七 機械能和能源

1、專題四 機械能和能源 主題考點內容要求 機械能和能源 功和功率 動能、動能定理及其應用 重力做功與重力勢能 機械能守恒定律及其應用 能量守恒與能量轉化和轉移 考點1功和功率 一、功 1定義： 功 一個物體受到力的作用，并使物體在力的方向上發(fā)生一段 位移，就說這個力對物體做了_ 2做功的兩個因素： 力 位移 (1)作用在物體上的_； (2)物體在力的方向上發(fā)生_ Fscos 焦(J) 3功的公式：W_. 4單位：_. 5合力做功的計算方法： （1）各個分力所做的功的代數(shù)和 W=FS W=FScos W=W1+W2+W3+Wn （2）求出各個力的合力，再用W總 F總scos ，求出總功 二、正功和

2、負功 正 負 不 功是標量，但有正負之分根據(jù) WFscos ： (1)當 090時，W0，力對物體做_功 (2)當 90180時，W0，力對物體做_功， 也稱物體克服這個力做了功 (3)當90時，W0，力對物體_做功 正功表示力推動物體的運動，負功表示力阻礙物體的運動 三、功率 1定義： 時間 快慢 功跟完成這些功所用_的比值叫功率；功率是表 示物體做功_的物理量 2公式：_. P W t 3力、速度和功率的關系：_. 4單位：_. PFv 瓦(W) v若為平均速度則對應 的p為平均功率，若v 為瞬時速度，則相對 應的p為瞬時功率 四、額定功率和實際功率 1、額定功率：機器正常條件下可以長時間

3、工作的最大輸出功率 2、實際功率：指機器工作中實際輸出的功率 3、實際功率總是小于或等于小于或等于額定功率，實際功率如果大于額 定功率容易將機器損壞 4、機車發(fā)動機的功率指牽引力的功率，而不是合力或者阻力的 功率；起重機吊起貨物的功率指鋼繩拉力的功率 功 【例1】(單選)如圖 4-1-1 所示，在固定的光滑斜面上， 物塊受到重力 G 和支持力 N 的作用在物塊下滑的過程中，下 列說法正確的是() 圖 4-1-1 AG、N 都做功 BG 做功，N 不做功 CG 不做功，N 做功 DG、N 都不做功 解析首先要理清做功的兩個因素：(1)作用在物體上的力； (2)物體在力的方向上發(fā)生位移顯然支持力N

4、 的方向上，物體 沒有發(fā)生位移，而G 方向上發(fā)生了位移，故B 選項正確 答案B 功率 【例2】(多選，2014年廣東學業(yè)水平考試)起重機以0.5 m/s 的速度將質量為 300 kg 的重物勻速提升了 2 m，此過程中起重 機()(g 取 10 m/s2) A做功 3000 J C功率是 1500 W B做功 6000 J D功率是 6000 W 解析根據(jù)做功公式WFS，起重機克服重力做功，大小 為W mgh 300102 J 6000 J ；功率為P Fv mgv 300100.5 W1500 W. 答案BC 正功和負功 【例3】(單選，2013 年廣東學業(yè)水平考試)如圖4-1-2所 示，將

5、滑塊置于固定的粗糙斜面上，釋放后沿斜面加速下滑， 在下滑過程中() 圖 4-1-2 A重力對滑塊做負功 B摩擦力對滑塊做負功 C合外力對滑塊不做功 D斜面對滑塊的支持力做正功 解析重力與位移方向的夾角小于90，重力做正功；摩擦 力與位移方向的夾角大于90，摩擦力做負功；合外力與位移方 向一致，合外力做正功；支持力與位移方向的夾角為90，支持 力不做功 答案 B 1(單選)下列說法正確的是() D A力對物體不做功，說明物體沒有位移 B力對物體做功越多，說明物體所受的力越大 C把 1 kg 的物體勻速舉高 1 m，舉力做功為 1 J D把 1 N 的物體勻速舉高 1 m，克服重力做的功為 1 J

6、 N ) 2(單選，2013 年廣東學業(yè)水平考試)起重機將2104 的重物勻速提升 10 m，在此過程中，起重機對物體做功是( A3104 J D B3105 J C2104 J D2105 J 3(單選，2012 年廣東學業(yè)水平考試)如圖 4-1-3 所示， 髙速列車在平直軌道上勻速運行，對列車所受力的做功情況， )下列判斷正確的是( A.重力做正功 C.牽引力做負功 圖 4-1-3 B牽引力做正功 D空氣阻力做正功 B 4(單選)盤山公路環(huán)山而建，這樣修建的目的是() A.減小汽車上山所需的牽引力 A B.增加汽車的功率 C.減少汽車上山過程中所做的功 D.提高汽車的機械效率 5(單選，2

7、014年廣東學業(yè)水平考試)起重機把2.0104 N 的重物勻速提升 10 m，其輸出功率是 5104 W，起重機()A A用時 4 s C做功 8.0102 J B用時 5 s D5.0102 J 6(單選，2014 年廣東學業(yè)水平考試)如圖 4-1-4 所示， 三角形滑塊從左向右做勻速直線運動，滑塊上的物體 M 與滑塊 保持相對靜止，M 受到重力 G、摩擦力 f 和支持力 N 的作用， 以地面為參考系，此過程中力對 M 做功的情況，下列說法正確 的是() C 圖 4-1-4 AG 做正功 CN 做正功 Bf 做正功 DG、f、N 均不做功 )7(多選)關于功和功率，下列說法正確的是( A地面

8、支持力對靜止在地面上的物體不做功 B舉重運動員舉起杠鈴的過程中對杠鈴做了功 C在國際單位制中，功率的單位是瓦特 D在國際單位制中，功率的單位是牛頓 ABC 重力做功與重力勢能考點2 一、重力做功的特點 B A mg 地面地面 h h2 h1 A l BB A )( 21 hhmgmghWG 重力做功與路徑無關,只跟始末 位置的高度差h有關 二、重力勢能 1定義： 由物體所處位置的_決定的能量稱為重力勢能 物體的重力勢能等于它所受的重力與所處高度的乘積 2表達式： _. Epmgh 高度 3、重力勢能是標量標量，但有正負，其意義是表示物體的 重力勢能比它在參考平面上大還是小 4對重力勢能的理解：

9、 減少 負增加 改變 (1)重力勢能是物體和地球組成的系統(tǒng)共同具有的能量； (2)重力勢能具有相對性，其參考平面的選取是任意的； 選擇不同的參考平面，物體的重力勢能數(shù)值是不同的， 但重力勢能的差值確定的 二、重力做功與重力勢能的關系 始末位置 高度差 1物體的高度下降時，重力做_功，重力勢能_ 2物體的高度增加時，重力做_功，重力勢能_ 3重力做功，重力勢能一定_；重力做功與路徑無 關，只與物體的_有關，即只與_有關 正 PG EhhmgmghW)( 21 減少量（初減末減少量（初減末/-） 增加量（末減初增加量（末減初/） 變化量變化量（末減初（末減初/） 重力勢能 【例1】(單選，2012

10、年廣東學業(yè)水平模擬)如圖 4-3-1 所 示，質量為 m 的小球，從離桌面 H 高處自由下落已知桌面離 地面高度為 h，若以桌面為參考平面，則小球落到地面時的重 ) 圖 4-3-1 力勢能為(g 為重力加速度)( Amgh Bmg(Hh) CmgH Dmg(Hh) 解析重力勢能的大小由始末位置的高度差決定，而正負 則決定于參考平面的選取當小球在桌面上方時，重力勢能為 正，即mgH；而落到地面時，重力勢能則為mgh. 答案A 重力做功與重力勢能 【例2】(單選，2012年廣東學業(yè)水平模擬)物體克服重 力做 5 J 的功，則它的重力勢能增加了() A.5 J C0 B5 J D不能確定 解析物體克

11、服重力做功，說明重力做了負功，重力勢能 增加，A 正確 答案A 1(單選，2012 年廣東學業(yè)水平考試)滑雪運動員從山上 )D加速滑下的過程中，下列表述正確的是( A.重力做負功，動能增加 B.重力做正功，動能減少 C.重力勢能增加，動能增加 D.重力勢能減少，動能增加 2(單選，2012 年廣東學業(yè)水平模擬)關于重力做功，下 列說法不正確的是()D A.重力做正功，物體的重力勢能一定減少 B.重力做負功，物體的重力勢能一定增加 C.重力做負功，可以說成物體克服重力做功 D.重力做正功，物體的動能一定增加 3(單選)關于重力勢能，下列說法中正確的是() A重力勢能的大小只由重物本身決定 D B

12、重力勢能恒大于零 C在地面上的物體具有的重力勢能一定等于零 D重力勢能實際上是物體和地球所共有的 解析：重力勢能屬于物體和地球組成的系統(tǒng)；重力勢能的 大小與參考面的選擇有關 )4(單選)關于重力勢能的說法正確的是( A重力勢能由重物本身因素決定 D B重力勢能有負值，因此說重力勢能是矢量 C重力做功才有重力勢能，重力不做功，物體就不具有 重力勢能 D重力做功引起重力勢能變化 5(單選)關于重力勢能與重力做功，下列說法中正確的 是()A A物體克服重力做的功等于重力勢能的增加 B在同一高度，將物體以初速度 v0 向不同的方向拋出， 從拋出到落地過程中，重力做的功相等，物體所減少的重力勢 能不一定

13、相等 C重力勢能等于零的物體，不可能對別的物體做功 D用手托住一個物體勻速上舉時，手的支持力做的功等 于克服重力的功與物體所增加的重力勢能之和 6汽車從山腳行駛至山頂?shù)倪^程中，下列說法正確的是 () B A重力對汽車做正功 C支持力對汽車做正功 B牽引力對汽車做正功 D汽車重力勢能減少 7(多選，2014 年廣東學業(yè)水平考試)平拋運動中，關于重 力做功，下列說法正確的是()BC A重力不做功 B重力做功與路徑無關 C重力做正功，機械能守恒 D重力做正功，機械能減少 考點3動能、動能定理及其應用 一、動能 1定義： 運動物體由于_而具有的能量叫做動能 2表達式：_. Ek mv2 1 2 3單位

14、：_. 焦(J) 4對動能的理解： 正 質量速度 (1)動能是狀態(tài)量，是表征物體運動狀態(tài)的物理量； (2)動能是標量，恒為_值； (3)動能的大小只與物體的_和_的大小有關 M指物體的質量， v為物體的瞬時 速度 二、動能定理 1內容： 合外力所做的功等于物體_的變化量 2表達式：_. 3理解： 使用動能定理的關鍵是正確求出合外力以及物體動能的變 化量 動能 W合mvt mv0 1 2 1 2 2 2 或 W=EK2-EK1 動能 【例1】(單選)某同學將質量為 3 kg 的鉛球，以 8 m/s 的 速度投出，鉛球在出手時的動能是() A12 JB24 JC96 JD192 J 1 2 出手時

15、的動能為96 J，C 選項正確 答案C 解析由動能的表達式Ekmv2，代入題中數(shù)據(jù)可知鉛球 1(單選，2012 年廣東學業(yè)水平模擬)兩物體的質量之比 為 1 4，速度之比為 4 1，則兩物體的動能之比是() A.1 1B1 4 C.2 1D4 1 D 2(單選，2014 年廣東學業(yè)水平模擬)某顆地球衛(wèi)星，質 1 2 能是()C A3.06103 J C3.06109 J B3.06106 J D3.061012 J 解析：注意衛(wèi)星的速度v6000 m/s. 量為170 kg，軌道速度為6 km/s，則由Emv2，可求它的動 3(多選，2013 年廣東學業(yè)水平考試)如圖 4-2-2 所示，質 量

16、為 m 的冰壺，與水平冰面間動摩擦因素為，被運動員以初 速度 v 推出后，沿直線走了距離 s 后停止，下列說法中正確的 有()BC A摩擦力對冰壺做正功 mgs B冰壺克服摩擦力做功1 2 mv2 C冰壺加速度大小為g D合外力對冰壺做正功為1 2 mv2 圖 4-2-2 考點4機械能守恒定律及其應用 一、機械能守恒定律 1機械能： _和_(包括重力勢能和彈性勢能) 統(tǒng)稱為機械能 動能勢能 表達式：E=EP+EK 機械能是狀態(tài)量，是標量，但有正負，具有相對性 2機械能守恒定律的內容： 動能勢能 (1)當只有重力做功時，物體的_和_相互轉化 (2)當只有彈力做功時，物體的動能和彈性勢能相互轉化

17、(3)當重力和彈力同時做功時，物體的_與_ 發(fā)生相互轉化； 即只有重力和系統(tǒng)內彈力做功的情況下，物體即只有重力和系統(tǒng)內彈力做功的情況下，物體 勢能 只發(fā)生動能與勢能的相互轉化，總的機械能保持不變只發(fā)生動能與勢能的相互轉化，總的機械能保持不變 3表達式：_. 或或EP1+EK1=EP2+EK2 動能 二、機械能守恒定律的應用 相等 機械能守恒定律反映的是物體初、末狀態(tài)的機械能_ 應用機械能守恒定律解題時，應注意以下問題： (1)注意研究對象和研究過程的選??； (2)在討論系統(tǒng)的機械能時要靈活選取參考平面； (3)公式中涉及的系統(tǒng)在不同時刻的速度必須是相對于同 一參考系而言； (4)公式中涉及的不

18、同時刻的勢能必須是相對于同一參考 平面的 機械能守恒定律 )【例1】(單選)下列現(xiàn)象中，機械能守恒的是( A沿斜面勻速下滑的物體 B拋出的鋼球做平拋運動(不計空氣阻力) C跳傘運動員在空中勻速下降 D氣球在平衡力作用下勻速豎直上升 解析沿斜面勻速下滑的物體受到摩擦力作用，機械能不 守恒；跳傘運動員在空中受到的空氣阻力不能忽略，機械能不 守恒；氣球勻速上升，受空氣浮力作用，機械能同樣不守恒； 只有 B 選項符合題意 答案B 【例2】(單選)關于物體的機械能是否守恒的敘述，下列 說法中正確的是() A做勻速直線運動的物體，機械能一定守恒 B做勻變速直線運動的物體，機械能一定守恒 C外力對系統(tǒng)所做的

19、功等于零時，機械能一定守恒 D物體若只有重力做功，機械能一定守恒 解析機械能守恒的條件是只有重力或系統(tǒng)內彈力做功，A、 B、C中都可能有重力之外的其他力做功，因此機械能不一定守 恒，D中只有重力做功，機械能一定守恒 答案D 1(單選)下述說法正確的是()D A系統(tǒng)所受的合力為零，機械能一定守恒 B物體所受的合力不為零，機械能一定不守恒 C物體受到重力、彈力以外的力作用時，機械能一定不 守恒 D物體只有重力、彈力做功時，機械能一定守恒 解析：物體的機械能是否守恒與合外力是否為零無關，A、 B 都錯；物體受到重力、彈力以外的力作用時，只要這些力不 做功，機械能是可以守恒的，C錯；顯然D正確 2(單

20、選，2012年廣東學業(yè)水平模擬)下列運動過程滿足 機械能守恒的是() A.電梯勻速下降的過程 C B.起重機吊起重物的過程 C.物體做自由落體運動的過程 D.考慮阻力條件下滑雪者沿斜面下滑的過程 3(單選，2012年廣東學業(yè)水平考試)如圖 4-4-1 所示， 撐竿跳運動包括三個階段：助跑、撐竿起跳、越橫竿，其中發(fā) )C生了彈性勢能轉化為重力勢能的階段是( 圖 4-4-1 A.助跑階段 C.撐竿起跳階段 B越橫竿階段 D越橫竿階段和助跑階段 4(單選，2014年廣東學業(yè)水平考試)籃球從一定高度下 落至地面，經(jīng)多次反彈后靜止在地面上，此過程中() D A動能時刻在減少 B重力始終做正功 C重力勢能

21、時刻在減少 D機械能不守恒 5(單選)質量為1 kg 的物體從傾角30、長2 m 的光滑 斜面頂端靜止滑下，設初始點為零勢能點，當它滑到斜面中點 時具有的機械能與動能分別為()C A10 J,5 J C0 J,5 J B10 J,15 J D20 J,10 J 解析：物體初速度為0，初始點勢能為0，物體全過程只有 重力做功，則物體機械能守恒且為0，即可判斷C 正確；這時 重力勢能的減少量等于動能的增加量，故在中點時，物體動能 為5 J. 6(單選，2013年廣東學業(yè)水平考試)如圖 4-4-2 所示， 小明分別沿甲、乙兩個光滑滑梯從同一高度由靜止下滑到底端， 在此過程中() 圖 4-4-2 A重

22、力做功不同 C動能的增加量不同 B機械能不守恒 D重力勢能減少量相同 D 7(多選，2014年廣東學業(yè)水平考試)如圖 4-4-3 所示，輕 質彈簧上端固定在 O 點，下端系一小球，將小球拉至 N 處，此 時彈簧水平且無形變，然后釋放小球，不計空氣阻力，小球運 動到最低點 P 處的過程中()BD A小球的動能不變 B彈簧的彈性勢能增大 C小球的重力勢能增大 D系統(tǒng)的機械能守恒圖 4-4-3 考點5能量守恒與能量轉化和轉移 一、能量守恒定律 1內容： 產生消失 一種形式 能量既不會憑空_，也不會憑空_，它只能 從_轉化為_，或者從_轉 移到_，在轉化或轉移的過程中其總量不變，這就 是能量守恒定律

23、另一種形式一個物體 另一個物體 2表達式： 增加 相等 相等 (1)E1減E2增，意義：在能量的轉化或轉移過程中，一 種形式的能量減少，另一種形式的能量一定_，且增加 量和減少量一定_； (2)EA減EB增，意義：在能量的轉化或轉移過程中，有 的物體能量減少，有的物體能量增加，且增加量與減少量一定 _ 二、能量轉化和轉移 能量守恒定律指明各種形式的能量可以互相轉化，且在轉 化或轉移過程中總量保持不變在現(xiàn)實中，能量的轉化和轉移 并不是任意的，涉及內能的轉化和轉移都具有_性 1機械能可以全部轉化為內能，而內能不可能全部轉化為 機械能而不引起其他變化； 方向 2內能總是自發(fā)地從高溫物體向低溫物體轉移，而不能自 發(fā)地由低溫物體向高溫物體轉移而不引起其他變化 能量守恒定律 【例1】(多選)在光滑水平面上停放一木塊，一子彈水平射 穿木塊，對此過程，下列說法中正確的是() A摩擦力(子彈與木塊間)對木塊做的功等于木塊動能的增 加量 B摩擦力對木塊做的功完全轉化為木塊的內能 C子彈損失的機械能等于子彈與木塊增加的內能 D子彈損失的機械能等于木塊動能與系統(tǒng)內能的增加量 解析子彈和木塊組成的系統(tǒng)滿足能量守恒，子彈的初動 能等于木塊獲得的動能加上子彈的末動能和系統(tǒng)產生的內能， 顯然 A、D 正確 答案AD 能量轉化和轉移 【例2】(單選)下列說法中，正確的是() A從甲物體自發(fā)傳遞熱量給乙