)。
二、探究決定重力勢能大小的因素
探究一:探究重力勢能的大小與高度的關(guān)系 讓同一物體分別從不同的高度由靜止開始下落,觀察桌腿在沙坑下陷的深度。
探究二:探究重力勢能大小與質(zhì)量的關(guān)系讓質(zhì)量不同的物體分別從同一高度由靜止開始下落,觀察桌腿在沙坑下陷的深度。
探究一中:同一物體從不同高度的位置下落時(shí),桌腿在沙坑下陷的深度不同;高度越高,桌腿在沙坑下陷的深度越大。 說明:質(zhì)量相等的物體,_______________________。探究二中:質(zhì)量不同的物體從同一高度下落時(shí),質(zhì)量越大,桌腿在沙坑下陷的深度越大. 說明:高度相同時(shí),__________________________。
高度越高,重力勢能越大
物體的質(zhì)量越大,重力勢能越大
物體重力勢能的大小跟高度、質(zhì)量有關(guān),質(zhì)量相同的物體,高度越高,它的重力勢能越大;高度相同的物體,質(zhì)量越大,它的重力勢能也越大。
【例題1】如圖某小組在“探究物體的動能跟哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中,讓小球從同一斜面某處由靜止釋放,撞擊同一水平面上的同一木塊,木塊移動一段距離后靜止。(1)實(shí)驗(yàn)中探究的是小球的動能,其動能大小是通過__________________(選填“小球所處的高度”或“木塊移動的距離”)來反映的,此情況下所用的研究方法_______ 。(選填“控制變量法”或“轉(zhuǎn)換法”)
(2)分析比較_________兩次實(shí)驗(yàn),可得到結(jié)論:速度相同的物體,___________,動能越大。(3)若用上述實(shí)驗(yàn)器材探究阻力對物體運(yùn)動的影響,必須增加的器材是________ 。A.質(zhì)量不同的木塊 B.傾斜程度不同的斜面 C.粗糙程度不同的水平面
(1)小球會撞擊木塊,小球的動能大小是通過小木塊移動的距離大小來反映的,這屬于轉(zhuǎn)換法。(2)小球下滑的高度相同,則到達(dá)水平面時(shí)的速度是相同,小球的質(zhì)量不同,則推動木塊移動的距離不同,所以根據(jù)甲丙圖可知,在速度相同時(shí),質(zhì)量越大,動能越大。(3)探究阻力對物體運(yùn)動的影響,需要比較小車在不同表面上運(yùn)動的距離,據(jù)此可知必須增加的器材是粗糙程度不同的水平面,故C正確。
【例題2】如圖所示,小雨利用透明的箱子、沙子、小桌、重物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。
(1)小雨做甲、乙兩次實(shí)驗(yàn),讓重物由靜止下落,他探究的是重力勢能的大小與___________是否有關(guān);(2)小雨想做一個(gè)實(shí)驗(yàn),將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與甲圖對比,就能探究重力勢能與物體質(zhì)量是否有關(guān),他的具體做法是_____________;(3)小雨做丙、丁兩次實(shí)驗(yàn),探究壓力的作用效果與壓力大小是否有關(guān),指出他實(shí)驗(yàn)中存在的問題______________________ 。
沒有控制受力面積相等
換用質(zhì)量不同的物體,讓其與甲圖中物體同樣高度處下落
(1)實(shí)驗(yàn)中,重物從高處落下撞擊小桌,通過小桌下陷的深度判定重物重力勢能的大?。煌粋€(gè)重物的質(zhì)量不變,從不同高度落下,高度越高,能夠?qū)ν庾龉υ蕉?,小桌下陷的深度越大,說明它的重力勢能越大。(2)要進(jìn)一步探究重力勢能與質(zhì)量的關(guān)系,應(yīng)換用不同的重物,讓其與甲圖中物體同樣高度落下,觀察桌腿陷入沙子的深度。(3)在分析壓力作用效果與壓力大小的關(guān)系時(shí),根據(jù)控制變量法可知,實(shí)驗(yàn)中需要控制受力面積相同,改變壓力的大??;小雨選擇丙、丁兩次實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較,丙、丁的壓力不同,受力面積不同,所以不能得出正確的結(jié)論。
1. 小紅和小田從一樓爬到五樓,她們同時(shí)出發(fā),小紅先到,小田后到。過程中( ?。〢.小紅的功率大 B.小田的功率大C.小紅和小田的功率一樣大 D.無法確定誰的功率大
兩人在爬樓時(shí),要克服自身重力做功,做功的功率 P=W/t=Gh/t=mgh/t由于兩人的質(zhì)量關(guān)系未知,在爬樓高度相同時(shí),僅根據(jù)用時(shí)的多少,無法確定兩人功率的大小,故ABC不符合題意,D符合題意。
2. 如圖所示的四幅圖中的情境,對物體做了功的是( )A.叉車托著貨物停在水平路面上 B.搬石頭但沒有搬動C.推小車向前運(yùn)動了一段距離 D.提著滑板在水平路面上前行
A.叉車托著貨物,停在水平地面上沒有移動,叉車對貨物有力的作用,但沒有在力的方向上通過距離,所以不做功,故A不符合題意;B.用力搬石頭,但未搬動,有力作用在物體上,但沒有移動距離,所以不做功,故B不符合題意;C.小車在推力的作用下向前運(yùn)動了一段距離,有力作用在小車上,小車在該力的方向上通過了距離,所以做了功,故C符合題意;D.人提著滑板在水平路上行走過程中,人給滑板一個(gè)向上的力,但滑板在豎直方向上沒有移動距離,所以人對滑板沒有做功,故D不符合題意。
3.一同學(xué)在體育課上進(jìn)行實(shí)心球投擲訓(xùn)練,如圖所示。B→C→D表示實(shí)心球離開手之后的運(yùn)動軌跡,忽略空氣阻力。下列說法正確的是(  )A.實(shí)心球從A→B的過程中,只有重力對它做功B.實(shí)心球從B→C→D過程中,沒有力對它做功C.實(shí)心球從C→D過程中,動能不變,重力勢能減小D.實(shí)心球到達(dá)最高點(diǎn)C時(shí),若重力突然消失實(shí)心球?qū)⒆鰟蛩僦本€運(yùn)動
A.由題意可知,實(shí)心球在人手的推力作用下從A運(yùn)動到B,此過程人手的推力對實(shí)心球做功,故A錯(cuò)誤; BC.實(shí)心球從B→C→D過程中,忽略空氣阻力,實(shí)心球運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒。從B→C過程中,實(shí)心球的質(zhì)量不變,高度變大,重力勢能變大,動能轉(zhuǎn)化為重力勢能;從C→D過程中,實(shí)心球的質(zhì)量不變,高度變小,重力勢能變小,重力勢能轉(zhuǎn)化為動能,則動能增大,此過程實(shí)心球在重力的方向上移動了距離,則重力對實(shí)心球做了功。故BC錯(cuò)誤;D.實(shí)心球到達(dá)最高點(diǎn)C時(shí),豎直方向的速度為0,但水平方向有速度,此時(shí)實(shí)心球只受重力的作用,若此時(shí)重力突然消失,由牛頓第一定律可知,實(shí)心球?qū)⒆鰟蛩僦本€運(yùn)動,故D正確。
4. 用如圖所示的器材探究動能大小與哪些因素有關(guān),實(shí)驗(yàn)時(shí)讓小車從斜面上由靜止開始下滑,撞擊置于水平面上的木塊,關(guān)于該實(shí)驗(yàn),下列說法中錯(cuò)誤的是( ?。〢.本實(shí)驗(yàn)的研究對象是小車B.小車撞擊木塊對木塊做功,使木塊獲得動能C.木塊被撞擊后移動的距離可反映小車的動能大小D.本套器材只能探究小車的動能大小與速度的關(guān)系
A.本實(shí)驗(yàn),小車從斜面上滑下撞擊水平面上的木塊,通過木塊移動的距離來反映小車進(jìn)入水平面時(shí)的動能大小,研究對象是小車,故A正確;B.小車撞擊木塊時(shí),對木塊施加了作用力,并使其在力的方向上移動了一段距離,小車對對木塊做了功,使獲得動能,故B正確;C.木塊被撞擊后移動的距離越長,說明小車對木塊做的功越大,表明小車的做功本領(lǐng)越大,木塊被撞擊后移動的距離可反映小車的動能大小,故C正確,C不符合題意;D.本套器材不僅可以通過改變小車在斜面上的初始高度來探究小車的動能大小與速度的關(guān)系,還可在小車上增加砝碼改變小車質(zhì)量,來探究小車的動能與質(zhì)量的關(guān)系,故D錯(cuò)誤,D符合題意。
5. 在北京冬奧會自由式滑雪空中技巧女子個(gè)人項(xiàng)目決賽中,遼寧運(yùn)動員徐夢桃勇奪冠軍。如圖所示,在她滑行過程中,下列說法正確的是( ?。?br/>A.A點(diǎn)時(shí)不具有機(jī)械能B.從A點(diǎn)滑行到C點(diǎn)的過程中重力不斷變大C.滑雪板底面比較光滑是為了增大滑行時(shí)與雪面的摩擦D.在B點(diǎn)的速度大于與它高度相同的D點(diǎn)的速度
A.在A點(diǎn)時(shí),雖然靜止,因?yàn)橛懈叨裙示哂兄亓菽?,則具有機(jī)械能,故A錯(cuò)誤;B.根據(jù)G=mg,在滑行的過程中,運(yùn)動員的質(zhì)量不變,故重力不變,故B錯(cuò)誤;C.滑雪板底面比較光滑是為了減小接觸面粗糙程度來減小摩擦,故C錯(cuò)誤;D.若空氣阻力不可忽略,運(yùn)動員整個(gè)運(yùn)動過程中機(jī)械能減小,BD兩點(diǎn)高度相同,重力勢能相同,因此動能減小,運(yùn)動員的質(zhì)量不變,所以在B點(diǎn)的速度大于與D點(diǎn)的速度,故D正確。
6. 如圖,小夢參加中考體育的跳繩項(xiàng)目考試,若小夢體重50kg,站立時(shí)雙腳與地面接觸面積400cm2,每次跳起高度5cm,1分鐘跳180次。(g取10N/kg)求:(1)小夢雙腳站立時(shí)對水平地面的壓強(qiáng);(2)小夢跳一次克服重力所做的功;(3)小夢克服重力做功的功率。

相關(guān)課件

中考物理總復(fù)習(xí)專題17 電功率(課件)-2024物理中考一輪復(fù)習(xí)資料:

這是一份中考物理總復(fù)習(xí)專題17 電功率(課件)-2024物理中考一輪復(fù)習(xí)資料,共60頁。PPT課件主要包含了新課標(biāo)要求,知識梳理與典例,實(shí)驗(yàn)專題,綜合練習(xí),復(fù)習(xí)內(nèi)容,內(nèi)容結(jié)構(gòu),思維導(dǎo)圖等內(nèi)容,歡迎下載使用。

中考物理總復(fù)習(xí)專題16 歐姆定律(課件)-2024物理中考一輪復(fù)習(xí)資料:

這是一份中考物理總復(fù)習(xí)專題16 歐姆定律(課件)-2024物理中考一輪復(fù)習(xí)資料,共60頁。PPT課件主要包含了新課標(biāo)要求,知識梳理與典例,實(shí)驗(yàn)專題,綜合練習(xí),復(fù)習(xí)內(nèi)容,內(nèi)容結(jié)構(gòu),思維導(dǎo)圖等內(nèi)容,歡迎下載使用。

中考物理總復(fù)習(xí)專題15 電流 電壓 電阻(課件)-2024物理中考一輪復(fù)習(xí)資料:

這是一份中考物理總復(fù)習(xí)專題15 電流 電壓 電阻(課件)-2024物理中考一輪復(fù)習(xí)資料,共60頁。PPT課件主要包含了新課標(biāo)要求,知識梳理與典例,實(shí)驗(yàn)專題,綜合練習(xí),復(fù)習(xí)內(nèi)容,思維導(dǎo)圖等內(nèi)容,歡迎下載使用。

英語朗讀寶

相關(guān)課件 更多

中考物理總復(fù)習(xí)專題14 電路基礎(chǔ)(課件)-2024物理中考一輪復(fù)習(xí)資料

中考物理總復(fù)習(xí)專題14 電路基礎(chǔ)(課件)-2024物理中考一輪復(fù)習(xí)資料

中考物理總復(fù)習(xí)專題09 壓強(qiáng)(課件)-2024物理中考一輪復(fù)習(xí)資料

中考物理總復(fù)習(xí)專題09 壓強(qiáng)(課件)-2024物理中考一輪復(fù)習(xí)資料

中考物理總復(fù)習(xí)專題07 力(課件)-2024物理中考一輪復(fù)習(xí)資料

中考物理總復(fù)習(xí)專題07 力(課件)-2024物理中考一輪復(fù)習(xí)資料

專題11 功和機(jī)械能(課件)-2024物理中考一輪復(fù)習(xí)資料 2024年中考物理一輪復(fù)習(xí)資料

專題11 功和機(jī)械能(課件)-2024物理中考一輪復(fù)習(xí)資料 2024年中考物理一輪復(fù)習(xí)資料

資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者,認(rèn)為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識產(chǎn)權(quán),請掃碼添加我們的相關(guān)工作人員,我們盡可能的保護(hù)您的合法權(quán)益。
入駐教習(xí)網(wǎng),可獲得資源免費(fèi)推廣曝光,還可獲得多重現(xiàn)金獎(jiǎng)勵(lì),申請 精品資源制作, 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
中考專區(qū)
歡迎來到教習(xí)網(wǎng)
  • 900萬優(yōu)選資源,讓備課更輕松
  • 600萬優(yōu)選試題,支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯,日均更新2000+
  • 百萬教師選擇,專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊
qrcode
二維碼已過期
刷新

微信掃碼,快速注冊

手機(jī)號注冊
手機(jī)號碼

手機(jī)號格式錯(cuò)誤

手機(jī)驗(yàn)證碼 獲取驗(yàn)證碼

手機(jī)驗(yàn)證碼已經(jīng)成功發(fā)送,5分鐘內(nèi)有效

設(shè)置密碼

6-20個(gè)字符,數(shù)字、字母或符號

注冊即視為同意教習(xí)網(wǎng)「注冊協(xié)議」「隱私條款」
QQ注冊
手機(jī)號注冊
微信注冊

注冊成功

返回
頂部