（九上）第17课 能量转化的量度（解析版）（导学案1）

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第17课  能量转换的量度

课程标准	学习目标
1.掌握功的计算和判断是否做功 2.掌握功与功率的计算	1.判断是否做功 2.掌握功的计算 3.熟练掌握功率的计算

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

一.功
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。




二.功与功率的计算
1.功
（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
2.功率
（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/t    P表示功率，W表示功，t表示做功时间
推导可得：P=FV  F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。

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．5000W
4．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．③④
6．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10W
C．拉力F在AB段所做的功为20J
D．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∶5
8．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<Object: word/embeddings/oleObject1.bin>。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 <Object: word/embeddings/oleObject2.bin>            B．木块在AB段和BC段受到的滑动摩擦力之比为1：2
C．AB段和BC段拉力做功的功率之比为2：1   D．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<Object: word/embeddings/oleObject3.bin>缓慢转到<Object: word/embeddings/oleObject4.bin>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2J       D．N和f对物块所做的总功为2J
17．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               <Object: word/embeddings/oleObject5.bin>
在30秒内完成12次引体向上共做功      <Object: word/embeddings/oleObject6.bin>
全过程克服重力做功的平均功率为     <Object: word/embeddings/oleObject7.bin>
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=1N   FCD=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<Object: word/embeddings/oleObject8.bin>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
<Object: word/embeddings/oleObject9.bin>
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
18m-12m=6m
由<Object: word/embeddings/oleObject10.bin>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<Object: word/embeddings/oleObject11.bin>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                        WN-mgh=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C正确，不符合题意；
D．举着杠铃稳定站立的过程中，运动员施加了力，但杠铃没移动距离，所以人对杠铃不做功，故D错误，符合题意。
故选D。
18．     增大     210
【解析】（1）[1]从状态1到状态2，健腹轮内置的钢圈的弹性形变程度变大，钢圈弹性势能增大。
（2）[2]身重为600牛的人身体从状态1到状态2的过程中重力所做的功   W=Gh=600N×0.35m=210J
19．     900     30     4.29
【解析】[1]由 v-t图像知道，自行车在7～12s做匀速直线运动，速度v=6m/s，由F-t图像知道，7～12s内，动力大小F=30N，所以摩擦力           f=F=30N
由<Object: word/embeddings/oleObject12.bin>知道，7～12s内行驶的路程      s=vt=6m/s×5s=30m
自行车克服摩擦阻力做功              W=fs=30N×30m=900J
[2]由图像知道，在0～7s内做加速运动，受到的摩擦力仍为滑动摩擦力，由于物体间接触面粗糙程度与物体间压力不变，木箱受到的滑动摩擦力不变，大小是30N。
[3]7～12s内行驶的路程                   s=30m
小明在t=7s时刚好到达这段路程的中点，所以，0～7s通过的路程    s′=s=30m
自行车在7s内的平均速度          <Object: word/embeddings/oleObject13.bin>
20．     否     400
【解析】（1）[1]0~1s内，由图丙知木箱的速度为零，处于静止状态，由图乙可知，推力F=100N，有推力，但没有在力的方向上通过一定的距离，推力F对木箱没有做功。
（2）[2]由图丙知，3~5s内，木箱做匀速直线运动，由图乙可知，推力F1=200N，木箱的速度v=1.0m/s，时间                                    t=5s-3s=2s
木箱移动的距离                     s=vt=1.0m/s×2s=2m
则推力做功                       W=F1s=200N×2m=400J