第17课能量转化的量度

第17课能量转换的量度学习目标学习目标课程标准学习目标002预习导学观察运动下列是否有能量变化举重推车观察能量变化的共同点踢球跳水003知识梳理1.定义：物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过一段距离，我们就说这个力对物体做了功。2.做功的两个必要因素：（1）作用在物体上的力；（2）物体在力的方向上通过一段距离。3.力对物体不做功的三种情况①有距离无力：物体没有受到力的作用，但由于惯性通过一段距离；②有力无距离：有力作用在物体上，但物体没动，即物体没有通过一段距离；③力与运动距离垂直：物体受到了力的作用，也通过了一段距离，但通过的距离与力的方向垂直。（1）定义：力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。即功=力x距离。（2）计算公式为W=Fs,W表示功，F表示力，S表示沿力方向的距离（3）单位：在国际单位制中，力的单位是牛(N)，距离的单位是米(m)，功的单位是牛.米(N.m)，在国际单位制中，用专门的名称“焦耳”来表示，简称为焦，符号是J。1焦=1牛·米。（4）做功的实质：能量转化的量度（1）定义：单位时间内做功的多少（2）意义：表示物体做功快慢的物理量（3）计算公式为P=W/tP表示功率，W表示功，t表示做功时间推导可得：P=FVF表示力，V表示沿力方向的运动速度(4)功率的单位：在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号为W。1瓦=1焦/秒。在实际应用中还常用千瓦(kW)、兆瓦(MW)作为功率的单位。1千瓦=1000瓦，1兆瓦=106瓦。00401强化训练一、选择题1．如图所示，小球从左侧斜面的P点由静止释放，在右侧斜面上能到达的最高位置是Q点，M、N是小球运动过程中先后通过的两个等高点，下列关于该过程的说法中正确的是（）A．小球在左侧斜面向下运动的过程中，重力势能全部转化为动能B．小球从P点向Q点运动的过程中，机械能保持不变C．小球通过M、N两点时的速度大小相等D．小球从P点向Q点运动的过程中，所受支持力不做功2．小金在体育中考力量类项目选择了引体向上，结果完成了12次，得到满分10分，小金同学在这次考试中符合实际是（）A．抓手的横杠离地面高度约10分米 B．完成考试用时3秒C．做完一次做功约200焦耳 D．提升时手对杆的拉力约为60牛3．一个普通中学生在30秒内完成12次引体向上，该学生此过程中克服重力做功的平均功率最接近于（）A．5W B．50W C．500W D．5000W4．如图所示，塔式起重机下挂着重物，在下列三种情形中：①重物静止不动；②重物匀速向上运动；③重物沿水平方向匀速移动。下列关于钢索拉力对重物做功的判断及其原因的分析，正确的是（）A．只有情形①③做了功，因为重物能量发生了变化B．只有情形②做了功，因为重物能量发生了变化C．只有情形①③做了功，因为起重机消耗了能量D．只有情形②做了功，因为起重机消耗了能量5．下面四幅图中所描述的力，对物体做了功的是（）①叉车把货物从地面抬升到一定高度②人用力搬石头，没搬动③人推小车在水平路面上通过一段距离④人提书包在水平路面上通过一段距离A．①② B．①③ C．①④ D．③④6．对物体做功的理解，下列说法正确的是（）A．作用在物体上的力越大，力对物体所做的功越多B．物体通过的路程越长，作用在物体上的力对物体所做的功越多C．有力作用在物体上，这个力就一定对物体做功D．有力作用在物体上，物体在这个力的方向上通过了距离，这个力对物体做了功7．如图，物块在水平拉力F（大小未知）的作用下，在水平直线轨道上运动，其中sAB=sCD=10m。已知物块在AB段和CD段分别以2m/s和5m/s的速度匀速运动，且在AB段、CD段所受摩擦阻力分别为1N和2N，则以下判断正确的是（）

A．轨道CD段比轨道AB段表面光滑B．拉力F在CD段做功的功率为10WC．拉力F在AB段所做的功为20JD．忽略空气阻力时，该物块通过AB段和CD段过程中转化为的热能之比为2∶58．如图为掷出实心球的运动轨迹，则该实心球（）A．在空中运动时，人对它做了功B．在最高点时，速度为零C．在下落过程中，球受到重力和空气阻力D．落地后向前滚动过程中，只受重力和支持力9．下列情况中，人对物体做了功的是（）A．人用力推木箱却没有推动 B．手提着水桶在水平地面上匀速行走C．举重运动员举着杠铃不动 D．人推着车在水平路面上向前匀速运动10．一位摄影爱好者采用在同一张底片上多次曝光的方法，拍摄了极限跳伞运动员从悬崖上跳下的过程。从运动员离开悬崖时开始，每隔0.3s曝光一次，得到了一张记录运动员在打开降落伞之前的一段下落情况的照片，如图。已知运动员从a点到d点可视为沿竖直方向运动，通过ab、bc和cd的时间间隔均为0.6s，空气阻力不能忽略。对于运动员从a点到d点的下落过程，下列分析中正确的是（）A．运动员下落过程中速度的大小保持不变B．运动员所受的重力在ab段所做的功等于在cd段所做的功C．运动员所受的重力在ab段做功功率比在cd段做功功率小D．运动员在下落过程中减少的重力势能全部转化为动能11．如图，AB、AC、AD为三个光滑斜面，其中AD为曲面，小球M从A点分别沿三个面自由滑下，撞击放在B、C、D三点完全相同的物块上，物块在粗糙程度相同的同一水平面上移动相同距离停下，则（

）A．物块克服阻力做功一样多B．小球M对B点的动能最大C．物块克服阻力做功C点最大D．小球M对D点的动能最小12．一个人先后用同样大小的力F将不同质量的物体分别在光滑水平地面、粗糙水平地面和粗糙斜面上沿力的方向移动相同的距离s后，如图所示，关于力F所做的功的大小关系正确的是（

）A．在光滑水平地面做功多B．在粗糙水平地面做功多C．在粗糙斜面做功多D．一样大13．物体A挂于弹簧测力计下，分别做图甲、乙、丙所示的匀速直线运动，已知运动的速度。则下列判断正确的是（）A．若三个物体移动了相等的距离，则乙图中物体A增加的机械能最多B．在相同的时间里，丙图中弹簧测力计对物体A的拉力做功最多C．乙图中弹簧测力计对物体A的拉力做功的功率最大D．甲、乙、丙三图中物体A的机械能均增加14．如图所示是蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端固定在。点，另一端系住运动员，运动员从o点自由下落，a点处弹性绳自然伸直，c点是运动员到达的最低点，最后静止时运动员停在b点，运动过程中忽略空气阻力，则下列说法正确的是（）A．从a至c运动员一直在克服重力做功B．在下落过程中，运动员经过b点时受到的是平衡力C．从o至a运动员机械能不守恒，从a至c运动员机械能守恒D．从o至a运动员速度增大，从a至c运动员速度减小15．如图甲所示，用弹簧测力计水平拉动木块，使它在水平长木板上做匀速直线运动，图乙是它运动的路程随时间变化的两段图像下列说法正确的是（

）A．图甲中木块受到的拉力为B．木块在AB段和BC段受到的滑动摩擦力之比为1：2C．AB段和BC段拉力做功的功率之比为2：1D．AB段木块受平衡力作用，BC段木块受力不平衡16．如图，木板可绕固定的水平轴○转动。板从水平位置缓慢转到位置，木板上的物块始终相对于木板静止，在这一过程中，物块的重力势能增加了2J用N表示物块受到的支持力，用f表示物块受到的静摩擦力。在这一过程中，以下判断正确的是（

）A．N和f对物块都不做功B．N对物块做功为2J，f对物块不做功C．N对物块不做功，f对物块做功为2JD．N和f对物块所做的总功为2J17．图为一名举重运动员做挺举连续动作时的几个状态图。下列说法中不正确的是（

）A．从发力到上拉的过程中，运动员对杠铃做功B．从上拉到翻站的过程中，运动员对杠铃做功C．从翻站到上挺的过程中，运动员对杠铃做功D．举着杠铃稳定站立等待裁判亮灯的过程中，运动员对杠铃做功二、填空题18．健腹轮是一种健身器材，使用时可将膝盖跪在垫上，双手紧握健腹轮手柄，向前推动健腹轮至身体水平于地面，其中健腹轮内置的弹性钢圈会因形变而绕紧（如状态2），然后归位复原（如状态1），反复操作，如图所示。（1）从状态1到状态2，健腹轮内置的钢圈弹性势能将（选“增大”、“减小”或“不变”）。（2）体重为600牛的人，身体从状态1到状态2的过程中，其重心平均下降35厘米，重力所做的功为焦。19．小科骑车在某段平直的水平路面上由静止开始运动，共用时12s，图甲是速度v随时间t变化的关系图像，小科在t=7s时刚好到达这段路程的中点，图乙是动力F随时间t变化的关系图像，在7～12s内，克服阻力做功是J，在0～7s内受到的摩擦力是N，这段时间内的平均速度是m/s（保留小数点后两位）。20．在水平地面上有一长方体木箱。小林用水平推力F把木箱向前推，如图甲所示。此过程中，推力F随时间t的变化情况如图乙所示，木块前进的速度v的大小随时间t的变化情况如图丙所示。（1）0~1秒内，推力F对木箱是否做功（选填“是”或“否”）；（2）3~5秒内，推力F对木箱做功焦。参考答案1．D【解析】AB．由题图可知，小球从P点由静止释放，能到达最右侧的Q点，Q点的高度要小于P点的高度，则小球在Q点的重力势能要小于在P点的重力势能，小球的速度为0，动能为0，则小球在Q点的机械能要小于在P点的机械能，这说明小球在运动的过程中，机械能变小了；小球在左侧斜面向下运动的过程中，质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大，由于机械能逐渐变小，所以重力势能没有全部转化为动能，故AB错误；C．小球通过M、N两点时，高度相同，质量不变，则重力势能相同，由于机械能逐渐变小，则M点的机械能要大于N点的机械能，所以M点的动能要大于N点的动能，即M点的速度大于N点的速度，故C错误；D．小球从P点向Q点运动的过程中，支持力方向垂直于速度方向，物体在支持力的方向上没有通过距离，所以支持力不做功，故D正确。故选D。2．C【解析】A．做引体向上的单杠比中学生的身高要高，约2m=20dm故A不符合题意；B．小金结果完成了12次，完成考试用时约3min，故B不符合题意；C．中学生身体受到的重力约500N，一次引体向上的高度越0.4m，做完一次做功约W=Gh=500N×0.4m=200J故C符合题意；D．中学生身体受到的重力约500N，提升时，杆对手的拉力和重力是平衡力，杆对手的拉力为500N，由物体间力的作用是相互的可知，提升时手对杆的拉力约为500N，故D不符合题意。故选C。3．B【解析】中学生的体重约为500N，每次双杠引体向上上升的高度相当于人头的高度，约为0.25m，则做一次引体向上克服重力做功在30秒内完成12次引体向上共做功全过程克服重力做功的平均功率为故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。4．B【解析】①重物静止不动时，重物没有在钢索拉力的作用下沿力的方向移动距离，所以拉力对重物没有做功；②重物匀速向上运动，重物在钢索拉力的作用下沿力的方向移动了距离，所以拉力对重物做了功；③重物沿水平方向匀速移动，重物没有在钢索拉力的作用下沿力的方向移动距离，所以拉力对重物没有做功；综上分析可知，只有情形②做了功，且重物的动能不变，重力势能增大，机械能增大，故B正确，ACD错误。故选B。5．B【解析】①叉车把货物从地面抬升到一定高度，叉车给货物一个向上的力，货物在该力的方向上通过了一定距离，所以叉车对货物做功，故①符合题意；②人用力搬石头，石头没有被搬动，人给石头一个向上的力，石头没有向上移动距离，人对石头没有做功，故②不符合题意；③人推小车在水平路面上通过一段距离，人给小车一个向前的力，小车在该力的方向上通过了一定距离，所以人对小车做功，故③符合题意；④人提书包在水平路面上通过一段距离，人给书包有一个向上的力，书包在该力的方向上没有通过了一定距离，所以人对书包没有做功，故④不符合题意。故选B。6．D【解析】A．作用在物体上力越大，但是不知道物体在力的作用下通过的距离，不能确定力做功多少，故A错误；B．只知道物体在力的作用下移动的距离，但不知道力的大小也不能确定做功多少，故B错误；CD．做功的两个必要因素：作用在物体上的力、物体在力的方向上通过的距离，有力作用在物体上，这个力不一定做功，故C错误，D正确。故选D。7．B【解析】A．CD段的摩擦力大于AB段的摩擦力，根据影响滑动摩擦力的因素知道，物体对地面的压力相等，则CD段比AB段更粗糙，故A错误；B．物体在两个阶段内都做匀速直线运动，则它受到的摩擦力与拉力相互平衡，即FAB=1NFCD=2N拉力F在CD段做功的功率PCD=FCDvCD=2N×5m/s=10W故B正确；C．拉力F在AB段所做的功WAB=FABsAB=1N×10m=10J故C错误；D．拉力F在CD段做功WCD=FCDsCD=2N×10m=20J忽略空气阻力时，该物块转化成的热能其实等于克服摩擦力做的功；因此它通过AB段和CD段时转化的热能之比等于摩擦力做功之比，即WAB∶WCD=10J∶20J=1∶2故D错误。故选B。8．C【解析】A．足球在空中靠惯性飞行，人对足球不做功，故A不符合题意；B．足球运动到最高点时，有水平方向的速度，故B不符合题意；C．足球在下落过程中，受到重力和空气阻力的作用，故C符合题意；D．落地后向前滚动过程中，足球受到重力、支持力和摩擦力的作用，故D不符合题意。故选C。9．D【解析】A．人用力摊木箱却没有推动，木箱受到推力，但是没有在力的方向上通过距离，因此人对物体不做功，故A错误。B．手提着水桶在水平地面上匀速行走时，手对水桶的拉力竖直向上，而水桶却在水平方向上通过距离，因此人对水桶不做功，故B错误。C．举重运动员举着杠铃不动，杠铃受到竖直向上的举力，但是没有在这个方向上通过距离，因此人对杠杆没有做功，故C错误。D．人推着车在水平路面上向前匀速运动时，车受到向前的推力，且车在这个方向上通过距离，因此人对车做功，故D正确。故选D。10．C【解析】A．由图知，运动员下落过程中在相同时间内通过的距离不同，因此他的速度的大小是变化的，故A错误；B．由图知，运动员在ab段与cd段通过的距离不同，但运动员的重力不变，由公式W=Gh可知，其所受的重力在ab段所做的功不等于在cd段所做的功，故B错误；C．由图知，运动员在ab段比在cd段通过的距离短，由公式W=Gh可知，重力在ab段所做的功小于在cd段所做的功，两段距离所用时间相同，由可知，重力在ab段做功功率比在cd段做功功率小，故C正确；D．由于空气阻力不能忽略，所以运动员下落过程中克服空气阻力会消耗一部分机械能（会转化为内能），所以减少的重力势能并没有全部转化为动能，故D错误。故选C。11．A【解析】因为在B、C、D三点在同一水平面，且木块滑动水平面上受到的滑动摩擦力相同，又因为三个光滑斜面，则三种情况的重力势能转化为动能也相同，故小球推动木块移动的距离相等，由W=Fs可知，小球M对三物块做功一样多。故选A。12．D【解析】用同样大小的力F将不同质量的物体沿力的方向移动相同的距离s，由W=Fs可知，在光滑水平地面、粗糙水平地面和粗糙斜面上力F所做的功一样大。故选D。13．C【解析】AD.甲乙两图中，物体A的速度不变，高度增加，动能不变，因为上升距离相同，所以重力势能增加量相同，则机械能增加量相同；丙图中物体A的速度不变，高度不变，动能和重力势能都不变，所以机械能不变，故A、D错误。BC.根据力做功的两个必要因素可知，甲乙两图中，物体A受到拉力的作用，也在拉力的方向上通过了距离，拉力对物体A做功，丙图中，拉力与运动方向垂直，拉力不做功；所以做功的是甲、乙两图，而甲乙中，拉力相等v1＜v2由功率公式可知，乙图中弹簧测力计对物体A的拉力做功的功率最大，故B错误，C正确。故选C。14．B【解析】A．从a到b时，弹力小于重力，合力向下，重力做功，从b到c时，弹力大于重力，合力向上，克服重力做功，故A错误；B．静止时运动员停在b点，重力和弹力是平衡力，弹力等于重力，故B正确；C．从o至a，运动员只受到重力，运动员机械能守恒，从a至c，运动员受到重力和弹力，他的机械能转化为弹性势能，机械能不守恒，故C错误；D．从o至a，运动员只受到重力，做加速运动，速度增大，从a到b时，弹力小于重力，合力向下，加速运动，从b到c时，弹力大于重力，合力向上，做减速运动，故D错误。故选B。15．C【解析】A．由图甲知道，弹簧测力计的分度值为0.2N，弹簧测力计的示数为2.2N，所以，图甲中木块受到的拉力为2.2N，故A错误；B．两次拉动同一木块在水平长木板上做匀速直线运动，压力大小和接触面的粗糙程度均相同，则木块受到的摩擦力大小相同，即木块在AB段和BC段受到的滑动摩擦力之比为1：1，故B错误；CD．由图乙知道，木块两段都做匀速直线运动，AB段3s运动路程为12m，BC段3s运动路程为18m12m=6m由知道，木块AB和BC段的速度之比v1：v2=s1：s2=12m：6m=2：1由图乙知道，木块两段都做匀速直线运动，而做匀速直线运动的物体受平衡力作用，所以两次木块受到的拉力和摩擦力相等，因为摩擦力大小相同，故拉力的大小也相同，由知道，在拉力一定时，功率与速度成正比，即P1：P2=v1：v2=2：1故C正确，D错误。故选C。16．BD【解析】由受力分析知，支持力N的方向是垂直于木板向上的，物体的位移也是向上的，所以支持力做正功，但摩擦力f方向是沿斜面向上的，摩擦力的方向始终和速度方向垂直，所以摩擦力不做功。由动能定理可知WNmgh=0故支持力N做功为mgh=2J故N和f对物体做的总功为2J。故A、C错误，BD正确故选BD。17．D【解析】A．从发力到上拉的过程中，运动员对杠铃施加一个向上的力，杠铃向上移动了距离，所以人对杠铃做了功，故A正确，不符合题意；B．从上拉到翻站的过程中，运动员对杠铃施加一个向上的力，杠铃向上移动了距离，所以人对杠铃做了功，故B正确，不符合题意；C．从翻站到上挺的