第三章机械能能量转化讲义浙教版科学九年级上册

机械能能量转化知识点一、能量及其形式人类使用的常规能源，如煤、石油、天然气等，归根究底，它们来自太阳能。2、大量的事实表明，自然界中的各种形式的能量都不是孤立的，不同形式的能量会发生转化，能量也会在不同的物体间相互转移。3、日常生活中常说“消耗能量”、“利用能量”或者“获得能量”实质上就是能量的相互转化或转移的过程4、能量转化是一个普遍的现象，自然界中物质运动形式的变化总伴随着能量的相互转化。雪崩时的能量转化:势能转化为动能人造卫星:太阳能转化为电能青蛙跃起扑食的过程:化学能转化为动能和势能胶片感光成像:光能转化为化学能特技跳伞:势能转化为动能和热能森林火灾:化学能转化为热能植物生长:光能转化为化学能水电站(工作时):机械能转化为电能知识点二、机械能机械能：动能和势能统称为机械能。分类动能势能物体由于运动而具有的能重力势能：物体由于被举高而具有的能弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能影响因素物体的质量和速度质量相同，速度越大物体具有的动能越大速度相同，质量越大的物体具有的动能越大物体的质量和高度质量相同时，高度越大重力势能越大高度相同时，质量越大的物体重力势能越大同一物体的弹性形变越大，其弹性是能越大动能和势能的相互转化动能→重力势能物体的速度不断减小，高度不断增加重力势能→动能高度减小，速度增加动能→弹性势能速度减少，弹性形变变大弹性是能→动能弹性形变减少，速度增大机械能守恒物体通常既具有动能，又具有势能当物体只受重力和弹性力时（不受阻力时），机械能总量保持不变。即动能减小了多少，势能就增加多少；势能减小了多少，动能就增加多少。例题解析例1、跳台滑雪的基本技术分为4个部分：助滑、起跳、空中飞行、着陆，如图甲。​资料：滑雪过程中，运动员沿着助滑道前进时，两腿尽量深蹲，上体前倾成流线型姿势，助滑后，在起跳的瞬间用力一蹬，能在空中飞行，飞行中身体与滑板构成上表面凸起的形状，如图乙。运动员着陆时，要两腿屈膝。结合上述信息并运用所学知识，说明4个基本技术中蕴含的科学知识并作简要解释。【解答】答：①助滑：助滑是为了将重力势能转化为动能；助滑过程中两腿尽量深蹲，上体前倾成流线型姿势是为了减小空气阻力。②起跳：起跳时用力一蹬是利用力的作用是相互的，而力可以改变运动状态，增大速度。③空中飞行：能在空中飞行是因为人具有惯性；上表面凸起，流速大于下表面，气压小于下表面，形成向上的压力差，获得升力；⑤着陆：着陆时两腿屈膝是为了缓冲，避免对运动员骨骼造成过大冲击。例2、洒水车在清洁龙港市街道卫生环境中起到了很重要的作用，洒水车在水平路面上进行酒水作业时保持匀速行驶，则洒水车发动机的牵引力如何改变，洒水车的动能将如何改变（）A．牵引力不变，动能不变 B．牵引力减小，动能减小 C．牵引力减小，动能不变 D．牵引力不变，动能减小【解答】解：当洒水车工作时，自身重力不断减小，对地面的压力不断减小，那么它受到的摩擦力不断减小。当它做匀速直线运动时，牵引力和摩擦力相互平衡，因此牵引力减小；洒水的过程中，速度不变，质量减小，因此动能减小；故B正确。故选：B。例3、如图是滚摆完成一次下降和上升的示意图。该过程中，滚摆处于甲、乙位置时（）A．重力势能不同，动能相同 B．重力势能不同，动能不同 C．重力势能相同，动能相同 D．重力势能相同，动能不同【解答】解：整体过程中，滚摆的质量不变，由图可知，滚摆起点位置的高度大于滚摆上升的最高高度，由重力势能影响因素可知，滚摆起点位置的重力势能大于滚摆上升到最高位置的重力势能，而这两个位置时的速度为零，由动能影响因素可知，这两个位置时的动能为零，而机械能等于重力势能加动能，因此滚摆起点位置的机械能大于滚摆上升到最高位置的机械能，说明滚摆在运动的过程中机械能在不断的减小，因此滚摆乙位置时的机械性能小于在甲位置时的机械能，由于甲、乙两位置滚摆的高度相同，由重力势能影响因素可知，滚摆在甲、乙两位置时的重力势能相等，因此滚摆在乙位置时的动能小于在甲位置时动能，即该过程中，滚摆处于甲、乙位置时重力势能相同，动能不同，故D正确。例4、如图甲是蹦极运动过程示意图，小明从O点开始下落，OA长度是弹性绳的自由长度，在B点时他所受弹性绳弹力恰好等于自身重力，C点是下落到达的最低点。蹦极过程中人和弹性绳的能量变化如图乙（忽略空气摩擦的影响），下列判断正确的是（）A．a图像表示人的重力势能 B．t1时刻人在B点位置 C．t2时刻绳的弹性势能最大 D．t3时刻人的动能为零【解答】解：运动员从O到A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；从A点到B点过程中，运动员受到的弹力小于重力，所以运动员向下做加速运动，速度变大，质量不变，动能变大；从B到C的过程中，弹力大于重力，运动员向下作减速运动，质量不变，动能变小；高度变小，重力势能变小；a先变大后变小，表示的是动能的变化图像，t2时刻人的动能最大，所以人在B点位置；t2时刻弹性绳的形变程度不是最大，弹性势能不是最大；b在t1时刻后逐渐增大，为弹性势能的变化图像；t3时刻人的速度为0，在最低点，人的动能为零；综上所述，D正确。知识点三、功定义：物体具有做功的本领，是因为它具有能。做功的过程实质上能量转化的过程，力对物体做多少的功，就有多少的能量发生转移。定义作用在物体上的力和物体在力的方向上移动的距离的乘积。两个必要因素一个是作用在物体上的力，另一个是物体在力的方向上移动的距离。计算公式功=力ⅹ距离W=FS=Pt单位国际单位：焦耳简称：焦1焦=1牛·米例题分析例1、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，因为重物的机械能发生了变化 B．只有情形②做了功，因为重物的机械能发生了变化 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【解答】解：A、只有情形②做了功，因为重物匀速向上运动时，拉力和距离的方向均向上，故A错误；B、只有情形②做了功，因为重物的机械能增大，故B正确；C、只有情形②做了功，是因为拉力和距离的方向均向上，在拉力的方向上移动距离，与起重机是否消耗能量无关，故C错误；D、只有情形②做了功，是因为拉力和距离的方向均向上，在拉力的方向上移动距离，与起重机是否消耗能量无关，故D错误。故选：B。例2、如图是我国拥有完全知识产权的第三代核电机组——华龙一号3号机组的内穹顶吊装过程，分为上升、平移、下降三个阶段。下列能表示上升和平移两个阶段中吊车拉力对穹顶做功量（用斜影表示）的是（）A． B． C． D．​​​​【解答】解：根据做功包括两个必要因素，华龙一号3号机组的内穹顶吊装上升阶段中吊车拉力对穹顶做功，在平移阶段中吊车拉力对穹顶不做功，故A符合题意，BCD不符合题意。故选：A。例3、电梯的简化模型如图甲所示，考虑安全、舒适、省时等因素，电梯速度要经过加速、匀速和减速的过程，这一过程是通过改变拉力大小来实现的。某次电梯上升过程中所受拉力F随上升高度h变化的图象如图乙所示。下列所示的图象中，能正确反应电梯在上升过程中拉力所做的功W与高度h关系的是（）A．B．C．D．【解答】解：由公式W＝Fs＝Fh可得F=Wℎ，由图乙可知，F加速＞F匀速＞F故选：B。例4、将制作好的水火箭竖直立于地面如图甲所示。用打气筒向瓶内打气，瓶内压强足够大时，瓶内的水向下喷出，水火箭竖直向上飞起。（1）瓶内的水向下喷出而水火箭向上运动，这是因为。（2）水火箭瓶体质量为0.5千克。当水火箭竖直上升至15米高时，瓶体克服自身重力做功。（3）图乙是水火箭发射后的速度随时间变化的图像，请选出水火箭发射后受到平衡力的时刻。（选填“t1”、“t2”或“t3”）【解答】解：（1）水火箭上升时，瓶内的水向下喷出，同时水对水火箭向上的作用力，使水火箭向上运动，这是因为物体间力的作用是相互的。（2）水火箭瓶体重力为：G＝mg＝0.5kg×10N/kg＝5N；瓶体克服自身重力做功为：W＝Gh＝5N×15m＝75J；（3）在开始一段时间内，火箭受到的向上的推力大于重力，则它做加速运动。随着推力的逐渐减小，当推力与重力相等时，此时合力为零，加速停止，即此时速度最大，此时受到平衡力。根据图乙可知，当t1时刻时，火箭的速度最大，则此时它受到平衡力。故答案为：（1）物体间力的作用是相互的；（2）75J；（3）t1。例5、科学课上，喜欢动手的小桐帮助老师搬运实验器材，器材所受的重力为150N，底面积为150cm2，距离讲台的水平距离OM＝1.2m，距离讲台面的竖直高度ON＝0.8m，如图所示。小桐先用30N的水平推力将器材匀速推到O点，再将器材匀速搬到桌面。（1）在M点时，器材对地面的压强为帕；（2）在MO段，器材受到的摩擦力为牛；（3）整个过程，小桐对器材做的功为焦。【解答】解：（1）在M点时，器材对地面的压力等于器材的重力，F＝G＝150N，器材对地面的压强为：p=FS=（2）小桐先用30N的水平推力将器材匀速推到O点，根据二力平衡原理得，器材受到的摩擦力为：f＝30N；（3）从M点到O点克服摩擦力做的功为：W1＝fsMO＝30N×1.2m＝36J，从点O到点N克服重力做的功为：W2＝GsON＝150N×0.8m＝120J，整个过程，小桐对器材做的功为：W＝W1+W2＝36J+120J＝156J。故答案为：（1）1×104；（2）30；（3）156。知识点四、功率定义：反映物体做功快慢的物理量定义单位时间里完成的功叫功率计算公式功率=功/时间P=W/tP=Fv（v=S/t）单位国际单位：瓦特；简称：瓦；符号：W常用单位还有：千瓦、兆瓦1千瓦=1000瓦1兆瓦=1000千瓦=106瓦例题分析例1、甲、乙两台塔吊机器的功率分别为P甲＝25kW和P乙＝40kW。则下列判断正确的是（）A．乙一定比甲做功快 B．乙一定比甲做功多 C．相同时间内两机器做功一样多 D．做同样多的功，甲所用时间更少【解答】解：ABCD、功率是表示做功快慢的物理量，功率大说明做功快，或者是相同的时间内做功多，而不能说明做功的多和少，做同样多的功，乙所用时间更少，故A正确，BCD错误。故选：A。例2、如甲图所示，小明用弹簧测力计拉木块，使它先后两次沿水平木板匀速滑动相同的距离，乙图是他两次拉动同一木块得到的距离随时间变化的图像，下列说法不正确（）A．两次木块运动的速度不相同 B．整个过程中克服摩擦力做功一样多 C．相同时间内两次拉力对木块做的功一样多 D．两次拉力对木块做功的功率不相同【解答】解：A、从图象中可看出，相同时间第一次通过路程大于第二次，所以第一次实验的速度大于第二次的速度，故A正确；B、两次拉动同一木块沿水平木板匀速滑动过程中，木块对水平木板的压力相等，接触面的粗糙程度相同，所以木块受到的摩擦力相等，使它先后两次沿水平木板匀速滑动相同的距离，则根据W＝fs可知，整个过程中克服摩擦力做功一样多，故B正确；C、用弹簧测力计拉木块沿水平木板匀速滑动，木块做匀速直线运动，不论其速度大小如何，都受到平衡力的作用，在水平方向上，摩擦力和拉力是一对平衡力，两次木块受到的拉力相等，相同时间内木块运动的距离不相同，由W＝Fs可知，相同时间内两次拉力对木块做的功不一样多，故C错误；D、从图中可以看出第一次木块运动的速度较大，而木块所受的拉力不变，根据公式P=W故选：C。例3、如图1所示，水平路面由两段长度相等粗糙程度不等的区域组成。在2N水平拉力F的作用下，物块（空气阻力忽略不计）从区域①的最左端由静止开始运动。图2为物块在区域①和②上运动的v﹣t图象，则下列分析正确的是（）​A．拉力F在区域①做的功大于在区域②做的功 B．物体在区域①的惯性比在区域②的惯性小 C．拉力F在区域①做功的功率小于在区域②做功的功率 D．区域①比区域②更粗糙【解答】解：D、由图2可知：物体在0～2s内做加速运动，在2s～3s内做匀速运动，且物体在0～2s内v﹣t图象与2s～3s内v﹣t图象与坐标轴围成的面积相同，说明物体运动的路程相同，即物体在0～2s内在区域①上做加速运动，在2s～3s内在区域②上做匀速直线运动；物体在区域①上做加速运动，则区域①表面上受到的摩擦力小于拉力F，即f1＜2N；物体在区域②上做匀速直线运动，则在区域②表面上受到的摩擦力等于拉力F，即f2＝F＝2N，所以f1＜f2；影响滑动摩擦力的因素是压力大小和接触面的粗糙程度，压力大小没有变，则接触面的粗糙程度改变，即区域①比区域②更光滑，故D错误；B、惯性大小只与物体的质量有关，质量越大、惯性越大；物体在区域①和②上运动时，质量不变，则惯性大小相等，故B错误；AC、拉力大小恒定不变，且拉力在两个区域上运动的距离相等，由W＝Fs可知，拉力做的功相等；由图2可知物体在区域①上运动时间长，由P=Wt可知，拉力F在区域①做功的功率小于在区域故选：C。例4、一定质量的货物在吊车钢索拉力的作用下，竖直向上运动，如图是货物上升的路程s随时间t变化的图象。不考虑空气的阻力和钢索重力，则下列判断正确的是（）A．2s时与8s时的拉力大小相等 B．0﹣6s内和6﹣12s内通过的距离相等 C．整个上升过程速度一直不变 D．0至12s内拉力做功的功率保持不变【解答】解：A、根据图象可知，货物在0～6s以较大的速度做匀速直线运动，货物在6～12s的内以较小的速度做匀速直线运动，因为货物处于平衡状态，拉力都等于货物的重力，所以2s时与8s时的拉力大小相等，故A正确；B、根据图象可知，0～6s内货物通过的距离是3m，6～12s内物体通过的距离为4m﹣3m＝1m，所以0﹣6s内和6﹣12s内通过的距离不相等，故B错误；C、由B知，货物在相同时间内，0～6s通过的距离大于6s～12s通过的距离，因此货物0～6s内的速度大于6～12s内的速度，故C错误；D、由A知，货物0～6s内的受到的拉力等于6～12s内受到的拉力；由C知，货物0～6s内的速度大于6～12s内的速度，根据P=W故选：A。例5、如图所示是公园的一个健身器材，杆和绳距离地面均为4米，小龙的体重为600牛。小龙第一次顺着杆从杆顶匀速下滑到地面，速度为2米/秒，第二次沿着比杆粗糙、竖直的绳从顶部匀速下滑到地面，所用时间为3秒。​（1）当小龙顺着杆顶匀速下滑到地面时，需要的时间为秒。（2）小龙两次重力做的功率分别为P1、P2，则P1P2（选填“大于”“小于”“等于”）。（3）运动时，人体产热增加，散热也加快，使体温维持稳定。写出此时散热的一种方式：。【解答】解：（1）由v=st=s（2）小龙的体重为600牛，小龙两次下滑的高度相等，由W＝Gh可知，两次重力所做的功相等，即W1＝W2，又因为第一次比第二次需要的时间短，根据P=Wt可知，小龙两次重力做功的功率P1＞P（3）运动时，人体产热增加，散热也加快，使体温维持稳定，此时可以通过排汗，利用汗液液蒸发散热。故答案为：（1）2；（2）大于；（3）排汗。例6、如图1，一物体放在水平地面上，已知物体所受水平拉力F随时间t的变化情况如图2所示，物体相应的速度v随时间t的变化关系如图3所示。则下列说法正确的是（）A．物体在0﹣2s时，只受到一对平衡力的作用 B．物体在2﹣6s时，受到的摩擦力为3N C．物体在6﹣8s内，克服摩擦力所做的功是18J D．t＝7s时，拉力F对物体做功的功率是6W【解答】解：A、由图3可知，物体在0﹣2s时静止，由力的平衡条件可知，此时物体在竖直方向上受到的重力和支持力是一对平衡力，在水平方向上受到的拉力和摩擦力是一对平衡条件，因此此时物体受到两对平衡力作用，故A错误；C、由图3可知，物体在6﹣8s内物体做匀速直线运动，速度v＝3m/s，由v=s由图2可知此时物体受到的拉力F＝2N，由二力平衡条件可知，物体受到的滑动摩擦力：f＝F＝2N，则物体在6﹣8s内，克服摩擦力所做的功：W＝fs＝2N×6m＝12J，故C错误；B、由图3可知，物体在2﹣6s时物体做加速运动，此时物体受到的摩擦为滑动摩擦，此时物体对地面的压力和接触面的粗糙程度没有发生变化，由滑动摩擦力影响因素可知，此时物体受到的摩擦力不变，仍为2N，故B错误；D、由图3可知，t＝7s时物体的运动速度v＝3m/s，由图2可知此时物体受到的拉力F＝2N，则拉力F对物体做功的功率：P=W故选：D。课堂练习原长为l的橡皮筋一端固定在O点，另一端悬挂一个小钢球，将钢球从O点释放，钢球运动到A点后开始向上返回，O、A两点间距离为2l，如图所示。则能反映钢球从O点运动到A点的过程中，其动能Ek随运动距离s变化的关系图象可能是（）A．B．C．D．【解答】解：橡皮筋长为l，小球从初始状态下降至l过程中，重力势能转化为动能，小球做加速运动，动能逐渐变大；小球从l继续下降至2l过程中，受到橡皮筋向上的拉力作用；当拉力小于重力时，合力向下，小球仍加速，动能仍然增大；当拉力大于重力时，合力向上，小球做减速运动，动能逐渐减小，最后变为零；对照选项中的图象可知，只有D选项符合题意。故选：D。小金将小球竖直向上抛出，小球先上升后下落，不计空气阻力。小球从离开手后到落回手中之前，此过程中能量变化的分析，正确的是（）A．动能先增大后减小 B．势能先减小后增大 C．机械能先减小后增大 D．机械能保持不变【解答】解：将小球竖直向上抛出，小球先上升后下落，上升的过程中，高度变大，速度变小，故重力势能变大，动能变小；下落的过程中，重力势能变小，动能变大；因不计空气阻力，小球的机械能守恒。故选：D。把金属小球放在O处，静止滚下，然后让它沿轨道滚下先后通过轨道上b、c，再通过b，最终恰好落在d处停下如图。观察小球滚动的全过程，下列图像中有关能量随小球位置变化的大致趋势正确的是（）A． B． C． D．【解答】解：把金属小球放在O处，静止滚下，然后让它沿轨道滚下先后通过轨道上b、c，再通过b，最终恰好落在d处停下，d处的高度比O处小，说明机械能减小了；AB、根据质量不变，重力势能与高度有关，高度越高，重力势能越大，故O点重力势能最大，其次是c点，d点比c点低，重力势能比c点小，b点的高度最低，重力势能为0，而c到d过程重力势能增大，但d点重力势能不为0，小于O点，故AB错误；CD、从O到b过程中速度逐渐增大，动能增大，b到c再到b，由于摩擦力阻力的存在，第二次到经过b点的动能比第一次小，且在c点的速度不为0，动能不为0，故C错误，D正确。故选：D。一中间有孔的木块套有光滑杆，用手将该木块按压至距桌面H0处（如图甲），松手后，木块将上升到最大高度H（如图乙）。若摩擦忽略不计，则木块上升过程中（）A．弹簧的弹性势能逐渐增大 B．弹簧的弹性势能先增大后不变 C．木块的机械能逐渐增大 D．木块的机械能先增大后不变【解答】解：AB、在木块上升的过程中，弹簧逐渐恢复原来形状，即形变程度逐渐减小，因此弹性势能逐渐减小，故AB错误；CD．在弹簧恢复原来形状的过程中，弹性势能转化为木块的机械能，此时机械能逐渐增大。当弹簧恢复原来长度后，由于不计摩擦，因此木块没有机械能的损失，则它的机械能保持不变，故C错误、D正确。故选：D。小明将一小球在同一高度第一次竖直上抛，第二次斜上抛，若两次抛出时的动能相等，不计空气阻力，则下列说法正确的是（）A．两次小球到达最高点时，动能相等都为零，机械能不相等 B．两次小球到达最高点时，动能都不为零，机械能相等 C．两次小球到达最高点时，高度相等，机械能不相等 D．两次小球到达最高点时，高度不相等，机械能相等【解答】解：第一次竖直上抛小球到达最高点时，速度为零，所以动能相等为零，小球在上升过程中动能转化全部为重力势能；第二次斜上抛，小球到达最高点时，在水平方向上还具有速度，动能不为零，动能没有全部转化为重力势能，所以第二次斜上抛时，小球的重力势能小于第一次竖直上抛时的重力势能，所以两次小球到达最高点时，高度不相等，小球两次被抛出时的动能相同，即机械能相等，它们在运动的过程中机械能是守恒的，所以它们达到最高点时所具有的机械能是相等的。故ABC错误，D正确。故选：D。如图甲所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，如图乙为其截面图。做好后如图丙所示，将该罐子从斜面A点由静止释放，滚到水平面D点停止，然后返回，自行滚上斜面的B点停止后又滚下斜面……如此往返，最后停在水平面上。橡皮筋在点（选填字母）的弹性势能最大；若罐内没有橡皮筋和小铁块，罐子（选填“可能”或“不能”）返回滚上斜面；第一次返回斜面，向上滚动的过程中，罐子整体在C点时的机械能（选填“大于”、“小于”或“等于”）在B点时的机械能。【解答】解：（1）罐子在整个运动过程中的质量不变，在A点时的高度最高，重力势能最大；罐子从A点运动到D点，橡皮筋发生了弹性形变，在D点时的形变程度最大，所以在D点的弹性势能最大；（2）若罐内没有橡皮筋和小铁块，罐子的重力势能转化为内能和罐子的动能，罐子不具有弹性势能，所以不会返回斜面；（3）第一次返回斜面，向上滚动的过程中，由于一部分机械能转化为了内能，所以罐子整体在C点时的机械能大于在B点时的机械能。故答案为：D；不能；大于。在水平地面上铺一张白纸，将一只皮球表面涂黑，使其先后从h1、h2高度处由静止自由下落，分别在纸上留下黑色圆斑A、B，如图所示。（1）分析图中两个圆斑大小，可推断h1h2（选填“大于”、“小于”或“等于”）。（2）皮球落地后反弹高度比原来下落时高度低，由此判断，皮球的机械能总量（选填“不变”、“减少”或“增大”）。【解答】解：（1）重力势能的大小与物体的质量和下落高度有关，质量相同时，下落高度越大，重力势能越大，转化成的动能、弹性势能越大，发生的弹性形变越大；圆斑B大，说明h2大，即h1小于h2。（2）皮球的机械能一部分转化为了内能，所以在整个运动过程中的机械能减少。故答案为：（1）小于；（2）减少。8、如图有两个完全相同的弹簧秤，分别用恒力F拉着弹簧秤使不同物体按照甲、乙图示位置做匀速直线运动。下列说法正确的是（）A．甲、乙两图中弹簧秤示数一定相等 B．甲、乙两图中两物体所受的摩擦力一定相等 C．甲物体在运动过程中拉力F所做的功大于克服摩擦力所做的功 D．乙物体在运动过程中拉力F所做的功等于克服重力所做的功【解答】解：A、由题意可知：两个完全相同的弹簧秤，分别用恒力F拉着弹簧秤使不同物体按照甲、乙图示位置做匀速直线运动，弹簧秤受到平衡力作用，所以两个弹簧秤示数相同，都是F，故A正确；B、物体在水平桌面上做匀速直线运动，表明该物体在受到弹簧秤的拉力和物体受到的摩擦力这一对平衡力的作用，即受到的摩擦力等于拉力，所以甲物体受到的摩擦力是F；乙物体在斜面上匀速向上运动时，物体受到沿斜面向上的拉力、沿斜面向下的摩擦力和重力沿斜面向下的分力，所以物体乙受到的摩擦力小于F，故甲图中物体所受摩擦力大于乙图，故B错误；C、由于甲图受到的摩擦力等于拉力，甲物体在运动过程中拉力F所做的功等于克服摩擦力所做的功，故C错误；D、乙图物体在斜面上运动，拉力做功等于克服物体重力做功与克服摩擦力做功之和，因而乙物体在运动过程中拉力F所做的功大于克服重力所做的功，故D错误。故选：A。9、完全相同的A和B两物体，在相同的力F作用下分别沿粗糙地面和不计摩擦的光滑冰面移动了相同的距离s。如图，力F对A、B两物体做的功分别为W1和W2，功率分别为P1和P2。下列的大小比较一定正确的是（）A．W1＜W2 B．W1＝W2 C．P1＝P2 D．P1＞P2【解答】解：（1）因为F1＝F2，s1＝s2，根据计算公式W＝Fs，可知W1＝W2，故A错误、B正确；（2）物体在粗糙地面上受到摩擦力的作用，所以所受的合力较小，运动的速度较慢，则移动相同的距离s时，所用时间较多，因为t1＞t2，根据P=Wt可知，P1＜P故选：B。10、一个中学生以最快的速度从一楼跑到教学楼三楼，测得的功率最接近（）A．3瓦 B．30瓦 C．300瓦 D．3000瓦【解答】解：由生活常识可知，中学生所受重力大约为500N，从一楼登上三楼的高度大约为6m，最快用时大约为10s，中学生克服重力做功：W＝Fs＝500N×6m＝3000J，中学生做功的功率P=W故选：C。11、如图所示，OQ是水平地面，物体在水平拉力作用下从O匀速直线运动到Q，OP段拉力F1为300N，F1做的功为W1，功率为P1；PQ段拉力F2为200N，F2做的功为W2，功率为P2，则（）A．W1＞W2 B．W1＜W2 C．P1＞P2 D．P1＜P2【解答】解：（1）由图知，OP段的路程s1＝4m，PQ段的路程s2＝6m，OP段拉力F1做的功为：W1＝F1s1＝300N×4m＝1200J，PQ段拉力F2做的功为：W2＝F2s2＝200N×6m＝1200J，比较可知，W1＝W2，故AB错误；（2）物体在水平拉力作用下从O匀速直线运动到Q，所以，物体在OP段和PQ段速度相同，又因为F1＞F2，所以根据P=Wt=Fst故选：C。12、风车可以将风能转化成其他形式的能。小宛制作了如图所示的一架小风车，想粗略测定风车在一定风速下做功的功率。（1）观察实验装置，小宛还需要准备的实验仪器有刻度尺、托盘天平、。（2）风车做功的过程中，回形针获得了动能和能。（3）实验时，逐渐增加挂在细线下的回形针数量，直到细线恰好缓慢匀速提升回形针为止。若测得回形针匀速上升的高度为h、所用的时间为t、回形针的总质量为m，则风车对回形针做功功率的表达式为P＝（表达式中的物理量均用符号表示）。【解答】解：（1）功率等于功与时间的比值，实验不仅需要间接测量功的大小，还需要测量时间，而测量时间的工具是秒表；（2）风车做功过程中，回形针由静止变为运动，获得了动能，同时它被举高，还获得了重力势能；（3）提升回形针做的功W＝Gh＝mgh，则风车对回形针做功功率的表达式为：P=W故答案为：（1）秒表；（2）重力势；（3）mgℎt13、步行是一种简易方便的健身运动，人正常步行时，步距（指步行一步的距离）变化不大，步距还可作为身体上的一把“尺子”。小东测出自己的步距为0.5m，他正常步行1min走了180步。小东根据自己的腿长和步距画出了如图所示的步行示意图，对步行时重心的变化进行了分析，当两脚一前一后着地时重心降低，而单脚着地迈步时重心升高，因此每走一步都要克服重力做功。（已知小东的腿长是65cm，质量是50kg）（g取10N/kg）求：（1）小东正常步行的速度是多少？（2）小东每走一步克服重力所做的功是多少？（3）小东正常步行克服重力做功的功率是多少？【解答】解：（1）小东1min经过的路程为：s＝0.5m×180＝90m，他的步行速度为：v=s（2）重心升高的高度h＝65cm−(65cm小东每走一步克服重力所做的功：W＝Gh＝mgh＝50kg×10N/kg×0.05m＝25J；（3）1min做的总功：W总＝180W＝180×25J＝4500J，功率：P=W答：（1）小东正常步行的速度是1.5m/s；（2）小东每走一步克服重力所做的功为25J。（3）小东正常步行克服重力做功的功率是75W。14、如图1为大型全通透载客潜水器“寰岛蛟龙1号”，填补了国内观光潜水器的空白，具有里程碑的意义。该观光潜水器最大下潜深度40米，未搭乘乘客时的质量为23.9吨。（1）该潜水器在下潜过程中，受到水的压强如何变化？。（2）潜水器在载人的过程中一直静止在海面上，若此时潜水器上有5人，总质量为300千克，计算该潜水器排开水的体积为多少？（ρ水取1×103千克/米3）（3）若潜水器在水下运动时，所受海水阻力与速度的关系如图2所示。当它在水下以0.2米/秒的水平速度匀速前进了10秒，则在此过程中潜水器的水平推力做了多少功？【解答】解：（1）下潜过程中，所处深度不断增大，由p＝ρ水gh可知潜水器受到海水的压强变大；（2）潜水器在载人的过程中一直静止漂浮在海面上，F浮＝G总＝m总g＝（300kg+23.9×1000kg）×10N/kg＝2.42×105N；由F浮＝ρ水gV排可知，潜水器浸没在水中时排开水的体积为V排=F浮（3）由潜水器所受海水阻力与速度的关系图象可知，潜水器在水下以0.2m/s的水平速度匀速运动时受到的阻力为f＝250N，潜水器在水下匀速运动时，水平推力与受到的阻力是一对平衡力，所以F＝f＝250N，根据v=ss＝vt＝0.2m/s×10s＝2m，潜水器水平推力所做的功：W＝Fs＝250N×2m＝500J。答：（1）变大；3；（3）潜水器水平推力所做的功是500J。课后练习1、如图，甲、乙、丙是完全相同的小球，处于同一水平面上。甲以速度v竖直上抛，乙以与水平面成θ角、大小也是v的速度斜向右上抛出，丙球沿倾角为θ的足够长斜面以速度v上滑。上述运动过程中均不计空气阻力和一切摩擦，比较达到最高点时小球具有的动能和重力势能，正确的是（）A．动能：E甲＝E丙＜E乙 B．动能：E甲＝E乙＝E丙 C．重力势能：E甲＝E丙＜E乙 D．重力势能：E甲＝E乙＝E丙【解答】解：开始时，甲、乙、丙是完全相同的小球，质量相同，速度相同，则动能大小相同；高度为0，所以三个小球的重力势能都为0；甲、乙、丙三个小球都到达最高点时，小球的质量不变，甲、丙小球在最高点时的速度为0，小球的动能全部转化为重力势能，所以甲、丙小球的重力势能是相同的；乙小球在最高点时在水平方向上具有一定的速度，具有一定的动能，所以此时乙小球的重力势能小于甲、丙小球的重力势能，故A正确、BCD错误。故选：A。2、强大的国防力量，捍卫着我国主权和领土，也保障着我国人民安居乐业。如图所示是我国高超音速导弹“东风17”从起飞到击中目标的轨迹示意图，如果把大气层边缘看作水面，导弹飞行时就像在水面上“打水漂”，因此它突防能力强，难以拦截。下列说法正确的是（）A．导弹运动到b点时，不受重力作用 B．导弹飞出大气层后，仍受到惯性作用 C．导弹从a点运动至b点，重力势能不变 D．从起飞点到攻击点的过程中，导弹的运动状态发生改变【解答】解：A、地球附近的物体都受重力，所以导弹运动到b点时仍受重力作用，故A错误；B、导弹飞出大气层后仍然有惯性，但惯性不是力，不能说受到惯性的作用，故B错误；C、导弹从a点运动至b点，质量不变，高度减小，导弹的重力势能减小，故C错误；D、导弹从起飞点到攻击点的过程中，导弹的速度大小和运动方向不断变化，所以运动状态发生改变，故D正确。故选：D。3、过山车是杭州乐园里一项刺激有趣的项目。过山车会由机械将车体送至左侧高台上，推出高台后便不再提供动力，下列过山车模型中，一定无法到达右边平台的是（）A． B． C． D．【解答】解：在过山车运动过程中，发生动能和势能的相互转化，下降时重力势能转化为动能，上升时动能转化为重力势能，不考虑摩擦和空气阻力时，过山车的机械能守恒；在实际运行中由于摩擦和空气阻力的存在，克服摩擦做功，部分机械能会转化为内能，导致过山车的机械能逐渐减少；设左侧平台的高度为h0；A、图中过山车在出发点速度v0＝v，不考虑摩擦和空气阻力时，过山车在运行过程中能够达到的最大高度必超过h0，在图中过山车整个运行过程中的任意一点的高度均小于h0，所以物体在整个运行过程中，动能不为零，速度均不为零，物体能够顺利到达右边平台；在实际运行中由于存在摩擦和空气阻力，会有部分机械能转化为内能，导致运行过程中机械能持续减少，如果损失的机械能不多，则依然有可能过山车顺利到达右边平台，故A错误；B、图中过山车在出发点速度为零，不考虑摩擦和空气阻力时，过山车在运行过程中能够达到的最大高度为h0，在图中过山车整个运行过程中的任意一点的高度均小于h0，所以物体在整个运行过程中，动能不为零，速度均不为零，物体能够顺利到达右边平台；在实际运行中由于存在摩擦和空气阻力，会有部分机械能转化为内能，导致运行过程中机械能持续减少，如果损失的机械能不多，则依然有可能过山车顺利到达右边平台，故B错误；C、图中过山车在出发点速度v0＝v，不考虑摩擦和空气阻力时，过山车在运行过程中能够达到的最大高度大于h0，图中过山车运行过程中的最高点超过h0，但只要过山车速度足够大，过山车依然能够通过最高点，到达右边平台；在实际运行中由于存在摩擦和空气阻力，会有部分机械能转化为内能，导致运行过程中机械能持续减少，如果损失的机械能不多，则依然有可能过山车顺利到达右边平台，故C错误；D、图中过山车在出发点速度为零，不考虑摩擦和空气阻力时，过山车在运行过程中能够达到的最大高度为h0，在图中过山车运行过程中的最高点为h0，过山车到达最高点时的速度为零，由于惯性，过山车仍然能够经过最高点；在实际运行中由于存在摩擦和空气阻力，会有部分机械能转化为内能，导致运行过程中机械能持续减少，则过山车在到达最高点之前速度已经为零，过山车将不能通过最高点，一定无法到达右边平台，故D正确。故选：D。4、撑杆跳高时，运动员先加速助跑，起跳后，他的身体不断上升，撑杆剧烈弯曲，促使运动员继续上升，最后，撑杆离手，运动员越过横杆下落。若整个过程中不考虑空气阻力、人和撑杆之间的摩擦产生的能量损耗，从开始助跑到落地前，下列有关能量随时间变化正确的是（）A．B．C．D．【解答】解：运动员先加速助跑，速度变大，质量不变，动能先变大；质量不变，高度不变，重力势能不变；起跳后，他的身体不断上升，质量不变，速度变小，动能变小，高度变大，重力势能变大，杆发生了弹性形变，人的机械能转化为杆的弹性势能，使得人的机械能减小，然后杆的弹性势能转化为人的机械能，人的机械能增大；到达最高点时，重力势能最大，动能最小（但不为0）；下落过程中，质量不变，速度变大，高度变小，动能变大，重力势能变小；不考虑空气阻力、人和撑杆之间的摩擦产生的能量损耗，从开始助跑到落地前，机械能先增大后不变；根据四个选项可知，C正确。故选：C。5、定海二中在2022年10月进行的区中小学校园足球比赛中男足、女足双双夺冠。如图为热身赛中运动员某次踢出足球的轨迹示意图，O为踢出的瞬间，足球经过最高点A，在B点落地后，最终在C点静止。下列关于足球在不同阶段的能量变化正确的是（）​A． B． C． D．【解答】解：AB、足球踢出的瞬间速度最大，所以动能最大，足球从O点上升到A点时，动能转化为重力势能，因此动能变小，但不为零；下落时，重力势转化为动能，动能再次增大；到B点时仍具有一定的动能，但小球在O点时的动能较大；从B点到C点，足球速度越来越小，动能越来越小，最终变为0，故A正确，B错误；CD、由于受空气阻力和摩擦力作用，足球运动的机械能转化为内能，其机械能在不断减小，故CD错误。故选：A。6、如图甲是某运动员正在做蹦极运动。如图乙所示，运动员从高处O点开始下落，OA段的长度是弹性绳的自由长度，在B点时他所受弹性绳弹力恰好等于其重力，C点是第一次下落到达的最低点。运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图丙所示（蹦极过程视为竖直方向的运动）。下列判断正确的是（）A．t0时刻运动员正好在B点位置 B．运动员重力大小等于F0 C．从O点到B点过程中运动员动能增大 D．蹦极的整个过程，运动员的机械能保持不变【解答】解：A、由图可知，t0时刻的弹力最大，弹性绳形变程度最大，是C点位置，故A错误；B、由图知，最后绳的弹性势能几乎不变，说明此时运动员已经静止下来，此时拉力与重力平衡，由图象知，弹力小于F0，则重力小于F0，故B错误；C、运动员从O到A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；从A点到B点过程中，运动员受到的弹力小于重力，所以运动员向下做加速运动，速度变大，质量不变，动能变大，故C正确；D、从O到A，运动员向下运动，弹性绳没有发生形变，运动员机械能不变；A到B的过程中，运动员的一部分机械能转化为弹性势能；最终静止时，人的一部分机械能转化为了弹性势能，所以整个过程中运动员的机械能是变化的，故D错误。故选：C。7、如图1，大小相同的水平拉力F分别拉着物体M、N在甲、乙两个水平地面上以相同速度做匀速直线运动，乙地面比甲地面更粗糙。M的动能随时间变化如图3。（1）物体M受到的摩擦力物体N受到的摩擦力，物体M的质量物体N的质量（以上两空选填“大于”、“等于”或“小于”）。（2）请在图2中大致画出此过程N的动能随时间变化的图像。【解答】解：（1）已知大小相同的水平拉力F分别拉着物体M、N在不同的水平地面上做匀速直线运动，则物体在水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等，可知物体M受到的摩擦力等于物体N受到的摩擦力，又乙地面比甲地面更粗糙，则物体M的质量大于物体N的质量；（2）物体M与物体N的速度大小相等，而物体M的质量大于物体N的质量，所以物体M的动能大于物体N的动能，N的动能随时间变化的图像如图所示：故答案为：（1）等于；大于；（2）见解答图。8、如图，将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的速度匀速拉到顶点A，AB＞AC，拉力分别为F1、F2，拉力做的功为W1、W2，拉力做功的功率分别为P1、P2，则（）A．W1＝W2，P1＜P2 B．W1＞W2，P1＞P2 C．W1＜W2，P1＜P2 D．W1＝W2，Pl＞P2【解答】解：（1）斜面AB倾斜角度小于AC，所以物体沿AB运动时拉力较小，即F1＜F2；（2）斜面光滑说明摩擦力为0，使用任何机械都不省功，所以拉力在两斜面上做功相同，即W1＝W2。（3）根据公式P=Wt=Fst=Fv可知，速度相同，F1＜F2，所以拉力沿AC运动时拉力F故选：A。9、如图所示，把同一物体G分别沿着光滑的斜面AD、BD、CD从底端匀速拉到顶端，拉力所做的功（）A．沿AD斜面拉时最多 B．沿BD斜面拉时最多 C．沿CD斜面拉时最多 D．沿AD、BD、CD斜面拉时一样多【解答】解：因为斜面是光滑的，即拉动物体时没有额外功，所以拉力做的功等于不用斜面提升物体做的功，即WAD＝Gh，WBD＝Gh，WCD＝Gh，所以把同一物体G分别沿着光滑的斜面AD、BD、CD从底端匀速拉到顶端，拉力所做的功一样多。故选：D。10、同一物体在力的作用下沿同一水平地面上做直线运动。当物体受到的水平推力为F1时，运动的路程和时间图像如图甲；当物体受到的水平推力为F2时，运动的速度和时间图像如图乙。两次推力的功率分别为P1、P2。则下列关系正确的是（）A．F1＝F2P1＞P2 B．F1＝F2P1＜P2 C．F1＞F2P1＞P2 D．F1＜F2P1＜P2【解答】解：由图像甲可知，物体做匀速直线运动，速度大小为v甲=s由图像乙可知，物体的速度保持不变，即物体做匀速直线运动，速度大小为v乙＝4m/s；因为两次都是匀速直线运动，根据二力平衡条件可知，推力都等于摩擦力，物体对地面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，则物体受到的摩擦力不变，故受到的水平推力为：F1＝F2；已知v甲＜v乙，由P=Wt=Fst故选：B。11、如图所示，用大小相等的拉力F分别沿斜面和水平面拉同一个木箱，拉力方向和运动方向始终一致。斜面AB粗糙，长度为sAB，水平面CD光滑，长度为sCD，运动时间分别为tAB、tCD，运动速度分别为vAB、vCD．则（）A．若sAB＝sCD，则拉力在AB段做功较多 B．若sAB＞sCD且tAB＝tCD，则拉力在AB段做功较快 C．若sAB＝sCD且tAB＞tCD，则拉力在AB段做功较快 D．若vAB＝vCD，则拉力在AB段和CD段做功一样多【解答】解：A、沿斜面和水平面拉木箱时，所用的力F相等，若sAB＝sCD，则根据W＝Fs可知，拉力在AB段和CD段做功一样多，故A错误；B、沿斜面和水平面拉木箱时，所用的力F相等，若sAB＞sCD，则根据W＝Fs可知，拉力在AB段做功较多，因为tAB＝tCD，所以根据P=WC、由A知，拉力在AB段和CD段做功一样多；若tAB＞tCD，根据P=WD、沿斜面和水平面拉木箱时，所用的力F相等，若vAB＝vCD，根据W＝Fs＝Fvt可知，时间不确定，无法比较做功的多少，故D错误。故选：B。12、某空降兵和降落伞总重800N，从直升机上由静止开始竖直跳下，14s后降落伞打开，整个过程速度与时间的关系如图所示。在跳伞后10s至14s时间内人和伞的重力做功是J，此时人和伞受到的阻力f1＝N，若跳伞18s后，人和伞受到的阻力为f2，则f2f1（选填“＞”、“＝”或“＜”）。【解答】解：（1）由图可知，运动员在跳伞后10s至14s时间内做匀速直线运动，v＝50m/s，根据v=s则人和伞的重力做功为：W＝Gh＝800N×200m＝1.6×105J；（2）由图可知，运动员在跳伞后10s至14s时间内做匀速直线运动，受到平衡力的作用，故此时人和伞受到的阻力f1＝G＝800N；由图可知，跳伞18s后，运动员仍做匀速直线运动，故人和伞受到的阻力为f2＝G＝800N，所以，f1＝f2。故答案为：1.6×105；800；＝。13、如图所示，原长为l的轻质弹簧一端固定在竖直墙面上，另一端与水平面上的木块相连。推动木块压缩弹簧，当其左端至A点时，弹簧具有的弹性势能为25J；松手后，木块在弹簧的作用下往复运动若干次后静止，此时弹簧具有的弹性势能为1J。则木块最终静止的位置一定不可能位于（B/C/D）点，整个过程中木块克服阻力做的功是J，整个过程中木块速度最大时其左端可能位于（B/C/D）点。【解答】解：松手后，木块在弹簧的作用下往复运动若干次后静止，此时弹簧具有的弹性势能为1J．说明弹簧此时有弹性