七 机械能和能源

1、专题四 机械能和能源 主题考点内容要求 机械能和能源 功和功率 动能、动能定理及其应用 重力做功与重力势能 机械能守恒定律及其应用 能量守恒与能量转化和转移 考点1功和功率 一、功 1定义： 功 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： 力 位移 (1)作用在物体上的_； (2)物体在力的方向上发生_ Fscos 焦(J) 3功的公式：W_. 4单位：_. 5合力做功的计算方法： （1）各个分力所做的功的代数和 W=FS W=FScos W=W1+W2+W3+Wn （2）求出各个力的合力，再用W总 F总scos ，求出总功 二、正功和

2、负功 正 负 不 功是标量，但有正负之分根据 WFscos ： (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 正功表示力推动物体的运动，负功表示力阻碍物体的运动 三、功率 1定义： 时间 快慢 功跟完成这些功所用_的比值叫功率；功率是表 示物体做功_的物理量 2公式：_. P W t 3力、速度和功率的关系：_. 4单位：_. PFv 瓦(W) v若为平均速度则对应 的p为平均功率，若v 为瞬时速度，则相对 应的p为瞬时功率 四、额定功率和实际功率 1、额定功率：机器正常条件下可以长时间

3、工作的最大输出功率 2、实际功率：指机器工作中实际输出的功率 3、实际功率总是小于或等于小于或等于额定功率，实际功率如果大于额 定功率容易将机器损坏 4、机车发动机的功率指牵引力的功率，而不是合力或者阻力的 功率；起重机吊起货物的功率指钢绳拉力的功率 功 【例1】(单选)如图 4-1-1 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() 图 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

4、 的方向上，物体 没有发生位移，而G 方向上发生了位移，故B 选项正确 答案B 功率 【例2】(多选，2014年广东学业水平考试)起重机以0.5 m/s 的速度将质量为 300 kg 的重物匀速提升了 2 m，此过程中起重 机()(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 解析根据做功公式WFS，起重机克服重力做功，大小 为W mgh 300102 J 6000 J ；功率为P Fv mgv 300100.5 W1500 W. 答案BC 正功和负功 【例3】(单选，2013 年广东学业水平考试)如图4-1-2所 示，将

5、滑块置于固定的粗糙斜面上，释放后沿斜面加速下滑， 在下滑过程中() 图 4-1-2 A重力对滑块做负功 B摩擦力对滑块做负功 C合外力对滑块不做功 D斜面对滑块的支持力做正功 解析重力与位移方向的夹角小于90，重力做正功；摩擦 力与位移方向的夹角大于90，摩擦力做负功；合外力与位移方 向一致，合外力做正功；支持力与位移方向的夹角为90，支持 力不做功 答案 B 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 1 kg 的物体匀速举高 1 m，举力做功为 1 J D把 1 N 的物体匀速举高 1 m，克服重力做的功为 1 J

6、 N ) 2(单选，2013 年广东学业水平考试)起重机将2104 的重物匀速提升 10 m，在此过程中，起重机对物体做功是( A3104 J D B3105 J C2104 J D2105 J 3(单选，2012 年广东学业水平考试)如图 4-1-3 所示， 髙速列车在平直轨道上匀速运行，对列车所受力的做功情况， )下列判断正确的是( A.重力做正功 C.牵引力做负功 图 4-1-3 B牵引力做正功 D空气阻力做正功 B 4(单选)盘山公路环山而建，这样修建的目的是() A.减小汽车上山所需的牵引力 A B.增加汽车的功率 C.减少汽车上山过程中所做的功 D.提高汽车的机械效率 5(单选，2

7、014年广东学业水平考试)起重机把2.0104 N 的重物匀速提升 10 m，其输出功率是 5104 W，起重机()A A用时 4 s C做功 8.0102 J B用时 5 s D5.0102 J 6(单选，2014 年广东学业水平考试)如图 4-1-4 所示， 三角形滑块从左向右做匀速直线运动，滑块上的物体 M 与滑块 保持相对静止，M 受到重力 G、摩擦力 f 和支持力 N 的作用， 以地面为参考系，此过程中力对 M 做功的情况，下列说法正确 的是() C 图 4-1-4 AG 做正功 CN 做正功 Bf 做正功 DG、f、N 均不做功 )7(多选)关于功和功率，下列说法正确的是( A地面

8、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 ABC 重力做功与重力势能考点2 一、重力做功的特点 B A mg 地面地面 h h2 h1 A l BB A )( 21 hhmgmghWG 重力做功与路径无关,只跟始末 位置的高度差h有关 二、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 物体的重力势能等于它所受的重力与所处高度的乘积 2表达式： _. Epmgh 高度 3、重力势能是标量标量，但有正负，其意义是表示物体的 重力势能比它在参考平面上大还是小 4对重力势能的理解：

9、 减少 负增加 改变 (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； 选择不同的参考平面，物体的重力势能数值是不同的， 但重力势能的差值确定的 二、重力做功与重力势能的关系 始末位置 高度差 1物体的高度下降时，重力做_功，重力势能_ 2物体的高度增加时，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，只与物体的_有关，即只与_有关 正 PG EhhmgmghW)( 21 减少量（初减末减少量（初减末/-） 增加量（末减初增加量（末减初/） 变化量变化量（末减初（末减初/） 重力势能 【例1】(单选，2012

10、年广东学业水平模拟)如图 4-3-1 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 ) 图 4-3-1 力势能为(g 为重力加速度)( Amgh Bmg(Hh) CmgH 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. 答案A 重力做功与重力势能 【例2】(单选，2012年广东学业水平模拟)物体克服重 力做 5 J 的功，则它的重力势能增加了() A.5 J C0 B5 J D不能确定 解析物体克

11、服重力做功，说明重力做了负功，重力势能 增加，A 正确 答案A 1(单选，2012 年广东学业水平考试)滑雪运动员从山上 )D加速滑下的过程中，下列表述正确的是( A.重力做负功，动能增加 B.重力做正功，动能减少 C.重力势能增加，动能增加 D.重力势能减少，动能增加 2(单选，2012 年广东学业水平模拟)关于重力做功，下 列说法不正确的是()D A.重力做正功，物体的重力势能一定减少 B.重力做负功，物体的重力势能一定增加 C.重力做负功，可以说成物体克服重力做功 D.重力做正功，物体的动能一定增加 3(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

12、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 )4(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 5(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，将物体以初速度 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

13、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 6汽车从山脚行驶至山顶的过程中，下列说法正确的是 () B A重力对汽车做正功 C支持力对汽车做正功 B牵引力对汽车做正功 D汽车重力势能减少 7(多选，2014 年广东学业水平考试)平抛运动中，关于重 力做功，下列说法正确的是()BC A重力不做功 B重力做功与路径无关 C重力做正功，机械能守恒 D重力做正功，机械能减少 考点3动能、动能定理及其应用 一、动能 1定义： 运动物体由于_而具有的能量叫做动能 2表达式：_. Ek mv2 1 2 3单位

14、：_. 焦(J) 4对动能的理解： 正 质量速度 (1)动能是状态量，是表征物体运动状态的物理量； (2)动能是标量，恒为_值； (3)动能的大小只与物体的_和_的大小有关 M指物体的质量， v为物体的瞬时 速度 二、动能定理 1内容： 合外力所做的功等于物体_的变化量 2表达式：_. 3理解： 使用动能定理的关键是正确求出合外力以及物体动能的变 化量 动能 W合mvt mv0 1 2 1 2 2 2 或 W=EK2-EK1 动能 【例1】(单选)某同学将质量为 3 kg 的铅球，以 8 m/s 的 速度投出，铅球在出手时的动能是() A12 JB24 JC96 JD192 J 1 2 出手时

15、的动能为96 J，C 选项正确 答案C 解析由动能的表达式Ekmv2，代入题中数据可知铅球 1(单选，2012 年广东学业水平模拟)两物体的质量之比 为 1 4，速度之比为 4 1，则两物体的动能之比是() A.1 1B1 4 C.2 1D4 1 D 2(单选，2014 年广东学业水平模拟)某颗地球卫星，质 1 2 能是()C A3.06103 J C3.06109 J B3.06106 J D3.061012 J 解析：注意卫星的速度v6000 m/s. 量为170 kg，轨道速度为6 km/s，则由Emv2，可求它的动 3(多选，2013 年广东学业水平考试)如图 4-2-2 所示，质 量

16、为 m 的冰壶，与水平冰面间动摩擦因素为，被运动员以初 速度 v 推出后，沿直线走了距离 s 后停止，下列说法中正确的 有()BC A摩擦力对冰壶做正功 mgs B冰壶克服摩擦力做功1 2 mv2 C冰壶加速度大小为g D合外力对冰壶做正功为1 2 mv2 图 4-2-2 考点4机械能守恒定律及其应用 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 动能势能 表达式：E=EP+EK 机械能是状态量，是标量，但有正负，具有相对性 2机械能守恒定律的内容： 动能势能 (1)当只有重力做功时，物体的_和_相互转化 (2)当只有弹力做功时，物体的动能和弹性势能相互转化

17、(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，物体即只有重力和系统内弹力做功的情况下，物体 势能 只发生动能与势能的相互转化，总的机械能保持不变只发生动能与势能的相互转化，总的机械能保持不变 3表达式：_. 或或EP1+EK1=EP2+EK2 动能 二、机械能守恒定律的应用 相等 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

18、同时刻的势能必须是相对于同一参考 平面的 机械能守恒定律 )【例1】(单选)下列现象中，机械能守恒的是( A沿斜面匀速下滑的物体 B抛出的钢球做平抛运动(不计空气阻力) 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 选项符合题意 答案B 【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() 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

19、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 解析机械能守恒的条件是只有重力或系统内弹力做功，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 答案D 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物体所受的合力不为零，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

20、选，2012年广东学业水平模拟)下列运动过程满足 机械能守恒的是() A.电梯匀速下降的过程 C B.起重机吊起重物的过程 C.物体做自由落体运动的过程 D.考虑阻力条件下滑雪者沿斜面下滑的过程 3(单选，2012年广东学业水平考试)如图 4-4-1 所示， 撑竿跳运动包括三个阶段：助跑、撑竿起跳、越横竿，其中发 )C生了弹性势能转化为重力势能的阶段是( 图 4-4-1 A.助跑阶段 C.撑竿起跳阶段 B越横竿阶段 D越横竿阶段和助跑阶段 4(单选，2014年广东学业水平考试)篮球从一定高度下 落至地面，经多次反弹后静止在地面上，此过程中() D A动能时刻在减少 B重力始终做正功 C重力势能

21、时刻在减少 D机械能不守恒 5(单选)质量为1 kg 的物体从倾角30、长2 m 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 时具有的机械能与动能分别为()C A10 J,5 J C0 J,5 J B10 J,15 J D20 J,10 J 解析：物体初速度为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5 J. 6(单选，2013年广东学业水平考试)如图 4-4-2 所示， 小明分别沿甲、乙两个光滑滑梯从同一高度由静止下滑到底端， 在此过程中() 图 4-4-2 A重

22、力做功不同 C动能的增加量不同 B机械能不守恒 D重力势能减少量相同 D 7(多选，2014年广东学业水平考试)如图 4-4-3 所示，轻 质弹簧上端固定在 O 点，下端系一小球，将小球拉至 N 处，此 时弹簧水平且无形变，然后释放小球，不计空气阻力，小球运 动到最低点 P 处的过程中()BD A小球的动能不变 B弹簧的弹性势能增大 C小球的重力势能增大 D系统的机械能守恒图 4-4-3 考点5能量守恒与能量转化和转移 一、能量守恒定律 1内容： 产生消失 一种形式 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_，在转化或转移的过程中其总量不变，这就 是能量守恒定律

23、另一种形式一个物体 另一个物体 2表达式： 增加 相等 相等 (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，且增加量与减少量一定 _ 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 化或转移过程中总量保持不变在现实中，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； 方向 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 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() A摩擦力(子弹与木块间)对木块做的功等于木块动能的增 加量 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 答案AD 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