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(共38張PPT)
第十一章
小結與復習
第十一章 功和機械能
功和機
械能
機械能及
其轉化
功率
功
動能
勢能
定義
定義
做功的兩要素
功的計算
物理意義
功率的計算
重力勢能
彈性勢能
概念
影響因素
概念
影響因素
概念
影響因素
動能和勢能
統稱為機械能
動能 勢能
機械能守恒
水能、風能
功
1.力學中的功
(1)定義：如果一個_____作用在物體上，且物體________
_____________________，就說這個力對物體做了功。
(2)做功的兩個必要因素：一個是_____________________；另一個是_________________________________________。
力
在這個力的方向上移動了距離
作用在物體上的力
物體在力的方向上移動的距離
(3)不做功的三種情況
示意圖 沒有力，有距離 有力，沒有距離 有力，也有距離
特點 有力有距離，力的方向與距離的方向垂直 物體受力，但靜止
物體在水平方向不受力，因慣性而動
舉例 人提水桶水平前進，提水桶的力和水桶的重力均不做功 推而未動，搬而未起 踢飛出去的足球(忽略空氣阻力)
2.功的計算
(1)力學中，功等于_____與物體在力的方向上移動的______的乘積。
(2)公式：___________。F表示_______，單位為N；s表示__________________________________，單位為m；W表示______，單位為J，1J＝1N·m。
(3)拓展：重力做功 W＝Gh，克服摩擦力做功 W＝fs。
力　
距離
W＝Fs
力
物體在力的方向上移動的距離
功
如一位同學正在進行投擲實心球的訓練。以下情境中，他對球做功的是（ 　）
A.手拿球靜止　 B.手托球水平勻速直線移動
C.將球舉起 D.拋出后的球在空中繼續運動
C
李紅同學的教室在教學樓的3樓，如果每層樓高3 m，李紅的體重為500 N，則李紅要從地面走到教室，她需要克服自身重力做功_______J。
3000
例1
例2
一輛小汽車在平直公路上勻速行駛，發動機的牽引力為2000N，速度為108km/h，牽引力在10min內所做的功是_________J；若小汽車載有質量為0.5t的貨物行駛在蜿蜒的盤山公路上，山底到山頂的高度為800m，則小汽車從山底運動到山頂對貨物做的功是_________J。
3.6×107
4×106
10 min內小汽車運動的距離s＝vt＝108km/h× h＝18km＝18000m
10 min內牽引力所做的功W＝Fs＝2000N×18000m＝3.6×107J
10
60
貨物重G＝mg＝0.5×103kg×10N/kg＝5×103N
則小汽車對貨物做的功W1＝Gh＝5×103N×800m＝4×106J
例3
1.定義：______與________________之比叫做功率，是表示做功______的物理量。它在數值上等于____________內所做的功。
2.表達式：P＝______。在國際單位制中，功的單位是焦耳，時間的單位是秒，功率的單位是______， 簡稱_____，符號是_____，其他常用功率單位是______。１kW＝____W。
3.推導公式：P＝______=______=Fv (v的單位是m/s)。
功
做功所用時間
快慢
單位時間
W
t
瓦特
瓦
W
千瓦
1000
W
t
功率
Fs
t
用起重機將質量為5t的集裝箱勻速提升10m，若集裝箱上升的速度為0.5m/s，則上升過程中起重機的拉力對集裝箱做功的功率是__________W；若上升過程中起重機以20kW的恒定功率將集裝箱勻速提升，則該過程需要______s。(g取10 N/kg)
2.5×104
25
由W=Pt，可知t= = =25s
W
P
5×105J
2×104W
提升10m，拉力對物體做功W=Fs=5×104N×10m=5×105J
例4
如圖所示，一物體在水平向右的拉力F1作用下以3m/s的速度在水平地面上勻速運動了10m，拉力F1所做的功為W1，功率為P1。若該物體在水平向右的拉力F2作用下以2m/s的速度在同一水平地面上勻速運動了10m，拉力F2所做的功為W2，功率為P2，則W1_____W2，P1_____P2。(填“>”“<”或“＝”)
=
＞
例5
兩臺機器功率之比為3：2，它們做同樣多的功所用的時間之比是________。一臺發動機功率是735W，它完成73500J的功所需時間為________S；5S內該發動機可做功_________J。
舉重運動員把1176N重的杠鈴在2s內舉高2m后，在空中停留10s，則在后10s鐘內的功率為（ 　）
A.235.2W B.1170W C.190W D.0
2：3
100
3675
D
例6
例7
動能和勢能
1.能量
(1)定義：物體能夠____________，我們就說這個物體具有能量。
(2)單位：___________。
(3)一個物體能夠做的功越_____，表示這個物體的能量越大。
對外做功
焦耳（J）
多
動能 勢能 重力勢能 彈性勢能
定義 物體由于______而具有的能 在地球表面附近，物體由于受到______并處在__________具有的能 物體由于發生________而具有的能
決定 因素 _______和______________ ______和______ ____________的大小
判斷 有無 正在運動的物體 物體被舉高 發生彈性形變的物體
運動
彈性形變
質量
質量
高度
彈性形變
運動的速度
重力
一定高度
2.動能和勢能
1.機械能：_____、__________和__________統稱為機械能。
2.機械能及其轉化
(1)動能和勢能可以相互________。
(2)機械能守恒：如果只有動能和勢能相互轉化，盡管動能、勢能的大小會變化，但機械能的總和___________，或者說，機械能是守恒的。
3.風能和水能是自然界中的機械能。
動能　
重力勢能
轉化　
保持不變
機械能及其轉化
彈性勢能
如圖，小球分別從光滑斜面AB、AC、AD的頂端下滑到斜面底端時的動能（ ）
A.從AB滑下時最大
B.從AC滑下時最大
C.從AD滑下時最大
D.從三個斜面滑下時一樣大
D
例8
在如圖所示，小球沿軌道由靜止從A點向D點運動的過程中(小球和軌道間存在摩擦)，下列說法錯誤的是（ ）
A.小球在A點的重力勢能最大
B.小球在B點的速度最大
C.小球在C點和B點的機械能相等
D.小球不能到達D點
C
例9
在如圖所示，甲、乙兩個質量不同的小球，從相同高度靜止釋放，甲球下落過程中經過P、Q兩點，忽略空氣阻力，下列說法正確的是（ ）
A.著地瞬間兩球的動能相等
B.甲球在P點和Q點的機械能相等
C.釋放瞬間兩球的重力勢能相等
D.從釋放到著地，兩球所受重力做的功相等
B
例10
在某運動員做蹦極運動，如圖甲所示，從高處O點開始下落，A點是彈性繩自由長度時其下端所在位置，在B點運動員所受彈力恰好等于重力，C點是第一次下落到達的最低點。運動員所受彈性繩彈力F的大小隨時間t變化的情況如圖乙所示(蹦極過程視為在豎直方向的運動)。下列判斷正確的是（ ）
A.從A點到B點過程中運動員加速下落
B.從B點到C點過程中運動員重力勢能增大
C.t0時刻運動員動能最大
D.運動員重力大小等于F0
例11
A
探究物體的動能跟哪些因素有關
【設計和進行實驗】
1.實驗器材：質量不同的鋼球、木塊。
(1)選擇鋼球從斜面滑下而不選擇木塊的原因：減小摩擦力對實驗的影響。
(2)斜面的作用：控制鋼球到達水平面時速度的大小。
2.實驗中使鋼球從同一位置釋放的目的：使鋼球到達水平面的初速度相同。
3.轉換法的應用：通過木塊被撞出的距離大小反映動能的大小。
4.控制變量法的應用
(1)探究動能與質量的關系：讓質量不同的鋼球從同一斜面同一位置處由靜止釋放，使鋼球撞擊水平面上的木塊時速度相同，比較木塊被推動的距離。
(2)探究動能與速度的關系：讓同一鋼球從不同高度由靜止釋放，使鋼球在撞擊水平面上的木塊時速度不同，比較木塊被推動的距離。
【交流與反思】
5.小球運動過程中的機械能轉化：從高處釋放運動到水平面上的過程中，重力勢能轉化為動能；碰撞后運動一段距離停下來，動能轉化為內能。
6.小球在水平面上不能立即停下來的原因：小球具有慣性。
7.木塊在水平面上最終會停下來：受到摩擦力的作用。
8.實驗推理與假設：當水平面絕對光滑，鋼球將做勻速直線運動。
9.實驗改進
(1)木塊被撞后滑出木板：換質量更大的木塊或換質量較小的鋼球或換長度較長的木板。
(2)木板在水平面滑行距離太短：減小木塊的質量或增大鋼球由靜止釋放的高度。
10.實驗結論：質量相同的物體，運動的速度越大，它的動能越大；運動速度相同的物體，質量越大，它的動能也越大。
在“探究影響動能大小的因素”實驗中，如圖甲、乙、丙所示，讓質量為m、2m的兩個鋼球分別從斜面上由靜止滾下，鋼球撞擊放在水平木板上的木塊，使木塊滑動，虛線位置為木塊滑動一段距離后停止的位置。
(1)實驗通過觀察木塊被撞后移動
______的大小，從而判斷鋼球動能的大
小，這種研究問題的方法叫_________。
距離
轉換法
例12
(2)將鋼球放在同一斜面上不同高度處由靜止釋放，第一次實驗的情景如圖甲所示，在進行第二次實驗前，應先將撞出的木塊_____________。
(3)讓質量不同的兩個鋼球從同一斜面同一高度滾下的目的是讓兩球到達水平面時具有相同的________。
移回到原處
速度
(4)比較甲、乙兩圖進行的實驗，將同一鋼球先后放在同一斜面上不同高度處由靜止釋放，目的是使鋼球在撞擊木塊時_______不同，通過實驗現象可以得出結論：質量相同的物體，__________，動能越大。
(5)比較甲、丙兩圖進行的實驗，探究的是
動能與________的關系，得出的結論是___________________________________。
速度
速度越大
當速度一定時，質量越大，動能越大
質量
由此聯想到高速公路限速牌上標明“120”和“100”字樣，限速100 km/h的應該是________(選填“大客車”或“小轎車”)。
(6)小麗根據乙、丙兩圖得出結論，物體的動能與質量有關，她的看法是否正確？_______(選填“正確”或“錯誤”)，理由是___________________________________。
(7)撞擊木塊后鋼球在水平面上不能立即停下，
是因為鋼球具有________。木塊最終會停下來
是因為受到__________的作用。
錯誤
沒有控制鋼球撞擊木塊前的速度相同
大客車
慣性
摩擦力
(8)若在進行甲、乙兩圖實驗時，乙圖中木塊被撞后滑出木板，為了使木塊不滑出木板，需改進乙圖實驗，再與甲圖實驗對比。在不改變木板長度的情況下的操作是：
_________________________________________________。
(9)實驗過程中若不用斜面而直接通過人手
推動鋼球，也可以使鋼球在水平面上運動，
若采用此方法________(選填“能”或“不能”)
探究動能大小與質量的關系，理由是：_________________________________________。
適當降低鋼球在斜面上的高度
不能
不能保證每次鋼球與木塊碰撞前的速度相同　
(10)探究“動能大小與速度的關系”時，小明拿走了木塊，在水平木板上鋪上毛巾，通過比較鋼球在毛巾面上開始滾動到靜止的距離，也得出了正確的結論，你認為他的方案是否合理：______，理由是_______________________________
______________________________________
______________________________________。
通過觀察鋼球在毛巾面上滾動的距離大小可以判斷出鋼球的動能大小
合理
相同的表面對鋼球的阻力是相同的，
1.如圖所示，一人推著重物在水平路面上勻速向前運動的過程中，重物受到重力、推力、滑動摩擦力和支持力的作用，其中做功的力是( )
A.推力、支持力 B.滑動摩擦力、支持力
C.推力、重力 D.推力、滑動摩擦力
D
2. (1)正在進行灑水作業的灑水車勻速在水平街道上行駛，灑水車的動能________，機械能________；
(2)汽車啟動的過程中動能________，汽車剎車的過程中動能________；
(3)沿斜面勻速向上推動物體運動，物體的動能________，重力勢能________，機械能________；
(4)射擊運動員拉滿弓釋放將箭射出去的過程中，弓的彈性勢能________，箭的動能________。
減小
減小
增大
減小
不變
增大
增大
減小
增大
3.一輛小汽車發動機的額定功率為60kW，汽車在額定功率下以20m/s 的速度勻速行駛，5min內牽引力所做的功是____________J；小汽車受到的阻力是________N。
1.8×107
3000
4.在水平地面上有一長方體木箱。小林用水平推力F把木箱向前推動，如圖甲所示。此過程中，推力F隨時間t的變化情況如圖乙所示，木箱前進的速度v的大小隨時間t的變化情況如圖丙所示。則木箱運動時所受的摩擦力為______N，在勻速運動中，推力對木箱所做的功為_____J，推力的功率為_____W。
20
40
20
5.一輛小汽車載有0.5t貨物在平直公路上行駛，在某段時間內速度v隨時間t變化的關系圖像如圖所示。已知車重1.5t，所受阻力是總重的0.15倍，則10～20s內牽引力的功率是________W。
6×104
6.專業蹦床運動逐漸進入大眾生活，下列對蹦床運動的表述錯誤的是( 　　)
A. 下落到蹦床前運動員的重力勢能轉化為動能
B. 運動員下降到最低點時，蹦床的彈性勢能最大
C. 運動員想彈得更高，就要在蹦床上發力，消耗體能
D. 若運動員不發力，會一直運動下去，因為能量是守恒的
D
7.近年來，十堰市委、政府十分重視精神文明建設，倡導“綠色出行，低碳生活”的生活理念。全市主要公園、游樂場都配備了旅游觀光自行車(如圖)。小華一行四人在農業觀光園游玩時，租借了一輛四人騎聯排自行車騎行觀光，在某一段平直路面上，他們用50s勻速騎行了150m。已知他們每個人的質量均為50kg，該自行車自重為400N，
繞觀光園一圈的路程是5.4km。假定在
勻速騎行過程中人和車受到的阻力始終
為總重的 0.05倍，求：(g＝10 N/kg)
(1)若他們繞觀光園騎行的平均速度與平直路面上的速度相同，則繞觀光園騎行一圈需要多長時間；
(2)假若騎行時前后輪胎和地面的總接觸面積為120cm2，他們騎行時車對水平地面壓強；
(3)平直路面上騎行時的功率。
解：(1)平直路面上騎行的速度為v1＝ = ＝3 m/s，
因為v2＝v1，
所以t2＝ = ＝1.8×103s。
(或v2＝v1＝3m/s＝10.8km/h，t2＝ = ＝0.5h)
(2)騎行時自行車對水平地面的壓力
F＝G總＝m人g＋G車＝4×50kg×10N/kg＋400N＝2400N，
騎行時自行車對水平地面的壓強p＝ = ＝2×105Pa。
s1
t1
150m
50s
s2
v2
5400m
3m/s
s2
v2
5.4km
10.8km/h
F
S
2400N
0.012m2
(3)因為在平直路面上做勻速直線運動，
所以F牽＝f阻＝0.05G總＝0.05×2400N＝120N，
所以在平直路面上騎行時的功率P＝ = ＝360W。
(或P＝F牽v1＝120N×3m/s＝360W)
W
t
120N×150m
50s

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