简单机械能量转换.docx
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简单机械能量转换
简单机械、能量转换
学习目标
一、理解功和功率的含义,能用功和功率的公式进行简单计算
二、能找出杠杆的五要素与知道杠杆的分类
三、理解并运用杠杆的平衡条件,解决简单的生活问题
四、知道定滑轮和动滑轮的特点和作用
五、理解机械效率的普遍意义,能根据公式进行简单计算
六、知道能的多种形式
七、知道核能的利用
八、知道能的转化和守恒定律
知识点
1.功的两个必要条件:
作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离,公式为:
W=Fs,单位为焦耳,1J=1N·m。
2.功率是物体在单位时间内所做的功,公式:
P=W/t,单位:
瓦特,1W=1J/s。
3.功率是表示物体做功快慢的物理量,不表示做功的多少,功率越大,做功越快,并不表示做功越多。
在进行有关功与功率的计算时要注意单位的统一。
4.杠杆的五要素:
支点、动力( F1 )、动力臂( l1 )、阻力( F2 )、阻力臂( l2 )。
5.分类:
省力杠杆:
__l1>l2__;费力杠杆:
__l1 __l1=l2__。 6.杠杆平衡包括__杠杆静止__和__杠杆匀速转动__。 (平衡力作用下物体的状态类似) 7.杠杆平衡条件: __动力×动力臂=阻力×阻力臂__。 也可以表示为F1·l1=F2·l2。 8.定滑轮: 能改变__力的方向___,不能__省力__。 实质是__等臂__杠杆。 9.动滑轮: 能省力,不能改变力的方向。 实质是动力臂是阻力臂二倍的省力杠杆。 10.使用机械有的可以省力,有的可以省距离,但使用任何机械都不能省功。 11.滑轮组: 能省力,又可以改变力的方向,动滑轮和重物由几段绳子承担,拉力就是总重的几分之一。 12.总功: 等于有用功与额外功之和。 13.机械效率: η= ×100%。 14.能源: 在自然界中存在的,能够提供能量的资源。 如煤、石油、天然气等。 15.地球上的能源直接或间接来源于太阳能。 煤是由古代木本植物埋在地下,经过地热、地压的长期作用以及一系列复杂的变化而形成的。 而木本植物的能量最初来源就是__太阳能__,通过光合作用储存于生物体内的。 石油、天然气的能量来源也类似于煤。 16.能源分类: 按原有的存在形式,可分为一次能源和二次能源;按能否再生,可分再生能源和非再生能源。 17.原子核是由带正电的质子和不带电中子组成的,质子和中子的质量几乎相等。 核能指的是原子核发生变化时释放的能量。 18.获得核能有两条途径: 重核裂变和轻核聚变。 核电站就是将重核裂变释放的核能转化为__热能__后,再转化为__电能__的。 19.太阳能和氢能源都是新能源,是具有很大发展前途的新能源。 20.能量的转化和守恒定律: 能量既不会__凭空消灭__,也不会凭空产生,它只会从__一种形式__转化为__另一种形式__或从__一个物体__转移到__另一个物体__,而能的总量__保持不变__。 它是自然界最普遍、最重要的基本定律之一,是人们认识自然和改造自然的重要科学依据。 21.“永动机”违背了__能量的转化和守恒__定律,所以不可能成功。 22.能量转化和转移具有一定的__方向性__。 例如煤炭可以通过燃烧将__化学能__转化成__热能__,但不可能将内能自发地转化成化学能储藏起来;又如内能自发的转移的方向是从__高温__物体到__低温__物体,不能相反。 典型例题 1、下列事例中,人对物体做功的是() A.举着杠铃原地不动B.扛着米袋慢慢登上楼梯 C.提着水桶在水平地面上匀速前进D.用300N的力推汽车,汽车没动 2、一个大人和一个小孩分别将5块完全相同的砖运到二楼,如图所示,这个过程中,下列说法正确的是() A.大人对砖做的功比小孩对砖做的功多 B.大人对砖做的功比小孩对砖做的功少 C.大人对砖做功的功率一定比小孩对砖做功的功率大 D.大人对砖做功的功率一定比小孩对砖做功的功率小 3、 某次上升过程中电梯所受拉力F随上升高度h变化的图像如图乙所示。 这个过程用时1分钟,求这个过程中: (1)电梯上升的平均速度; (2)拉力做的功; (3)拉力做功的功率。 4、同学们的文具盒里,有许多学习用品的使用属于杠杆原理的应用。 例如: 打开文具盒,将盒盖上翻过程中,文具盒的盒盖相当于____(填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆;用墨色水笔答题时,笔相当于____(填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。 如图所示是列车上卖食品的手推车。 当前轮遇到障碍物时,售货员就会竖直向下压扶手,如图甲所示,此时的支点在后轮C点;当后轮遇到障碍物时,售货员就会竖直向上提扶手,如图乙所示。 (1)请分别在图甲和图乙上画出F1、F2对支点的力臂。 (2)试说明哪种情况更省力,为什么? 5、小明探究杠杆的平衡条件,挂钩码前,调节杠杆在水平位置平衡,杠杆上每格距离相等,杆上A、B、C、D的位置如图所示,当A点挂4个钩码时,下列操作中能使杠杆在水平位置平衡的是() A.B点挂5个钩码B.C点挂4个钩码C.D点挂1个钩码D.D点挂2个钩码 6、如图甲所示,长1.6m、粗细均匀的金属杆可以绕O点在竖直平面内自由转动,一拉力——位移传感器竖直作用在杆上,并能使杆始终保持水平平衡。 该传感器显示其拉力F与作用点到O点距离x的变化关系如图乙所示。 据图可知金属杆重() A.5N B.10NC.20N D.40N 7、 如图,用同一滑轮匀速提升同一重物(不计摩擦),图中F1、F2、F3、F4之间的大小关系正确的是() A.F1=F2 B.F3=F4 C.F1=F3/2D.F2=F4/2 8、如图所示,在水平拉力F作用下,使重40N的物体A匀速移动,物体A受到地面的摩擦力为5N,不计滑轮、绳子的重力及摩擦,拉力F的大小是() A.5NB.10NC.40ND.20N 9、如图所示,重为100N的物体A,在大小为20N方向向左的水平拉力F的作用下做匀速直线运动,经过3s,物体A在水平面上向左移动了30cm的距离,滑轮与绳子质量不计,滑轮与绳子之间摩擦不计。 则下列结论正确的是() A.物体运动的速度为10m/s B.物体与地面之间的摩擦力为20N C.拉力F的功率为2W D.拉力F做的功是12J 10、人直接用F1的力匀速提升重物,所做的功是W1,若人使用某机械匀速提升该重物到同一高度则人的拉力为F2,所做的功是W2() A.F1一定大于F2B.F1一定小于F2 C.W2一定大于W1D.只有F2大于F1,W2才大于W1 11、下列能源中属于可再生能源的是() A.煤 B.石油 C.风能 D.天然气 12、化石能源是当今我国的主要消耗能源,下列说法正确的是() A.核电站发生核泄漏会造成危害B.使用化石能源不会对环境造成破坏 C.我国消耗的能源以可再生能源为主D.化石能源可短期内从自然界得到补充 13、可以直接从自然界获得的能源叫一次能源,必须通过消耗一次能源才能获得的能源叫二次能源。 下列能源中,属于二次能源的是() A.煤B.石油C.天然气D.电能 14、下列能源属于不可再生能源的是() A.风能B.水能C.太阳能D.核能 15、各种形式的能量都不是孤立的,它们可以在一定条件下发生转化,且能量的转化是有方向的,右边几幅图按能量转化的顺序,排列正确的是() A.①②③④B.②③④①C.②①③④D.①③④② 16、根据能量守恒定律,以下情形可能发生的是() A.出膛的子弹射穿木板,以更快的速度继续前进 B.电水壶里的水沸腾了,给该电水壶断电,水的沸腾却永远不会停止 C.两个斜面相对接,小球从左斜面滚下后,继续冲上右斜面 D.孤岛上被人们遗忘的一只机械表,默默地走了几十年 17、013年2月15日,一颗数十吨的陨石被地球俘获,在加速下落的过程中,陨石与大气剧烈摩擦、迅速升温、猛烈燃烧,犹如一颗火球扑向俄罗斯。 陨石下落过程中,其能量转化过程是( ) A.重力势能—动能—内能 B.动能—重力势能—内能 C.重力势能—内能—动能 D.内能—重力势能—动能 18、 用酒精灯给试管中的水加热,如图所示,在软木塞被冲出试管口的过程中,下列说法正确的是( ) A.水蒸气对软木塞做功,水蒸气的内能增大 B.水蒸气的内能转化为软木塞的机械能 C.能量的转化形式与热机压缩冲程能量转化相同 D.软木塞的机械能守恒 19、关于能量及能量之间的转化,下列说法正确的是( ) A.火山具有内能,冰山不具有内能 B.火箭在加速上升时,机械能保持不变 C.拦河大坝使水位升高,增加了水的重力势能 D.坠落的陨石在空中划过一道亮光时,内能转化为机械能 20、下列有关机械能的说法中正确的是( ) A.只要有力对物体做功,物体的机械能就改变 B.在平衡力作用下运动的木块的动能保持不变 C.推出的铅球在下落过程中动能保持不变 D.如果物体通过的路程与所用时间的比值不变,则物体的机械能不变 21、图是杂技演员演出时的过程示意图。 男演员从甲处用力向上起跳,落下后踩在跷跷板的a端,能把站在b端的女演员弹上乙处。 由于存在阻力,故( ) A.男演员的质量必须要大于女演员的质量 B.甲处男演员的势能一定要大于乙处女演员的势能 C.男演员离开跳台时的机械能一定大于乙处女演员的势能 D.女演员弹起时的动能与她站在乙处时的机械能相等 22、如图所示,足球以初速度v沿着凹凸不平的草地从a运动到d,足球( ) A.在b、d两点动能相等 B.在a、d两点动能相等 C.从b到c的过程机械能减少 D.从c到d的过程重力势能减少 23、用锤子反复击打铁块,铁块的温度升高,针对此现象下列说法正确的是( ) A.铁块被击打前分子是静止的B.击打时锤子将温度传给铁块 C.击打时锤子的内能转化为铁块的机械能D.铁块温度升高时内能增加 24、下列有关安全知识的叙述中,正确的是() A.石油油井着火,用大量水浇灭B.图书档案起火,用水基型灭火器扑灭 C.深夜家中煤气泄漏时立即打开排风扇通风换气 D.严禁在加油站、煤气站等处吸烟和拨打移动电话 25、某物质的着火点为t℃,如图中该物质燃烧得最旺的点是( ) A.QB.NC.PD.M 26、列情形中,对物体没有做功的是( ) A.举着杠铃不动B.将弹簧拉力器拉长 C.将实心球抛向空中D.把掉在地上的羽毛球捡起来 27、如图所示,在甲、乙两图中,甲图地面粗糙、乙图地面光滑。 质量分别为m、2m的两个物体在大小为F的恒力作用下,在力的方向上前进了相同的距离,则下列结论正确的是( ) A.甲图中F做的功小于乙图中F做的功 B.甲图中F做的功等于乙图中F做的功 C.甲图中F做的功大于乙图中F做的功 D.条件不足,无法确定甲、乙图中F做的功谁大 28、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面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移动相同的距离s(如图18-2所示),该力在这三个过程中所做的功分别为W1、W2、W3,关于它们之间的大小关系说法正确的是( ) A.W1<W2<W3 B.W1<W2=W3 C.W1=W2=W3D.W1=W2<W3 29、 如图是“天宫一号”飞行器运行轨道的示意图;若“天宫一号”飞行器沿椭圆轨道绕地球运行的过程中机械能守恒,则它从远地点向近地点运行的过程中( ) A.重力势能增加、动能减小 B.重力势能减小、动能增加 C.重力势能增加、动能增加 D.重力势能不变、动能不变 30、如图所示,用滑轮组提升重物时,重800N的物体在10s内匀速上升了1m.已知拉绳子的力F为500N,则提升重物的过程中( ) A.做的有用功是800J B.拉力F的功率是80W C.绳子自由端被拉下3m D.滑轮组的机械效率是60% 31、 两个完全相同的滑轮,分别以图中两种方式,将重为 G的物体以相同的速度匀速竖直提升了10m,不计绳重和摩擦,以下判断正确的是( ) A.甲的机械效率大于乙的机械效率 B.甲的机械效率小于乙的机械效率 C.F1和F2做的功相等 D.F1做的功大于F2做的功 32、如图所示,置于斜面顶端a的物体,分别沿ab、ac、ad三个不同路径滑落到b、c、d三个位置时,若不计摩擦和空气阻力,则比较它们动能的大小,正确的是() A.b点的动能大 B.c点的动能大 C.d点的动能大 D.三点的动能一样大 33、下列说法中正确的是( ) A.某一物体温度降低的多,放出热量就多B.温度高的物体比温度低的物体含有热量多 C.温度总是从物体热的部分传递至冷的部分D深秋秧苗过夜要灌满水,是因为水的温度高 34、一个带盖的水箱里盛有一些0℃的冰和水,把它搬到大气压为1标准大气压0℃的教室里,经过一段时间后,水箱里( ) A.都变成冰了,连水气也没有 B.都变成水了,同时也有水气 C.只有冰和水,不会有水气 D.冰、水和水气都存在 35、下列说法中正确是( ) A、机械效率越高的机械做功越快 B、做功越多的机械,机械效率越高 C、功率越大的机械做功越多 D、做功越快的机械功率越大 36、关于物体的温度、热量、内能的说法,正确的是( ) A、物体的温度越高,所含的热量越多 B、物体的比热越大,温度越高 C、物体的内能越大,热量越多 D、物体的温度越高,内能越大 37、支内径粗细不同下端玻璃泡内水银量相等的合格温度计同时插入同一杯热水中,水银柱上升的高度和温度示数分别是( ) A.上升高度一样,示数相等。 B.内径细的升得高,它的示数变大。 C.内径粗的升得低,但两支温度计的示数相同。 D.内径粗的升得高,示数也大。 38、球上下运动的过程中,下列分析不正确的是() A.小球上下运动过程中,运动状态保持不变 B.小球向下运动过程中,小球所受的重力对小球做功 C.小球对弹簧施加拉力,弹簧对小球也施加拉力 D.小球上下运动过程中,动能与势能不断相互转化 在体育考试中,小明投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。 若实心球重20N,从最高点到落地点的过程中,球下降的高度为2.7m,用时约0.75s。 则球下降过程中重力做功为____J,功率为____W。 如图所示,水平的传送带上放一物体,物体下表面及传送带上表面均粗糙,导电性能良好的弹簧右端与物体及滑动变阻器滑片相连,弹簧左端固定在墙壁上,不计滑片与滑动变阻器线圈间摩擦。 当传送带如箭头方向运动且速度为V时,物体与传送带发生相对滑动,当传送带逐渐加速到2V,时,物体受到的摩擦力和灯泡的亮度将() A.摩擦力变大,灯泡的亮度变亮B.摩擦力变小,灯泡的亮度变暗 C.摩擦力不变,灯泡的亮度不变D.摩擦力不变,灯泡的亮度变亮 如图所示,重为30N的物体A在拉力F=12N的作用下,以0.2m/s 的速度在水平桌面上做匀速直线运动,此时物体A与地面间的摩 擦力为5N,则拉力的功率P=W,该装置的机械效率η=__________。 如图所示,工人利用定滑轮将重的物体匀速提升4m,在此过程中做功是____J;使用定滑轮可以改变力的____。 若不计摩擦力,拉力F大小____500N(填大于、等于、小于)。 如图甲所示,一块质量为0.2kg的铁块被吸附在竖直 放置且足够长的磁性平板上,在竖直向上拉力F=3N 的作用下向上运动,铁块运动的速度v与时间t的关 系图像如图乙所示。 则铁块受到的摩擦力 为N,0—6s内拉力F做的功是J。 如图示,将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点A,已知AB>AC,如果拉力做的功分别为W1、W2,拉力做功的功率分别为P1、P2,则W1____W2,P1____P2。 如图所示,用简单机械使重力都为150N的物体处于静止状态,不计摩擦、机械自重及绳重,已知OB=2OA。 (1)F1、F2、F3从大到小的顺序为____; (2)求图乙中 F2的大小;____ (3)利用图丙的机械,小科把此物体匀速提高2m,用时10s,求拉力F3的功率。 ____ 小刚利用滑轮组及相关器材进行实验,记录的实验数据如下表所示。 请根据表中数据归纳出拉力与重力的关系: ____。 G/N 2 3 4 5 6 7 8 F/N 0.9 1.3 1.7 2.1 2.5 2.9 3.3 如下左图所示,重为16N的物体A在拉力F的作用下,5s内匀速运动了0.5m。 拉力F做的功随时间变化的图像如下右图所示。 已知动滑轮重0.5N,物体A在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力f为物重G的0.25倍。 求: (1)拉力F的功率。 (2)拉力F大小。 (3)克服绳重及摩擦所做的额外功占总功的比例。 如图所示,AOB可视为一个无摩擦的轻质杠杆,O是它的支点。 (1)人用力向下拉杠杆时,重物被抬起。 此时AOB是一个____(填“省力”或“费力”)杠杆;想更容易抬起重物,应该将手____(填“靠近”或“远离”)O点。 (2)若人始终沿竖直方向向下拉在B点,重物被匀速抬起过程中,人施加的拉力将____(填“变大”“变小”或“不变”)。 如图是农村曾用的舂米工具的结构示意图。 杆AB可绕O点转动,杆右端均匀柱形物体的长度与杆右侧的OB相等,杆AB的重力不计,柱形物体较重。 (1)若作用在A点的动力F方向始终竖直向下,则杆从水平位置缓慢转动10°角的过程中,动力F大小的变化是____。 (2)若作用在A点的动力F方向始终与杆垂直,则杆从水平位置缓慢转动45°角的过程中,动力F大小的变化是____。 小明利用铁架台、带有最小刻度为1cm的杠杆、细线、若干钩码等实验装置探究杠杆的平衡条件。 (1)在挂钩码前,小明发现杠杆左端高,右端低(如图甲),他应将杠杆两端的平衡螺母向____调节(填“左”或“右”),使杠杆在水平位置平衡。 (2)接着小明在杠杆的两端挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,保持杠杆在水平位置平衡,则杠杆两侧受到的作用力大小____(填“大于”“等于”或“小于”)各自钩码所受重力大小。 设右侧钩码对杠杆施的力为动力F1,则动力臂l1大小(如图乙)为____cm。 (3)改变钩码数量与位置,获取多组测量数据,填入记录表中,根据表中的数据得出杠杆的平衡条件为: F1l1=F2l2,据此,实验测量数据记录表中第三次实验中的空格应填____。 实验测量数据记录表: 实验次序 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm 1 2.0 5.0 1.0 10.0 2 2.0 10.0 2.0 10.0 3 2.0 15.0 3.0 … … … … … (4)测量多组数据的目的是____。 目前我国研发一款以压缩空气为动力的环保车。 汽车使用前需要压缩存储气体,这一过程通过____的方式使气体内能增加,开动时,释放的气体推动发动机,将气体的内能转化为____能,此车紧急刹车时,刹车片和轮胎都变热,汽车的机械能转化为____能。 墨水在温水中比在冷水中扩散快,说明分子运动的快慢与____有关。 冬天烤火取暖是通过____的方式增加人体的内能。 小红看到运动员拉弓射箭时,弓拉得越弯,箭射得越远。 小红猜想: 弹性势能的大小可能与物体的弹性形变有关。 (1)为验证其猜想是否正确,她设计了如图所示的实验,将小球置于弹簧的右端,将同一个弹簧每次压缩____的长度(弹簧被压缩后未超过其弹性限度),松开后小球弹开钻入同一位置的相同纸盒,并留在其中,分析比较纸盒____,从而比较同一弹簧在不同弹性形变时弹性势能的大小。 (2)假若水平面绝对光滑,本实验将____(填“能”或“不能”)达到探究目的。 (3)小红根据实验现象认为: 小球推动纸盒一起移动一段距离后都要停下来,所以弹簧、小球和木块所具有的能量最终都彻底消失了,你认为小红的观点是________(填“正确”或“错误”)的。 如图所示是竖直向上抛出的小球上升过程中每隔相等的时间曝光一次所得的照片。 从图中可以判断: 小球在a、b位置间的平均速度____(填“大于”“小于”或“等于”)在c、d位置间的平均速度;在上升过程中,小球的重力势能____(填“逐渐增大”“逐渐减小”或“不变”)。 为了研究小球在对接斜面上运动时所能到达的最大高度,小王使小球从AB斜面上高度为h处由静止滚下,小球滚上BC斜面后,能到达的最大高度为h1,如图(a)所示;逐步减小BC斜面的倾角(α1>α2>α3),小球能到达的最大高度分别为h2、h3,如图(b)、(c)所示。 然后,他换用材料相同、质量不同的小球再次实验,如图(d)所示。 请仔细观察实验现象,归纳得出初步结论。 (1)分析比较图(a)、(b)和(c)中小球在BC斜面上能到达的最大高度及相关条件可得: 小球从同一高度由静止滚下时,____。 (2)分析比较图(c)和(d)中小球在BC斜面上能到达的最大高度及相关条件可得: 小球从同一高度由静止滚下时,____。 甲、乙两个冰块的质量相同,温度均为0℃。 甲冰块位于地面静止,乙冰块停止在10米高处,这两个冰块( ) A.机械能一样大 B.乙的机械能大 C.内能一样大 D.乙的内能大 民间有一种表演: 用手从滚烫的油锅中捞出铁链,而表演者皮肤没有一点伤痕。 其中的奥秘在于油锅上面是一层油,下面是醋,醋能在油下,是因为_________________________;表演者从沸腾的锅中取出铁链而不被烫伤,是因为_______________________________。 (注: 可编辑下载,若有不当之处,请指正,谢谢! )
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