第17課 能量轉化的量度（解析版）

第17課能量轉換的量度學習目標學習目標課程標準學習目標1.掌握功的計算和判斷是否做功2.掌握功與功率的計算1.判斷是否做功2.掌握功的計算3.熟練掌握功率的計算002預習導學觀察運動下列是否有能量變化舉重推車觀察能量變化的共同點踢球跳水003知識梳理一.功1.定義：物體受到力的作用，并且在這個力的方向上通過一段距離，我們就說這個力對物體做了功。2.做功的兩個必要因素：（1）作用在物體上的力；（2）物體在力的方向上通過一段距離。3.力對物體不做功的三種情況①有距離無力：物體沒有受到力的作用，但由于慣性通過一段距離；②有力無距離：有力作用在物體上，但物體沒動，即物體沒有通過一段距離；③力與運動距離垂直：物體受到了力的作用，也通過了一段距離，但通過的距離與力的方向垂直。二.功與功率的計算1.功（1）定義：力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積。即功=力x距離。（2）計算公式為W=Fs,W表示功，F(xiàn)表示力，S表示沿力方向的距離（3）單位：在國際單位制中，力的單位是牛(N)，距離的單位是米(m)，功的單位是牛.米(N.m)，在國際單位制中，用專門的名稱“焦耳”來表示，簡稱為焦，符號是J。1焦=1牛·米。（4）做功的實質：能量轉化的量度2.功率（1）定義：單位時間內做功的多少（2）意義：表示物體做功快慢的物理量（3）計算公式為P=W/tP表示功率，W表示功，t表示做功時間推導可得：P=FVF表示力，V表示沿力方向的運動速度(4)功率的單位：在國際單位制中，功率的單位是瓦特，簡稱瓦，符號為W。1瓦=1焦/秒。在實際應用中還常用千瓦(kW)、兆瓦(MW)作為功率的單位。1千瓦=1000瓦，1兆瓦=106瓦。00401強化訓練一、選擇題1．如圖所示，小球從左側斜面的P點由靜止釋放，在右側斜面上能到達的最高位置是Q點，M、N是小球運動過程中先后通過的兩個等高點，下列關于該過程的說法中正確的是（）

A．小球在左側斜面向下運動的過程中，重力勢能全部轉化為動能B．小球從P點向Q點運動的過程中，機械能保持不變C．小球通過M、N兩點時的速度大小相等D．小球從P點向Q點運動的過程中，所受支持力不做功2．小金在體育中考力量類項目選擇了引體向上，結果完成了12次，得到滿分10分，小金同學在這次考試中符合實際是（）A．抓手的橫杠離地面高度約10分米 B．完成考試用時3秒C．做完一次做功約200焦耳 D．提升時手對桿的拉力約為60牛3．一個普通中學生在30秒內完成12次引體向上，該學生此過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．如圖所示，塔式起重機下掛著重物，在下列三種情形中：①重物靜止不動；②重物勻速向上運動；③重物沿水平方向勻速移動。下列關于鋼索拉力對重物做功的判斷及其原因的分析，正確的是（）A．只有情形①③做了功，因為重物能量發(fā)生了變化B．只有情形②做了功，因為重物能量發(fā)生了變化C．只有情形①③做了功，因為起重機消耗了能量D．只有情形②做了功，因為起重機消耗了能量5．下面四幅圖中所描述的力，對物體做了功的是（）①叉車把貨物從地面抬升到一定高度②人用力搬石頭，沒搬動③人推小車在水平路面上通過一段距離④人提書包在水平路面上通過一段距離A．①② B．①③ C．①④ D．③④6．對物體做功的理解，下列說法正確的是（）A．作用在物體上的力越大，力對物體所做的功越多B．物體通過的路程越長，作用在物體上的力對物體所做的功越多C．有力作用在物體上，這個力就一定對物體做功D．有力作用在物體上，物體在這個力的方向上通過了距離，這個力對物體做了功7．如圖，物塊在水平拉力F（大小未知）的作用下，在水平直線軌道上運動，其中sAB=sCD=10m。已知物塊在AB段和CD段分別以2m/s和5m/s的速度勻速運動，且在AB段、CD段所受摩擦阻力分別為1N和2N，則以下判斷正確的是（）

A．軌道CD段比軌道AB段表面光滑B．拉力F在CD段做功的功率為10WC．拉力F在AB段所做的功為20JD．忽略空氣阻力時，該物塊通過AB段和CD段過程中轉化為的熱能之比為2∶58．如圖為擲出實心球的運動軌跡，則該實心球（）A．在空中運動時，人對它做了功B．在最高點時，速度為零C．在下落過程中，球受到重力和空氣阻力D．落地后向前滾動過程中，只受重力和支持力9．下列情況中，人對物體做了功的是（）A．人用力推木箱卻沒有推動 B．手提著水桶在水平地面上勻速行走C．舉重運動員舉著杠鈴不動 D．人推著車在水平路面上向前勻速運動10．一位攝影愛好者采用在同一張底片上多次曝光的方法，拍攝了極限跳傘運動員從懸崖上跳下的過程。從運動員離開懸崖時開始，每隔0.3s曝光一次，得到了一張記錄運動員在打開降落傘之前的一段下落情況的照片，如圖。已知運動員從a點到d點可視為沿豎直方向運動，通過ab、bc和cd的時間間隔均為0.6s，空氣阻力不能忽略。對于運動員從a點到d點的下落過程，下列分析中正確的是（）A．運動員下落過程中速度的大小保持不變B．運動員所受的重力在ab段所做的功等于在cd段所做的功C．運動員所受的重力在ab段做功功率比在cd段做功功率小D．運動員在下落過程中減少的重力勢能全部轉化為動能11．如圖，AB、AC、AD為三個光滑斜面，其中AD為曲面，小球M從A點分別沿三個面自由滑下，撞擊放在B、C、D三點完全相同的物塊上，物塊在粗糙程度相同的同一水平面上移動相同距離停下，則（

）A．物塊克服阻力做功一樣多B．小球M對B點的動能最大C．物塊克服阻力做功C點最大D．小球M對D點的動能最小12．一個人先后用同樣大小的力F將不同質量的物體分別在光滑水平地面、粗糙水平地面和粗糙斜面上沿力的方向移動相同的距離s后，如圖所示，關于力F所做的功的大小關系正確的是（

）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．一樣大13．物體A掛于彈簧測力計下，分別做圖甲、乙、丙所示的勻速直線運動，已知運動的速度。則下列判斷正確的是（）A．若三個物體移動了相等的距離，則乙圖中物體A增加的機械能最多B．在相同的時間里，丙圖中彈簧測力計對物體A的拉力做功最多C．乙圖中彈簧測力計對物體A的拉力做功的功率最大D．甲、乙、丙三圖中物體A的機械能均增加14．如圖所示是蹦極運動的簡化示意圖，彈性繩一端固定在。點，另一端系住運動員，運動員從o點自由下落，a點處彈性繩自然伸直，c點是運動員到達的最低點，最后靜止時運動員停在b點，運動過程中忽略空氣阻力，則下列說法正確的是（）A．從a至c運動員一直在克服重力做功B．在下落過程中，運動員經過b點時受到的是平衡力C．從o至a運動員機械能不守恒，從a至c運動員機械能守恒D．從o至a運動員速度增大，從a至c運動員速度減小15．如圖甲所示，用彈簧測力計水平拉動木塊，使它在水平長木板上做勻速直線運動，圖乙是它運動的路程隨時間變化的兩段圖像下列說法正確的是（

）A．圖甲中木塊受到的拉力為B．木塊在AB段和BC段受到的滑動摩擦力之比為1：2C．AB段和BC段拉力做功的功率之比為2：1D．AB段木塊受平衡力作用，BC段木塊受力不平衡16．如圖，木板可繞固定的水平軸○轉動。板從水平位置緩慢轉到位置，木板上的物塊始終相對于木板靜止，在這一過程中，物塊的重力勢能增加了2J用N表示物塊受到的支持力，用f表示物塊受到的靜摩擦力。在這一過程中，以下判斷正確的是（

）A．N和f對物塊都不做功B．N對物塊做功為2J，f對物塊不做功C．N對物塊不做功，f對物塊做功為2JD．N和f對物塊所做的總功為2J17．圖為一名舉重運動員做挺舉連續(xù)動作時的幾個狀態(tài)圖。下列說法中不正確的是（

）A．從發(fā)力到上拉的過程中，運動員對杠鈴做功B．從上拉到翻站的過程中，運動員對杠鈴做功C．從翻站到上挺的過程中，運動員對杠鈴做功D．舉著杠鈴穩(wěn)定站立等待裁判亮燈的過程中，運動員對杠鈴做功二、填空題18．健腹輪是一種健身器材，使用時可將膝蓋跪在墊上，雙手緊握健腹輪手柄，向前推動健腹輪至身體水平于地面，其中健腹輪內置的彈性鋼圈會因形變而繞緊（如狀態(tài)2），然后歸位復原（如狀態(tài)1），反復操作，如圖所示。（1）從狀態(tài)1到狀態(tài)2，健腹輪內置的鋼圈彈性勢能將（選“增大”、“減小”或“不變”）。（2）體重為600牛的人，身體從狀態(tài)1到狀態(tài)2的過程中，其重心平均下降35厘米，重力所做的功為焦。19．小科騎車在某段平直的水平路面上由靜止開始運動，共用時12s，圖甲是速度v隨時間t變化的關系圖像，小科在t=7s時剛好到達這段路程的中點，圖乙是動力F隨時間t變化的關系圖像，在7～12s內，克服阻力做功是J，在0～7s內受到的摩擦力是N，這段時間內的平均速度是m/s（保留小數(shù)點后兩位）。20．在水平地面上有一長方體木箱。小林用水平推力F把木箱向前推，如圖甲所示。此過程中，推力F隨時間t的變化情況如圖乙所示，木塊前進的速度v的大小隨時間t的變化情況如圖丙所示。（1）0~1秒內，推力F對木箱是否做功（選填“是”或“否”）；（2）3~5秒內，推力F對木箱做功焦。參考答案1．D【解析】AB．由題圖可知，小球從P點由靜止釋放，能到達最右側的Q點，Q點的高度要小于P點的高度，則小球在Q點的重力勢能要小于在P點的重力勢能，小球的速度為0，動能為0，則小球在Q點的機械能要小于在P點的機械能，這說明小球在運動的過程中，機械能變小了；小球在左側斜面向下運動的過程中，質量不變，高度變小，重力勢能變小，速度變大，動能變大，由于機械能逐漸變小，所以重力勢能沒有全部轉化為動能，故AB錯誤；C．小球通過M、N兩點時，高度相同，質量不變，則重力勢能相同，由于機械能逐漸變小，則M點的機械能要大于N點的機械能，所以M點的動能要大于N點的動能，即M點的速度大于N點的速度，故C錯誤；D．小球從P點向Q點運動的過程中，支持力方向垂直于速度方向，物體在支持力的方向上沒有通過距離，所以支持力不做功，故D正確。故選D。2．C【解析】A．做引體向上的單杠比中學生的身高要高，約2m=20dm故A不符合題意；B．小金結果完成了12次，完成考試用時約3min，故B不符合題意；C．中學生身體受到的重力約500N，一次引體向上的高度越0.4m，做完一次做功約W=Gh=500N×0.4m=200J故C符合題意；D．中學生身體受到的重力約500N，提升時，桿對手的拉力和重力是平衡力，桿對手的拉力為500N，由物體間力的作用是相互的可知，提升時手對桿的拉力約為500N，故D不符合題意。故選C。3．B【解析】中學生的體重約為500N，每次雙杠引體向上上升的高度相當于人頭的高度，約為0.25m，則做一次引體向上克服重力做功在30秒內完成12次引體向上共做功全過程克服重力做功的平均功率為故B符合題意，ACD不符合題意。故選B。4．B【解析】①重物靜止不動時，重物沒有在鋼索拉力的作用下沿力的方向移動距離，所以拉力對重物沒有做功；②重物勻速向上運動，重物在鋼索拉力的作用下沿力的方向移動了距離，所以拉力對重物做了功；③重物沿水平方向勻速移動，重物沒有在鋼索拉力的作用下沿力的方向移動距離，所以拉力對重物沒有做功；綜上分析可知，只有情形②做了功，且重物的動能不變，重力勢能增大，機械能增大，故B正確，ACD錯誤。故選B。5．B【解析】①叉車把貨物從地面抬升到一定高度，叉車給貨物一個向上的力，貨物在該力的方向上通過了一定距離，所以叉車對貨物做功，故①符合題意；②人用力搬石頭，石頭沒有被搬動，人給石頭一個向上的力，石頭沒有向上移動距離，人對石頭沒有做功，故②不符合題意；③人推小車在水平路面上通過一段距離，人給小車一個向前的力，小車在該力的方向上通過了一定距離，所以人對小車做功，故③符合題意；④人提書包在水平路面上通過一段距離，人給書包有一個向上的力，書包在該力的方向上沒有通過了一定距離，所以人對書包沒有做功，故④不符合題意。故選B。6．D【解析】A．作用在物體上力越大，但是不知道物體在力的作用下通過的距離，不能確定力做功多少，故A錯誤；B．只知道物體在力的作用下移動的距離，但不知道力的大小也不能確定做功多少，故B錯誤；CD．做功的兩個必要因素：作用在物體上的力、物體在力的方向上通過的距離，有力作用在物體上，這個力不一定做功，故C錯誤，D正確。故選D。7．B【解析】A．CD段的摩擦力大于AB段的摩擦力，根據(jù)影響滑動摩擦力的因素知道，物體對地面的壓力相等，則CD段比AB段更粗糙，故A錯誤；B．物體在兩個階段內都做勻速直線運動，則它受到的摩擦力與拉力相互平衡，即FAB=1NFCD=2N拉力F在CD段做功的功率PCD=FCDvCD=2N×5m/s=10W故B正確；C．拉力F在AB段所做的功WAB=FABsAB=1N×10m=10J故C錯誤；D．拉力F在CD段做功WCD=FCDsCD=2N×10m=20J忽略空氣阻力時，該物塊轉化成的熱能其實等于克服摩擦力做的功；因此它通過AB段和CD段時轉化的熱能之比等于摩擦力做功之比，即WAB∶WCD=10J∶20J=1∶2故D錯誤。故選B。8．C【解析】A．足球在空中靠慣性飛行，人對足球不做功，故A不符合題意；B．足球運動到最高點時，有水平方向的速度，故B不符合題意；C．足球在下落過程中，受到重力和空氣阻力的作用，故C符合題意；D．落地后向前滾動過程中，足球受到重力、支持力和摩擦力的作用，故D不符合題意。故選C。9．D【解析】A．人用力攤木箱卻沒有推動，木箱受到推力，但是沒有在力的方向上通過距離，因此人對物體不做功，故A錯誤。B．手提著水桶在水平地面上勻速行走時，手對水桶的拉力豎直向上，而水桶卻在水平方向上通過距離，因此人對水桶不做功，故B錯誤。C．舉重運動員舉著杠鈴不動，杠鈴受到豎直向上的舉力，但是沒有在這個方向上通過距離，因此人對杠桿沒有做功，故C錯誤。D．人推著車在水平路面上向前勻速運動時，車受到向前的推力，且車在這個方向上通過距離，因此人對車做功，故D正確。故選D。10．C【解析】A．由圖知，運動員下落過程中在相同時間內通過的距離不同，因此他的速度的大小是變化的，故A錯誤；B．由圖知，運動員在ab段與cd段通過的距離不同，但運動員的重力不變，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錯誤；C．由圖知，運動員在ab段比在cd段通過的距離短，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，兩段距離所用時間相同，由可知，重力在ab段做功功率比在cd段做功功率小，故C正確；D．由于空氣阻力不能忽略，所以運動員下落過程中克服空氣阻力會消耗一部分機械能（會轉化為內能），所以減少的重力勢能并沒有全部轉化為動能，故D錯誤。故選C。11．A【解析】因為在B、C、D三點在同一水平面，且木塊滑動水平面上受到的滑動摩擦力相同，又因為三個光滑斜面，則三種情況的重力勢能轉化為動能也相同，故小球推動木塊移動的距離相等，由W=Fs可知，小球M對三物塊做功一樣多。故選A。12．D【解析】用同樣大小的力F將不同質量的物體沿力的方向移動相同的距離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所做的功一樣大。故選D。13．C【解析】AD.甲乙兩圖中，物體A的速度不變，高度增加，動能不變，因為上升距離相同，所以重力勢能增加量相同，則機械能增加量相同；丙圖中物體A的速度不變，高度不變，動能和重力勢能都不變，所以機械能不變，故A、D錯誤。BC.根據(jù)力做功的兩個必要因素可知，甲乙兩圖中，物體A受到拉力的作用，也在拉力的方向上通過了距離，拉力對物體A做功，丙圖中，拉力與運動方向垂直，拉力不做功；所以做功的是甲、乙兩圖，而甲乙中，拉力相等v1＜v2由功率公式可知，乙圖中彈簧測力計對物體A的拉力做功的功率最大，故B錯誤，C正確。故選C。14．B【解析】A．從a到b時，彈力小于重力，合力向下，重力做功，從b到c時，彈力大于重力，合力向上，克服重力做功，故A錯誤；B．靜止時運動員停在b點，重力和彈力是平衡力，彈力等于重力，故B正確；C．從o至a，運動員只受到重力，運動員機械能守恒，從a至c，運動員受到重力和彈力，他的機械能轉化為彈性勢能，機械能不守恒，故C錯誤；D．從o至a，運動員只受到重力，做加速運動，速度增大，從a到b時，彈力小于重力，合力向下，加速運動，從b到c時，彈力大于重力，合力向上，做減速運動，故D錯誤。故選B。15．C【解析】A．由圖甲知道，彈簧測力計的分度值為0.2N，彈簧測力計的示數(shù)為2.2N，所以，圖甲中木塊受到的拉力為2.2N，故A錯誤；B．兩次拉動同一木塊在水平長木板上做勻速直線運動，壓力大小和接觸面的粗糙程度均相同，則木塊受到的摩擦力大小相同，即木塊在AB段和BC段受到的滑動摩擦力之比為1：1，故B錯誤；CD．由圖乙知道，木塊兩段都做勻速直線運動，AB段3s運動路程為12m，BC段3s運動路程為18m-12m=6m由知道，木塊AB和BC段的速度之比v1：v2=s1：s2=12m：6m=2：1由圖乙知道，木塊兩段都做勻速直線運動，而做勻速直線運動的物體受平衡力作用，所以兩次木塊受到的拉力和摩擦力相等，因為摩擦力大小相同，故拉力的大小也相同，由知道，在拉力一定時，功率與速度成正比，即P1：P2=v1：v2=2：1故C正確，D錯誤。故選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，物體的位移也是向上的，所以支持力做正功，但摩擦力f方向是沿斜面向上的，摩擦力的方向始終和速度方向垂直，所以摩擦力不做功。由動能定理可知WN-mgh=0故支持力N做功為mgh=2J故N和f對物體做的總功為2J。故A、C錯誤，BD正確故選BD。17．D【解析】A．從發(fā)力到上拉的過程中，運動員對杠鈴施加一個向上的力，杠鈴向上移動了距離，所以人對杠鈴做了功，故A正確，不符合題意；B．從上拉到翻站的過程中，運動員對杠鈴施加一個向上的力，杠鈴向上移動了距離，所以人對杠鈴做了功，故B正確，不符合題意；C．從翻站到上挺的過程中，運動員對杠鈴施加一個向上的力，杠