学业水平测试(专题四能量).ppt

专题四,机械能和能源,课时安排,第一课时(掌中宝P23、P24）-知识点41和421.理解功的概念；知道做功的两个要素；2.会正确应用功的公式进行计算；知道功是能量变化的量度。3.理解功率的概念，能区分额定功率和实际功率，会计算瞬时功率和平均功率；4.了解生活和生产中常见机械功率的大小及其意义；会分析以额定功率行驶的机动车的运动情况。5.知道重力做功的特点,一、功1定义：一个物体受到力的作用，并使物体在力的方向上发生一段位移，就说这个力对物体做了_2做功的两个因素(1)作用在物体上的_；(2)物体在力的方向上发生_,功,力,位移,3功的公式：W_.4单位：_.,Fs,焦(J),5合力做功的计算方法：各个分力所做的功的代数和,二、正功和负功,功是标量，但有正负之分,(1)当090时，W0，力对物体做_功,(2)当90180时，W0，力对物体做_功，,也称物体克服这个力做了功,(3)当90时，W0，力对物体_做功,正,负,不,三、功率,1定义：功跟完成这些功所用_的比值；功率是,表示物体做功_的物理量,2公式：_.,3动力、速度和功率的关系：_.4单位：_.,时间,快慢,PFv,瓦(W),功【例1】(单选)如图411所示，在固定的光滑斜面上，物块受到重力G和支持力N的作用在物块下滑的过程中，下列说法正确的是,(,),B,AG、N都做功CG不做功，N做功,BG做功、N不做功DG、N都不做功,解析首先要理清做功的两个因素：(1)作用在物体上的力；(2)物体在力的方向上发生位移显然支持力N的方向上，物体没有发生位移，而G方向上发生了位移，故B项正确,图411,功率,【例2】(单选)关于功率的概念，下列说法中正确的是(,),A功率是描述力对物体做功多少的物理量,D,B由PW/t可知，功率与时间成反比C由PFv可知只要F不为零，v也不为零，那么功率P就一定不为零D某个力对物体做功越快，它的功率就一定大解析功率是描述物体做功快慢的物理量，A错；PW/t是一个定义式，做功的快慢与W和t无关，B错；当F与v垂直时，尽管F与v不为零，但力F不做功，P为零，C错；显然答案为D.,正功和负功【例3】(单选)一人乘电梯从1楼到20楼，在此过程中经历了先加速，后匀速，再减速的过程，则电梯支持力对人做功情况是(,),D,A加速时做正功，匀速时不做功，减速时做负功B加速时做正功，匀速和减速时做负功C加速和匀速时做正功，减速时做负功D始终做正功解析人乘电梯过程中，电梯对其支持力始终向上，无论加速、匀速或减速，支持力都对人做正功,1(单选)下列说法正确的是(,),D,A力对物体不做功，说明物体没有位移B力对物体做功越多，说明物体所受的力越大C把1kg的物体匀速举高1m，举力做功为1JD把1N的物体匀速举高1m，克服重力做功为1J,4(多选)关于功和功率，下列说法正确的是(,),ABC,A地面支持力对静止在地面上的物体不做功B举重运动员举起杠铃的过程中对杠铃做了功C在国际单位制中，功率的单位是瓦特D在国际单位制中，功率的单位是牛顿,2(单选)如图412，拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法如果某受训者拖着轮胎在水平直道上跑,了100m，那么下列说法正确的是(,),A,图412A轮胎受到地面的摩擦力做了负功B轮胎受到的重力做了正功C轮胎受到的拉力不做功D轮胎受到地面的支持力做了正功解析：轮胎在竖直方向上的位移为0，重力与支持力做功为0.摩擦力与该物体位移方向相反，做负功,3(单选)下面关于功率的说法正确的是(,),A做功多的汽车，功率必定大,C,B功率小的汽车牵引力一定小C功率大的汽车做功一定快D功率大小与做功快慢无关解析：功率表示物体做功的快慢，故选C，AD错由PFv可知，功率小，牵引力不一定小,5(多选)关于汽车在水平路面上运动，下列说法中正确的,是(,),A汽车启动后以额定功率行驶，在速率达到最大以前，加速度是在不断增大的B汽车启动后以额定功率行驶，在速度达到最大以前，牵引力应是不断减小的C汽车以最大速度行驶后，若要减小速度，可减小牵引功率行驶D汽车以最大速度行驶后，若再减小牵引力，速率一定减小,BCD,第二课时（掌中宝P25、P26、P27）-知识点43、44、451.知道动能、势能的概念；2.理解重力势能的概念，知道重力势能的相对性；会用重力势能公式进行计算；3.知道重力势能的变化和重力做功的关系。4.了解弹性势能的概念；知道弹性势能的表达式；会求弹簧的弹力这一类变力的功。5.理解动能了解机械能的概念；6.动能定理；会用动能定理分析生产和生活实际中的有关简单问题。,一、重力势能1定义：由物体所处位置的_决定的能量称为重力势能2表达式：_.3对重力势能的理解(1)重力势能是物体和地球组成的系统共同具有的能量；(2)重力势能具有相对性，其参考平面的选取是任意的；(3)重力势能具有相对性，但重力势能的变化量却是绝对的,高度,Epmgh,二、重力做功与重力势能的关系,1物体高度下降时，重力做_功，重力势能,_,2物体高度增加时，重力做_功，重力势能,_,3重力做功，重力势能一定_；重力做功与路径无关，只与_有关，即只与_有关,正,减小,负,增大,改变,始末位置,高度差,重力势能【例1】(单选)如图431所示，质量为m的小球，从离桌面H高处自由下落已知桌面离地面高度为h，若以桌面为参考平面，则小球落,到地面时的重力势能为(g为重力加速度)(,),AmghCmgH,Bmg(Hh)Dmg(Hh),解析重力势能的大小由始末位置的高度差决定，而正负则决定于参考平面的选取当小球在桌面上方时，重力势能为正，即mgH；而落到地面时，重力势能则为mgh.,图431,A,重力做功与重力势能【例2】(单选)物体克服重力,做了5J的功，则它的重力势能(,),A,A增加了5JC增加了5J,B减小了5JD减小了5J,解析物体克服重力做功，说明重力做了负功，重力势能应增加，A项正确,1定义：,发生形变的物体，在恢复原状时能够对外做功，因而具有能量，这种能叫做弹性势能。,2决定因素：,与形变程度有关，形变越厉害，弹性势能就越大；与弹簧的劲度系数有关，k越大，弹性势能就越大,3弹簧弹性势能表达式：,弹性势能,由于弹力是一个变力，计算其功不能用W=Fs设弹簧的伸长量为x，则F=kx，画出Fx图象。如图所示。则此图线与x轴所夹面积就为弹力所做的功。由图象可得,4弹力做功与弹性势能变化量之间的关系,弹力做负功，弹性势能增加,弹力做正功，弹性势能减少,例题1：弹簧左端固定，右端连一物体。O点为弹簧的原长处。,当物体由A到O，弹簧的压缩量_，弹力对物体做_功，弹性势能_；当物体由A到O，弹簧的伸长量_，弹力做_功，弹性势能_。,当物体由O到A时，弹簧被_,弹力对物体做_功，弹性势能_；当物体由O到A,弹簧被_，弹力对物体做_功，弹性势能_。,结论：当弹簧的弹力做正功时。弹簧的弹性势能减小，弹性势能变成其他形式的能；当弹簧的弹力做负功时，弹簧的弹性势能增大，其他形式的能转化为弹簧的弹性势能。,拉长,负,增加,压缩,负,增加,减少,正,减少,减少,正,减少,动能的表达式,物体的质量,物体的速度,物体的动能,1、物体的动能等于它的质量跟它的速度平方的乘积的一半,2、动能是标量，是一个状态量单位是焦耳（J）,动能定理,W合Ek2Ek1,合力做的功,末态的动能,初态的动能,动能定理：合力对物体所做的功等于物体动能的变化。,1、合力做正功，即W合，Ek2Ek1，动能增大,2、合力做负功，即W合，Ek2Ek1，动能减小,足球运动员用力踢质量为0.3kg的静止足球，使足球以10m/s的速度飞出，假定脚踢足球时对足球的平均作用力为400N，球在水平面上运动了20m后停止，那么人对足球做的功为：A、8000JB、4000JC、15JD、无法确定,1(单选)关于重力势能，下列说法中正确的是(,),A重力势能的大小只由重物本身决定,D,B重力势能恒大于零C在地面上的物体具有的重力势能一定等于零D重力势能实际上是物体和地球所共有的解析：重力势能属于物体和地球组成的系统；重力势能的大小与参考面的选择有关,2(单选)关于重力势能与重力做功，下列说法中正确的,是(,),A,A物体克服重力做的功等于重力势能的增加B在同一高度，将物体以初速v0向不同的方向抛出，从抛出到落地过程中，重力做的功相等，物体所减少的重力势能不一定相等C重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功D用手托住一个物体匀速上举时，手的支持力做的功等于克服重力的功与物体所增加的重力势能之和,3(单选)关于重力势能的说法正确的是(,),A重力势能由重物本身因素决定,D,B重力势能有负值，因此说重力势能是矢量C重力做功才有重力势能，重力不做功，物体就不具有重力势能D重力做功引起重力势能变化,4(单选)运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法中正,确的是(,),A,A阻力对系统始终做负功B系统受到的合外力始终向下C重力做功使系统的重力势能增加D任意相等的时间内重力做的功相等,5(单选)质量为m的小球用长为L的轻绳悬于O点，如图432所示，小球在水平力F作用下由最低点P缓慢地移,),C,到Q点，在此过程中F做的功为(AFLsinBmgLcosCmgL(1cos)DFLtan,解析：细线的拉力是变力，不能用功的公式求解，应该根据动能定理求解缓慢拉起，动能不变，拉力做的功等于重力做的功,图432,第三课时（掌中宝P27、P28)-知识点46、471.理解机械能守恒定律，知道机械能守恒定律的含义及其守恒条件；2.能应用机械能守恒定律解决生产和生活实际中的有关简单问题3.了解自然界中存在多种形式的能量；能举例说明不同形式的能量之间可以相互转化。4.知道能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律之一；能运用能量守恒定律分析生产和生活实际中的有关简单问题；知道能量守恒过程中能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性；了解能源与人类生存和社会发展的关系，知道可持续发展的重大意义。,一、能量守恒定律1内容：能量既不会凭空_，也不会凭空_，它只能从_转化为_，或者从_转移到_，在转化或转移过程中其总量不变，这就是能量守恒定律,产生,消失,一种形式,另一种形式,一个物体,另一个物体,2表达式,(1)E1减E2增，意义：在能量的转化或转移过程中，一种形式的能量减少，另一种形式的能量一定_，且增加量和减少量一定_；,(2)EA减EB增，意义：在能量的转化或转移过程中，有的物体能量减少，有的物体能量增加，且增加量与减少量_,增加,相等,相等,二、能量转化和转移,能量守恒定律指明各种形式的能量可以互相转化，且在转化或转移过程中总和保持不变在现实中，能量的转化和转移并不是任意的，涉及内能的转化和转移都具有_性(1)机械能可以全部转化为内能，而内能不可能全部转化为,机械能而不引起其他变化；,(2)内能总是自发地从高温物体向低温物体转移，而不能自,发地由低温物体向高温物体转移而不引起其他变化,方向,能量守恒定律【例1】(多选)在光滑水平面上停放一木块，一子弹水平射穿,木块，对此过程，下列说法中正确的是(,),AD,A摩擦力(子弹与木块间)对木块做的功等于木块动能的增加B摩擦力对木块做的功完全转化为木块的内能C子弹损失的机械能等于子弹与木块增加的内能D子弹损失的机械能等于木块动能与系统内能的增加量解析子弹和木块组成的系统满足能量守恒，子弹的初动能等于木块获得的动能加上子弹的末动能和系统产生的内能，显然A、D正确,能量转化和转移,【例2】(单选)下列说法中，正确的是(,),A从甲物体自发传递热量给乙物体，说明甲物体的内能比乙,物体多,D,B热机的效率从原理上讲可以达到100%C因为能量守恒，所以“能源危机”是不可能发生的D以上说法都错误解析自发的热传递的条件是存在温度差，而非内能差；由能量转化的方向性可知，热机效率不可能达到100%；“能源危机”与能量守恒并不违背，如煤、石油等能源在利用后总的能量并不会损失，但可利用的品质降低了或不可再利用了，故而造成了“能源危机”；只有D选项符合题意,1(单选)小球在做自由落体运动的过程中，下列说法正,确的是(,),B,A重力势能一定增加，动能一定减少B重力势能一定减小，动能一定增加C重力势能不一定减少，动能一定增加D重力势能一定减少，动能不一定增加,2(单选)下列判断正确的是(,),C,A永动机是可以制成的B在冰箱中，热量可以自发的从低温物体传递到高温物体C能的转化和转移是有方向的D散失到空间中的热能是可以重新收集并加以利用的解析：能的转化和转移是有方向的，机械能可以可以100%向内能转化，内能不可能100%向机械能转化；能量耗散后不可能在收集利用,3(多选)关于能量转化的说法中正确的是(,),A举重运动员把重物举起来，体内的一部分化学能转化为重力势能B电流通过电阻丝是机械能转化为内能C内燃机做功的过程是内能转化为机械能的过程D做功过程是能量的转化过程，某过程做了10J的功，一定有10J的能量发生了转化,ACD,4(多选，)如图451，水平地面上沿竖直方向固定一轻质弹簧，质量为m的球由弹簧正上方离弹簧上端高H处自由下落，刚接触到弹簧时的速度为v，在弹性限度内弹簧的最大压缩量为h，若设球在最低处的重力势能为零，那,么弹簧被压缩了h时的弹性势能为(,),解析：小球与弹簧组成的系统只有重力和弹力做功，总机械能守恒,图451,CD,一、机械能守恒定律1机械能：_和_(包括重力势能和弹性势能)统称为机械能2机械能守恒定律(1)当只有重力做功时，物体的_和_相互转化；,动能,势能,动能,势能,(2)当只有弹力做功时，物体的动能和弹性势能相互转化；(3)当重力和弹力同时做功时，物体的_与_发生相互转化；即只有重力和系统内弹力做功的情况下，物体的机械能总保持不变，这就是机械能守恒定律,3表达式：_.,4注意：系统所受合外力为零时机械能不一定守恒，比如,系统内存在相对运动摩擦时,动能,势能,二、机械能守恒定律的应用,机械能守恒定律反映的是物体初、末状态的机械能,_,应用机械能守恒定律解题时，应注意以下问题：(1)注意研究对象和研究过程的选取；,(2)在讨论系统的机械能时要灵活选取参考平面；,(3)公式中涉及的系统在不同时刻的速度必须是相对于同一,参考系而言；,(4)公式中涉及的不同时刻的势能必须是相对于同一参考平,面的,相等,机械能守恒定律【例1】(单选)下列现象中，机,械能守恒的是(不计空气阻力)(,),B,A沿斜面匀速下滑的物体B抛出的钢球做平抛运动C跳伞运动员在空中匀速下降D气球在平衡力作用下匀速竖直上升解析沿斜面匀速下滑的物体受到摩擦力作用，机械能不守恒；跳伞运动员在空中受到的空气阻力不能忽略，机械能不守恒；气球匀速上升，受空气浮力作用，机械能同样不守恒；只有B项符合题意,【例2】(单选)关于物体的机械能是否守恒的叙述，下列,说法中正确的是(,),D,A做匀速直线运动的物体，机械能一定守恒B做匀变速直线运动的物体，机械能一定守恒C外力对系统所做的功等于零时，机械能一定守恒D物体若只有重力做功，机械能一定守恒解析只有重力或系统内弹力做功才是机械能守恒的条件，A、B、C中都可能有重力之外的其他力做功，因此机械能不一定守恒，D中只有重力做功，机械能一定守恒,1(单选)下述说法正确的是(,),D,A系统所受的合力为零，机械能一定守恒B物体所受合力不为零，机械能一定不守恒C物体受到重力、弹力以外的力作用时，机械能一定不守恒D物体只有重力、弹力做功时，机械能一定守恒解析：物体的机械能是否守恒与合外力是否为零无关，A、B都错；物体受到重力、弹力以外的力作用时，只要这些力不做功，机械能是可以守恒的，C错；显然，D正确,2(单选)忽略空气阻力，下列物体运动过程中满足机械,能守恒的是(,),D,A电梯匀速下降B汽车刹车到停下来C物体沿着斜面匀速下滑D物体做自由落体运动解析：当物体只有重力(或弹簧弹力)做功，其他力不做功(或其他力做功的代数和为0)时，物体的机械能才守恒，只有D选项满足,3(单选)滑块以速率v1靠惯性沿固定斜面由底端向上运动当它回到出发点时速率变为v2，且v2v1，取斜面底端重,力势能为零，则(,),B,A上升时机械能减小，下降时机械能增大B上升时机械能减小，下降时机械能也减小C上升过程中动能全部转化为重力势能D下降过程中重力势能全部转化为动能解析：由于v2v1，说明斜面不光滑，存在摩擦力，因此，机械能不守恒无论是上升，还是下降，摩擦力均做负功，因此，上升时机械能减小，下降时机械能也减小，B正确,4(单选)质量为1kg的物体从倾角30、长2m的光滑斜面顶端静止滑下，设初始点为零势能点，当它滑到斜面中点,的机械能与动能分别为(,),C,A10JC0J,5J5J,B10JD20J,15J10J,解析：物体初速为0，初始点势能为0，物体全过程只有重力做功，则物体机械能守恒且为0，即可判断C正确；这时重力势能的减少量等于动能的增加量，故在中点时，物体动能为5J.,5(多选)以下运动示例中，机械能守恒的是(,),A自由落体运动,ABD,B竖直上抛运动C跳伞运动员张开降落伞匀速下落的运动D平抛物体的运动解析：在自由落体运动、竖直上抛运动、平抛物体的运动中只有重力做功，机械能守恒，A、B、D均正确；跳伞运动员张开降落伞匀速下落的运动中动能不变，重力势能减小，机械能减小，C错,第四课时1.能领会实验方案的设计思路，会根据纸带求小车的速度；知道减小实验误差的方法，会处理实验数据，并得出简明结论。2.实验原理和实验方法；能分析处理实验数据并得出实验结论。,探究动能定理,一、实验步骤,1如图951所示组装好实验仪器，由于小车在运动中会受到阻力，把木板装有打点计时器的一端用薄木块略微垫高，平衡摩擦力,图951,2把纸带拴在小车的后面，并穿过打点计时器，先用一条橡皮筋进行实验，把橡皮筋拉伸一定长度，放开小车3换纸带，并改用2条、3条同样的橡皮筋进行第2次、第3次实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度要相同4由纸带算出小车获得的速度，把各次实验获得的速度依,次记入对应的表格中.,探究动能定理,5.观察测得数据进行估计，大致判断两个量可能的关系，然后以W为纵坐标，以v2(或v、v3)为横坐标作图，寻找二者的关,系,二、注意事项,1平衡摩擦力时连着纸带且接通电源,2小车所受的阻力f应包括小车受的摩擦力和打点计时器,对小车后所拖的纸带的摩擦力,3小车应靠近打点计时器，并且要先接通电源后再放手,探究动能定理,探究动能定理【例题】(单选)在用自由落体法“探究外力做功与物体动能变化的关系”的实验中，重锤下落过程中动能变化，其原因,可能是(,),C,A重锤受到重力的作用C合外力对重锤做功,B重力对重锤做功D重锤克服重力做功,解析根据功能关系可知，引起动能的改变只能是做功，故A错；而重力做