2023年中考物理一轮复习综合备课教案:第十一章功和机械能(含解析)
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1、第十一章功和机械能目标与要求1.了解:功与功率的单位、机械能概念。2.会:计算功的大小;计算功率;解释生活中利用动能或势能的现象。3.理解:功的概念;功与速度的关系;动能和势能的概念。4.掌握:功率的概念;影响物体动能和势能大小的因素;机械能守恒定律。知识点回顾知识点一:功1.功的定义:一个力作用在物体上,使物体在 力的方向上通过一段 距离 ,这个力就对物体做了功。2.功的两个必要条件: 有力作用在物体上; 物体在力的方向上通过了距离。3.不做功的三种情况:有力无距离;有距离无力、力和距离垂直。4.功的公式:功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。公式:。5.功的单位:国际单位制中,功的单
2、位是:焦耳,符号是J,1J= 1Nm 。6.功的公式的应用:分清哪个力对物体做功,计算时F就是这个力;公式中S一定是在力的方向上通过的距离,强调对应;功的单位“焦”(牛米 = 焦),不是力和力臂的乘积(牛米,力臂单位不能写成“焦”)。知识点二:功率1.定义:单位时间里完成的功;或说成:单位时间内力作做的功。2.功率的物理意义:功率是表示力做功快慢的物理量;即单位时间内完成的功。3.公式:。4.单位:在国际单位制中,功率单位是瓦特,符号是 W 。常用单位还有千瓦(kW)、马力。 换算关系:。5.功率公式的解释:(1)物体在拉力F的作用下,以速度v沿拉力的方向做匀速直线运动,则拉力做功的功率等于力
3、与物体速度的乘积,即。(2)利用该公式时要注意:拉力F必须是恒力,且物体运动的速度应不变;v的单位必须用m/s,这样算出的功率单位才是W;速度v跟拉力F必须对应,即v必须是受到拉力的物体在拉力的方向上移动的速度。知识点三:动能1.什么是动能:物体由于运动而具有的能。如图(1)所示,物体都具有动能。行驶的汽车飞翔的小鸟空中的客机自由下落的小球图(1)运动的物体2.影响动能的因素物体动能的大小与两个因素有关:一是物体的质量,二是物体运动的速度大小。当物体的质量一定时,物体运动的速度越大其动能越大,物体的速度越小其动能越小;具有相同运动速度的物体,质量越大动能越大,质量越小动能越小。3.动能是“由于
4、运动”而产生的,一定不要把它理解成“运动的物体具有的能量叫动能”,不运动的物体也具有能量,但不具有动能。例如在空中飞行的飞机,不但有动能而且还具有其它形式的能量。知识点四:势能1.重力势能:物体由于被举高而具有的能量,叫做重力势能。(1)重力势能的大小与质量和高度有关。物体的质量越大,被举得越高,则它的重力势能越大。(2)重力势能是“被举高”这个原因而产生的,一定不要把它理解成“被举高的物体具有的能量叫重力势能”,被举高的物体具有重力势能,同时也具有其他形式能量。例如在空中飞行的飞机,不但有重力势能而且还具有其它形式的能量。2.弹性势能:物体由于发生弹性形变,而具有的能叫做弹性势能。如图(2)
5、所示,撑杆跳高时弯曲的杆、拉开的弓箭都具有弹性势能。弹性势能的大小与弹性形变的程度有关;形变程度越大,其弹性势能越大。撑杆跳高拉开的弓箭知识点五:机械能及其转化1.动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。2.动能与势能的相互转化(1)在一定的条件下,动能和重力势能之间可以相互转化。如将一块小石块,从低处抛向高处,再从高下落的过程中,先是动能转化为重力势能,后又是重力势转化为动能。(2)在一定的条件下,动能和弹性势能之间可以相互转化。如跳水运动员,在起跳的过程中,压跳板是动能转化为弹性势能,跳板将运动员反弹起来是弹性势能转化为动能。(3)机械能守恒:如果一个过程中,只有动能和势能相互转化,机械能的
6、总和就保持不变,这个规律叫做机械能守恒。(4)水能和风能的利用:自然界的流水和风能都是具有大量机械能的天然资源。利用水能发电,一定量的水,上、下水位差越大,水的重力势能越大,能发出的电就越多。利用风能发电,在风力资源丰富的地区,可以同时安装几十台到几百台风力发电机,组成“风车田”联在一起供电。考点与考向考向:功的概念、功的计算备考:熟悉力是否做功、会进行功的计算。考点一:功考向:功率的概念、会进行功率的计算。考点二:功率备考:功与功率的关系、会进行功率及其相关计算;并结合机械效率加强练习。功和机械能考向:动能、势能的概念、机械能之间的转化与守恒。备考:熟悉影响动能大小的因素、理解弹性势能和重力
7、势能的概念并能熟练分析动能和势能的变化、会分析机械能的转化。考点三:动能、势能和机械能考向:通过实验探究熟悉影响动能大小的因素。备考:熟悉影响动能大小的因素,了解实验探究过程常见问题,通过典型练习提高解题能力。考点四:影响动能大小的因素械能选择题:常考热点主要集中在功与功率的概念、功与功率的计算、动能和势能的概念、机械能之间的转化。常考题型填空题:常考热点主要集中在功与功率的概念、功与功率的计算、动能和势能的概念、机械能之间的转化。实验探究题:影响动能大小的因素。典例与范例考点一:功及其计算典例一:(2020齐齐哈尔)防疫期间,小慧的爸爸驾驶一辆东风牌的厢式货车,为社区运送物资,如图所示,小慧
8、通过查阅资料了解到:当该车满载货物时,总质量为4103kg,发动机的牵引力为3103N若该车在平直公路上以20m/s的速度匀速直线行驶3600m。在此过程中,求:(1)货车行驶所用的时间是多少?(2)该车满载货物时,所受到的重力是多少?(3)牵引力所做的功是多少?【解析】(1)由v可得,货车行驶所用的时间为:t180s;(2)当该车满载货物时,总质量为4103kg,受到的重力为:Gmg4103kg10N/kg4104N;(3)牵引力所做的功为:WFs3103N3600m1.08107J。答:(1)货车行驶所用的时间是180s;(2)该车满载货物时,所受到的重力是4104N;(3)牵引力所做的功
9、是1.08107J。典例二:(2020广州)装有水的容器在大小为10N的拉力F作用下运动,图甲为容器三段运动的示意图,F的方向始终沿着容器运动方向,OP段、MN段为水平地面。在MN段容器中的水少于OP段,容器在OP段、MN段的速度一时间图象和QR段的路程一时间图象如图乙所示。(1)求F在OP段做的功_;(2)求F在QR段的功率_;(3)容器在OP段和MN段受到摩擦力分別为、,则_(选填“”“=”“”)。【答案】(1)40J;(2)5W;(3)=。【解析】(1)由图可知,OP段容器做的是匀速直线运动,所以OP段的长度F在OP段做的功:(2)由图可知,QR段的长度为5m,F在QR段做的功:F在QR
10、段的功率:(3)由图可知,容器在OP段和MN段都是做匀速直线运动,由二力平衡知识可知,容器在OP段和MN段的摩擦力等于拉力,又因为拉力相等,所以容器在OP段和MN段受到摩擦力相等,即。考点二:功率及其计算典例三:(2020安顺)仅用8天就建成的武汉火神山医院,彰显的不仅是中国速度,更是战胜疫情的坚强决心。如图所示,为了在最短的时间完成地面基础建设,上百台挖掘机同时工作,其目的是增大所有挖掘机总的()。A机械效率B功率C功D有用功【答案】B。【解析】建成一所医院所做的有用功是相同的,为了减小做功的时间(缩短工期),根据P可知,需要增大挖掘机的功率,所以,上百台挖掘机同时工作,其目的是增大所有挖掘
11、机总的功率,故B正确,ACD错误。故选:B。典例四:(2020临夏)爸爸给小林买了一部电动平衡车。小林从家骑该电动平衡车以12km/h的速度匀速行驶,用15min到达了市民广场。小林的质量为40kg,g取10N/kg,求:(1)小林家到市民广场的距离是多少?(2)小林在市民广场水平路面上骑行时,车对地面的压强是多少?(3)若骑行平衡车时所受阻力为人和车总重的0.1倍,则小林在市民广场中以最高速度骑行时,平衡车动力的功率是多少?平衡车参数材质镁合金高弹性车架净重10kg(含电池组)最高车速18km/h充电时间约4小时轮胎个数2轮胎总触地面积5cm2【解析】(1)小林骑该电动平衡车的速度v12km
12、/h,时间t15minh,由v可得,小林家到市民广场的距离svt12km/hh3km;(2)小林驾驶自平衡车时,车对地面的压力:FG总(m人+m车)g(40kg+10kg)10N/kg500N,车对水平地面的压强:p1106Pa。(3)平衡车的最大速度:v18km/h5m/s,因平衡车的最大速度匀速直线行驶时处于平衡状态,平衡车的动力和所受的阻力是一对平衡力,所以,平衡车的动力:Ff0.1G总0.1500N50N,平衡车动力的功率:PFv50N5m/s250W。答:(1)小林家到市民广场的距离是3km;(2)小林在市民广场水平路面上骑行时,车对地面的压强是1106Pa;(3)平衡车动力的功率是
13、250W。考点三:动能典例五:(2020龙东)炎热的夏天,一辆正在喷洒消毒液的汽车匀速行驶在水平公路上,汽车的动能 惯性 (变大、变小或不变)。【答案】变小 变小【解析】物体动能大小与物体的质量和速度有关;惯性的大小只与物体的质量有关;正在喷洒消毒液匀速行驶的汽车质量不断减小,惯性减小,速度不变,故动能减小。典例六:(2020孝感)如图所示为“探究物体动能跟哪些因素有关”的装置示意图。(1)原理:运动的钢球A碰上木块B后,能将B撞出一段距离s。在同样的水平面上,B被撞得越远,A对B做的功就越多,A的动能就越大,通过B被撞的远近来反映物体A动能大小的方法在物理学中属于_(选填“控制变量法”或“转
14、换法”)。(2)步骤:让同一钢球A分别从不同高度由静止开始滚下,高度h越高,钢球运动到水平面时速度越_,木块B被撞得越远;改变钢球的质量,让不同的钢球从_ (选填 “同一”或“不同”)高度由静止开始滚下,质量越大的钢球将木块B撞得越远。(3)结论:通过多次实验表明,质量相同的物体,运动的速度越大,它的动能越大:运动速度相同的物体,质量越大,它的动能_。【答案】(1)转换法;(2)大;(3)同一;(4)越大。【解析】(1)动能与距离是两个不同性质的物理量,物体A动能大小用木块B被撞的远近来反映,属于转换法。(2)钢球A在斜面上做的是加速运动,高度h越高,钢球A到达水平面时的速度越大。探究动能大小
15、与物体质量的关系,应使用不同质量的钢球进行实验,控制不同钢球到达水平面时的速度相同,即控制不同钢球从同一斜面同一高度由静止释放,比较木块B被撞得距离远近。动能大小与物体的运动速度和质量有关,运动速度相同的物体,质量越大,它的动能越大。考点四:势能典例七:(2020黄石)如图,弹簧下端悬挂一个实心小球,用手托住小球,小球静止在A点,此时弹簧处于自然长度。释放小球,小球向下运动到最低点B(不超过弹簧弹性限度),小球从A点运动到B点的过程中,下列说法正确的是()。A. 小球的重力势能-直在减少,动能一直在增加;B. 小球减少的重力势能全部转化为动能;C. 弹簧的弹性势能不断增大;D. 小球运动到B点
16、时,重力势能最小,动能最大【答案】C。【解析】A小球高度下降,故小球的重力势能一直减小,小球受重力和弹力作用,在开始阶段时,重力大于弹力物体将一直加速,当弹力等于重力后物体开始减速,故小球的动能先增大后减小,故A错误;B弹簧的形变量增大,小球减少的重力势能转化为动能和弹簧的弹性势能,故B错误;C弹簧的形变量一直增大,弹簧的弹性势能不断增大,故C正确;D小球运动到B点时,高度最小,重力势能最小,速度为0,动能为0,故D错误。故选C。典例八:(2020十堰)高空抛物被称为“悬在城市上空的痛”,会给社会带来很大的危害。关于高空物体的下落过程,下列分析正确的是( )。A. 只受重力作用B. 动能越来越
17、大C. 重力势能全部转化为动能 D. 机械能总量保持不变【答案】B。【解析】A高空物体在下落过程中,除了受到重力的作用,还受到空气阻力的作用,故A错误;B高空物体下落时,质量不变,其速度越来越快,则动能越来越大,故B正确;CD高空物体下落过程中,受到空气的阻力,所以机械能不守恒,那么重力势能除了转化为动能外,还有一小部分转化为内能,故CD错误。故选B。考点五:机械能及其转化典例九:(2020东莞)2020年5月5日,长征五号B运载火箭首飞任务取得圆满成功(如图所示),实现空间站阶段飞行任务首战告捷,拉开我国载人航天工程“第三步”任务序幕。火箭在加速升空时,动能 ,重力势能 (两空均选填“变大”
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