3.甲同学体重600N,乙同学体重500N,他们进行登楼比赛,甲跑上五楼用30s,乙跑上五楼用24s,则________同学做功较多,_______同学功率较大。
考点四:
功率的测量
机械能
弹性势能
动能
重力势能
定义
物体由于运动而具有的能
物体因被举高而具有的能
物体因发生弹性形变而具有的能
决定因素
质量和速度(m,V)
质量和高度(m,h)
弹性形变
标志
正在运动
处于高处
发生弹性形变
单位
焦耳(J)
焦耳(J)
焦耳(J)
示例
奔跑的运动员
被举高的杠铃
拉长变形的弓
1.如图所示,粗略测量小明同学引体向上运动的功率时,下列物理量不需要测量的是()
A.小明的质量B.单杠的高度
C.每次身体上升的高度D.做引体向上的时间
考点五:
功率的计算
1.一架我国自行研制的歼-8Ⅱ战斗机的质量为1.5×103kg,发动机用8×104N的推力使飞机在10s内前进5000m,则飞机受到的重力为___________N,这段时间内飞机的平均速度为_______m/s,推力的功率为___________W.
2.用定滑轮匀速提升重为180N的物体,所用拉力为200N,物体升高2m,所用时间为5s。
此过程中,有用功为J,拉力做功的功率为W,定滑轮的机械效率为。
3.如图5所示,工人利用动滑轮在10s内将重为100N的重物(包括桶)沿竖直方向匀速向上提升了5m。
若该动滑轮重10N,忽略绳与滑轮之间的摩擦,不计空气阻力,则下列说法正确的是()
A.提升过程中,绳的拉力F做了500J的功
B.提升过程中,绳的拉力F做了550J的功
C.提升过程中,绳的拉力F做功的功率是50W
D.该滑轮装置的机械效率是100%
4.甲、乙两辆汽车,功率之比为2∶1,在相同时间内沿水平路面通过的距离之比为1∶2.则它们所做的功之比为()
A.2∶1B.1∶1C.1∶4D.4∶1
5.如图所示,小车同时受到甲水平推力100N和乙水平拉力80N的作用,在50s内向前运动了70m.小车受到这两个力的合力是N,甲对车做功的功率是W。
5.小敏同学和她所骑自行车总重约600N,上学路上她骑车在20s内匀速通过了一段长100m的平直公路,若自行车所受路面的阻力约为人和车总重的0.05倍,则通过该段公路时,小敏同学蹬车的功率约是多少?
6.小刚沿着斜坡进行晨跑。
已知小刚体重为500N,他用50s的时间跑完长为200m、高为10m的斜坡。
这过程中,求:
(1)小刚的平均速度为多少?
(2)小刚克服重力做的功为多少?
(3)小刚克服重力做功的功率为多少?
四、机械能
能量:
一个物体能够做功,我们就说这个物体具有能
①能量表示物体做功本领大小的物理量;能量可以用能够做功的多少来衡量。
②一个物体“能够做功”,并不是一定“要做功”,也不是“正在做功”或“已经做功”。
如:
山上静止的石头具有能量,但它没有做功,也不一定要做功。
动能
控制变量法
转换法
重力势能
控制变量法
大小相同,质量不同的球从相同高度位置由静止释放,自由落到同一沙面上,沙子凹陷程度;同一小球从高度不同的位置由静止释放,自由落到同一沙面,沙子凹陷程度。
转换法
常见问题
1、实验用到什么物理实验方法
控制变量法
转换法
2、小车从同一高度滑下的目的
控制小车到达水平面的速度相同
3、小车从不同高度滑下的目的
得到不同的速度
高度越高,速度越大
4、不同质量的小车从同一高度滑下,速度相同吗?
速度相同
5、怎么通过实验判断小车动能的大小?
利用转换法:
通过测量木块移动的距离判断动能的大小
1、机械能:
动能和势能统称为机械能。
(1)理解
①有动能的物体具有机械能;
②有势能的物体具有机械能;
③同时具有动能和势能的物体具有机械能。
(2)探究决定动能大小的因素
a、猜想:
动能大小与物体质量和速度有关;
b、实验研究—研究对象:
小钢球方法:
控制变量法、转换法
c、如何判断动能大小?
看小钢球能推动木快做功的多少;
如何控制速度不变?
使钢球从同一高度滚下,则到达斜面底端时速度大小相同;
如何改变钢球速度?
使钢球从不同同高度滚下;
d、分析归纳:
保持钢球质量不变时结论:
运动物体质量相同时;速度越大动能越大;
保持钢球速度不变时结论:
运动物体速度相同时;质量越大动能越大;
得出结论:
物体动能与质量和速度有关;速度越大动能越大,质量越大动能也越大。
2、动能和势能的转化
(1)动能和重力势能间的转化规律:
①质量一定的物体,如果加速下降,则动能增大,重力势能减小,重力势能转化为动能;
②质量一定的物体,如果减速上升,则动能减小,重力势能增大,动能转化为重力势能;
(2)动能与弹性势能间的转化规律:
①如果一个物体的动能减小,而另一个物体的弹性势能增大,则动能转化为弹性势能;
②如果一个物体的动能增大,而另一个物体的弹性势能减小,则弹性势能转化为动能。
3、动能与势能转化问题的分析
①首先分析决定动能大小、重力势能(或弹性势能)大小的因素——看动能和重力势能(或弹性势能)如何变化——质量,速度,高度,弹性形变
②机械能守恒:
如果除重力和弹力外没有其他外力做功(即:
没有其他形式能量补充或没有能量损失),则动能势能转化过程中机械能不变。
③人造地球卫星的运动,近地点动能(速度)最大,势能最小;远地点势能最大,动能(速度)最小,近地点向远地点运动时,动能转化为势能,远地点向近地点运动,势能转化为动能,整个过程机械能守恒。
④滚摆上升下落过程中,如果不计空气阻力,机械能守恒。
上升动能转化为重力势能,下降重力势能转化为动能,最低点速度最大,动能最大,最高点重力势能最大,动能最小,下降过程反之。
考虑空气阻力,滚摆每次上升高度减小,机械能转化为内能。
⑤题目中如果有“在光滑斜面上滑动”,“光滑”表示不计摩擦,没有能量损失,此时机械能守恒。
4、水能和风能的利用
5、水电站的工作原理:
利用高处的水落下时把重力势能转化为动能,水的一部分动能转移到水轮机,利用水轮机带动发电机把机械能转化为电能。
6、水电站修筑拦河大坝的目的是什么?
水电站修筑拦河大坝是为了提高水位,增大水的重力势能,水下落时能转化为更多的动能,通过发电机就能转化为更多的电能。
7、大坝为什么要设计成上窄下宽?
由水压p=ρgh在其他条件不变的情况下,液体的压强随深度的增加而增加,因此相比于大坝上部而言,下部就会受到更大的压力,因此下部比上部要宽。
【习题】1.如下图所示,是探究“动能的大小与哪些因素有关”的实验:
(1)用质量不同的A、B两个小球(mA>mB)碰撞静止在同一水平面上的纸盒.实验中控制小球的高度相同,是为了控制两球到达底端时__________相同;实验中通过观察纸盒被推动的距离的大小,可以比较A、B两个小球的________的大小。
(2)将(甲)与(乙)两实验比较可知,小球动能的大小与小球的_______有关.
将(甲)与(丙)两实验比较可知,小球动能的大小与小球的_______有关.
(3)该实验中斜面的作用是为了控制钢球_____的大小,木块的作用是为了比较钢球___的大小。
(4)本次实验采用物理最常用的一种实验方法是____________。
2.粗糙水平面上有一个重为50N的物体,用10N的水平推力使其在10s内匀速前进了20m,则在此过程中()
A、推力做了1000J的功B、推力的功率为20WC、重力做了100好的功D、摩擦力为50N
3.
(1)___________________叫动能,影响动能的因素有____________、____________;
(2)__________________叫弹性势能,影响弹性势能的因素有__________________;
(3)___________________叫重力势能,影响重力势能的因素有_________、_______。
4.在下列情况中,物体既具有动能又具有重力势能的是()
A.海上航行的轮船B.空中飞行的子弹C.吊在天花板上的电灯D.拉开的弓
5、直升机在匀速下降过程中,能量变化情况是()
A.势能减少,动能增加,机械能不变B.势能减少,动能不变,机械能减少
C.势能不变,动能不变,机械能不变D.势能减少,动能不变,机械能不变
6、运动员射箭时用力将弓拉开,在放开箭的瞬间,弓的 能转化为箭的 能,箭在空中向上飞行的过程中,箭的 能增大。
自行车下坡时,不蹬脚踏板,其速度也会越来越大,在此过程中,自行车的动能逐渐,自行车的重力势能逐渐。
7、人造地球卫星在运行过程中可以认为其机械能守恒.它在轨道上运行的过程中,有时离地面较远,有时离地面较近.离地球中心最远的一点叫远地点,这里卫星的势能,动能;离地球中心最近的一点叫近地点,这里卫星的势能,动能.
8、一位建筑工人老张用50N的水平推力推小车,使小车在水平地面上匀速前进了15m,小车受到的阻力为N.撤去推力,小车仍然能继续向前运动0.5m,这是由于小车具有.在上述小车前进的过程中,建筑工人对小车做的功为J.
9、某学业水平体育测试立定跳远项目中,体重为500N的某同学从最高点到落地点的过程中,重心下降的最大距离为0.3m,用时0.5s,轨迹如图.则此过程重力做的功为________J,重力的功率为_________W.
10、修拦河大坝是为了提高上游水位,增加水的 能,使水下落时可以获得更多的能,从而带动发电机发电。
水坝下部总要比上部建造得宽一些.这是因为 。
11、
经测量重3N的物体沿如图所示的斜面运动时,受到的摩擦力约为0.6N,斜面的长与高分别是2m和1m。
若物体从斜面顶部自由滑到底端,重力对物体所做的功是_______J,物体克服摩擦力所做的功大约是J
12、在水平地面上,工人用100N的水平推力推动重150N的箱子,4s内前进了6m,在这个过程中,木箱所受重力对木箱做功为J;工人对木箱做功为J;箱子运动的平均速度为m/s。
13、弹簧门在推开后能自动关闭,这是由于门被推开后,弹簧被卷紧变形,具有________能;放手后,这个能转化为门的________能,使门被关上.
14、一小孩从滑梯上加速滑下,对于其机械能的变化情况,下列说法中正确的是()
A.重力势能减小,动能不变,机械能减小.
B.重力势能减小,动能增加,机械能减小.
C.重力势能减小,动能增加,机械能增加.
D.重力势能减小,动能增加,机械能不变,
15、中国跳水队被人们称为“梦之队’,如图是跳水运动员跳水时的情景,运动员在离开跳板到落入水的过程中()
A.运动员的动能一直增大,机械能不变.
B.运动员的重力势能一直减小,机械能减小.
C.运动员的动能先减小后增大,机械能不变.
D.运动员的重力势能先减小后增大,机械能增大.
16、一个人用同样大小的水平方向的力拉木箱,分别在光滑和粗糙的两种水平地面上前进相同的距离,关于拉力所做的功,下列说法中正确的是()
A.在粗糙的地面上做功较多B.在光滑的地面上做功较多
C.两次做功一样多D.条件不足,无法比较两次做功的多少功的计算
17、如何有效地提高能量利用率是人类所面临的一项重要任务。
下图是某轻轨车站的设计方案示意图,该图表明与站台前后连接的轨道都有一个小坡度.请你说明这种设计可以节能的理由。
____________________
18、一只小鸟在空中飞行时具有40J的机械能,若它具有10J的势能,则它具有________J的动能.
19、从物理学角度看,“水往低处流”是水的_______能转化成了_______能.
20、跳高运动员从地面向上跳起的过程中,转化为;苹果从树上落下过程中, 增大 (均选填:
“动能”或“重力势能”).
运动员用拉满的弓将一支箭向箭靶射去,在这个过程中弓的 能转化为箭的 能.箭在空中飞行时受到重力的作用,箭所受重力的施力物体是;
跳水运动员在离开跳板上升的过程中,动能转化为 能.若运动员的体重为400N,受到的空气阻力为20N,则下落过程中他受到的合力为 N.
21、一块水田面积为1800m2要灌平均0.1m深的水.不计水渗透的损失,求:
(1)所灌水的质量为多少kg?
(ρ水=1.0×103kg/m3)
(2)若这些水是用水泵(抽水机)从距水田2m深的水渠中抽上来的(提示:
抽水实际上就是利用水泵将水提升一定高度),水泵对水做了多少J的功?
(3)若水泵的功率为2kW,抽这些水要用多长时间?
22、一辆重为1.8×105N的汽车在水平路面上以10m/s的速度做匀速直线运动,已知汽车所受阻力为汽车重力的0.01倍,求
(1)汽车所受阻力是多少?
(2)汽车的牵引力是多少?
(3)汽车的功率是多少?
(3分)
五、杠杆
1、定义:
在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。
说明:
①、杠杆可直可曲,形状任意。
②有些情况下,可将杠杆实际转一下,来帮助确定支点。
如:
鱼杆、铁锹。
2、
五要素——组成杠杆示意图。
①支点:
杠杆绕着转动的点。
用字母O表示。
②动力:
使杠杆转动的力。
用字母F1表示。
③阻力:
阻碍杠杆转动的力。
用字母F2表示。
说明:
动力、阻力都是杠杆的受力,所以作用点在杠杆上。
动力、阻力的方向不一定相反,但它们使杠杆的转动的方向相反
④动力臂:
从支点到动力作用线的距离。
用字母l1表示。
⑤阻力臂:
从支点到阻力作用线的距离。
用字母l2表示。
3、画力臂方法:
一找支点、二找杆、三找与杆接触点或重心、四画力线、五连距离、六标签
⑴、找支点O,找杠杆(硬质),找出杠杆上的受力点;⑵延长力的作用线(虚线);⑶画力臂(实线双箭头,过支点垂直于力的作用线作垂线);⑷标力臂
(2)、研究杠杆的平衡条件:
杠杆平衡是指:
杠杆水平静止或匀速转动。
实验前:
应调节杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置平衡。
这样做的目的是:
可以方便的从杠杆上量出力臂。
结论:
杠杆的平衡条件(或杠杆原理)是:
动力×动力臂=阻力×阻力臂。
写成公式F1l1=F2l2也可写成:
F1/F2=l2/l1
解题指导:
分析解决有关杠杆平衡条件问题,必须要画出杠杆示意图;弄清受力与方向和力臂大小;然后根据具体的情况具体分析,确定如何使用平衡条件解决有关问题。
(如:
杠杆转动时施加的动力如何变化,沿什么方向施力最小等。
)
解决杠杆平衡时动力最小问题:
此类问题中阻力×阻力臂为一定值,要使动力最小,必须使动力臂最大,要使动力臂最大需要做到①在杠杆上找一点,使这点到支点的距离最远;②动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。
4、应用:
名称
结构特征
特点
应用举例
省力
杠杆
动力臂
大于
阻力臂
省力、
费距离
撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀
费力
杠杆
动力臂
小于
阻力臂
费力、
省距离
缝纫机踏板、起重臂
人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆
等臂
杠杆
动力臂
等于
阻力臂
不省力
不费力
天平,定滑轮
说明:
应根据实际来选择杠杆,当需要较大的力才能解决问题时,应选择省力杠杆,当为了使用方便,省距离时,应选费力杠杆。
二、滑轮
1、定滑轮:
①定义:
中间的轴固定不动的滑轮。
②实质:
定滑轮的实质是:
等臂杠杆
③特点:
使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。
④对理想的定滑轮(不计轮轴间摩擦)F=G
绳子自由端移动距离SF(或速度vF)=重物移动的距离SG(或速度vG)
2、
动滑轮:
①定义:
和重物一起移动的滑轮。
(可上下移动,也可左右移动)
②实质:
动滑轮的实质是:
动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。
③特点:
使用动滑轮能省一半的力,但不能改变动力的方向。
a)理想的动滑轮(不计轴间摩擦和动滑轮重力)则:
b)
F=G/2只忽略轮轴间的摩擦则拉力F=(G物+G动)/2;
c)绳子自由端移动距离是2倍重物移动的距离S(或vF)=