2025年中考物理人教版一轮复习考点探究（河南） 第15讲 功和机械能

第15讲 功和机械能 【知识清单】 考点1功 1.力学中的功 (1)定义:通常而言,如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上①　　　　　　,就说这个力对物体做了功。  (2)做功的两个必要条件:一是作用在物体上的力,二是物体在这个力的方向上②　　　　　　。  (3)不做功的三种情况 情况 有力无距离(劳而无功) 有距离无力(不劳无功) 力与距离垂直(垂直无功) 示意图 说明 物体受到力的作用,但保持静止状态 物体没有受到力的作用,但因为惯性通过一段距离 物体受到力的作用,但运动方向始终与该力的方向垂直 举例 运动员举着杠铃在空中不动、搬而未起 踢出后在水平地面滚动的足球 提着滑板在水平路面前行 2.功的计算 (1)定义:力学中,功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。 (2)公式:W=Fs (3)常见的功的估测:一个人爬一层楼所做的功约为1 800 J;将地面上的物理课本捡起来放到桌子上,人对课本做功约为2 J。 3.机械功原理:使用任何机械都不能省功。 在排球运动中,跳发球是最具威力的发球方式,其动作要领可简化为“抛球、腾空、击球和落地”四个过程,其中运动员对排球做功的过程有 (　　) A.抛球、腾空 B.腾空、击球 C.抛球、击球 D.击球、落地 本题要抓住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的距离(即力和距离的方向要一致);二者缺一不可。 考点2功率 1.物理意义:表示③　　　　　　的物理量。  2.定义:④　　　　　　与⑤　　　　　　之比叫作功率,它在数值上等于力在单位时间内所做的功。  3.单位:国际单位:⑥　　　　　　,简称⑦　　　　　　,符号⑧　　　　　　。常用单位:千瓦(kW)、兆瓦(MW)。1 kW=103 W、1 MW=106 W。  4.公式:P=,推导公式:P=Fv。 5.常见功率估测:中学生跳绳的功率约为60 W,人爬楼的功率约为180 W。 下列说法正确的是 (　　) A.物体做的功越多,则功率就越大 B.物体做功的时间越短,则功率越大 C.在相同的时间内做的功越多,功率越大 D.功率越大,则做功越多 功率是单位时间内做功的多少,是表示做功快慢的物理量。功率的大小与做功多少和所用时间都有关系。 考点3动能和势能 1.能量:物体能够⑨　　　　　　,我们就说这个物体具有能量,简称能,单位焦耳(J)。  2.动能:物体⑩　　　　　　而具有的能。  (1)影响动能大小的因素:物体的　　　　　　和　　　　　　。质量相同的物体,运动的速度越大,它的动能越大。运动速度相同的物体,质量越大,它的动能越大。  (2)举例:飞行的子弹、开动的汽车、流动的水等。 3.重力势能:在地球表面附近与高度相关的能,叫作重力势能。 (1)影响重力势能大小的因素:物体的　　　　　　和　　　　　　。物体的质量越大,高度越高,它具有的重力势能就越大。  (2)举例:举高的重锤、高空落下的石头等。 4.弹性势能:物体由于发生　　　　　　而具有的能。  (1)影响弹性势能大小的因素:物体发生弹性形变的大小。物体的弹性形变越大,它具有的弹性势能就越大。 (2)举例:被拉弯的弓、被压缩变形的蹦床、发生形变的网球拍等。 在水平面上放置着一轻质弹簧,有一物体在它正上方自由落下,在物体压缩弹簧到速度为零时 (　　) A.物体的重力势能最大 B.物体的动能最大 C.弹簧的弹性势能最大 D.弹簧的弹性势能最小 (1)动能大小的影响因素:质量、速度。质量越大,速度越大,动能越大。(2)重力势能大小的影响因素:质量、被举的高度。质量越大,高度越高,重力势能越大。(3)弹性势能与弹性形变有关,弹性形变越大,弹性势能就越大。 考点4机械能及其转化 1.　　　　　　、　　　　　　和　　　　　　统称为机械能。  2.机械能守恒:如果只有　　　　　　相互转化,尽管动能、势能的大小会变化,但机械能的总和不变,或者说,机械能是守恒的。  3.质量不变时,物体的动能、势能转化如下图所示: 将皮球从离地某一高度O点处水平抛出,球落地后又弹起,它的部分运动轨迹如图所示。下列说法正确的是 (　　) A.若将皮球表面涂黑,则会在地面M、N两点留下两个大小相等的黑色圆斑 B.皮球第一次反弹后到达最高点P点时速度为零 C.皮球在D点时的机械能小于在C点时的机械能 D.皮球经过同一高度的A、B两点时动能相等 A.弹性势能大小与弹性形变程度有关,黑色圆斑的大小能反应皮球弹性形变程度,圆斑越大,形变越大。B.从轨迹来看,皮球既有竖直方向的速度又有水平方向的速度。C.每次皮球反弹后到的最高点都比上一次的最高点要低,说明皮球受到空气阻力,机械能逐渐变小。D.由图可知,每次皮球反弹后到达的最高点都比上一次的最高点要低,说明皮球受到空气阻力,机械能逐渐变小;机械能是物体动能与势能的总和,A、B两点高度相同则重力势能相同,则皮球在同一高度的A点动能大于B点动能。 【核心突破】 核心突破点:功、功率的理解和计算 解题思维模型 一电动抽水机10 s内把100 kg的水抽到10 m高的水池中,则抽水机对水做的功为　　 　　　　J。 抽水机对水做的功的功率为　　　　　　W。(g取10 N/kg)  根据公式W=Fs求出抽水机对水所做的功,根据公式P=求出抽水机对水做功的功率。 三维变式练 (求力的大小)如图所示,斜面长5 m,高3 m。小强用绳子沿斜面将一木块由斜面底端匀速拉到顶端,拉力所做的功为750 J,绳重不计,则拉力大小为　　　　　　N。(g取10 N/kg,下同)  (求距离)已知同一物体在月球上的重力只有其在地球上的,“玉兔二号”月球车的质量为135 kg,如果月球车在月背沿水平月面匀速直线运动过程中,其受到的阻力是自重的,该月球车的牵引力所做的功为450 J,则在这一过程中,“玉兔二号”运动的距离为　　 　　　　m。  (功的计算应用)如图所示,置于水平桌面上的物体A重50 N,物体B重30 N,动滑轮重10 N,物体B在匀速下降了40 cm的过程中,拉动物体A在水平桌面上匀速移动了一段距离,忽略绳重及滑轮轴上的摩擦,则下列说法正确的是 (　　) A.物体A移动了20 cm B.绳子拉力对物体A做的功是8 J C.物体A与桌面间的滑动摩擦力大小为30 N D.若对物体A施加一个水平向左的力F,使物体B可以匀速上升,则力F的大小为40 N (结合图像的计算)图甲所示的铁块重力G=4 N,被吸附在竖直放置且足够长的磁性平板上,当它在竖直方向上拉力F=6 N的作用下向上运动时,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大小为　　　　　　N,4 s内拉力F做的功为　　　　　　J。  实验探究 —— 学科核心素养提升 【回归教材】 教材图片 考查内容 如图所示的交通标志牌,在同样的道路上对不同的车型设定不一样的最高行驶速度是因为如果车的　　　　　　相同,　　　　　　大的车动能大,行驶时危险性就大  如图所示,网球拍由于发生弹性形变而具有　　　　　　,被击打出去的网球能在空中继续飞行是由于网球具有　　　　　　 如图所示,蹦床运动的运动员从高处下落过程中　　　　　　能转化为动能,运动员刚接触床面时,床面形变较小,弹力小于重力,合力向下,运动员会继续加速,当床面形变达到弹力与重力相等时,运动员的动能最大。与蹦床接触后,床面发生弹性形变,运动员的动能转化为蹦床的　　　　　　势能  如图所示,滚摆沿着悬线向下运动的过程中,　　　　　　能转化为动能;滚摆每次上升的最大高度逐渐减小,这说明滚摆的机械能　　　　　　 如图所示,一个铁锁用绳子悬挂起来,将铁锁拉到刚贴到自己鼻子的位置,再由静止时释放,铁锁摆回时,　　　　　　(选填“会”或“不会”)打到你的鼻子  左图是人造地球卫星的轨道示意图。卫星在大气层外运行,不受空气阻力,可视为只有动能和势能的转化,因此机械能　　　　　　。卫星在远地点时　　　　　　(选填“动能”或“势能”,下同)最大;从远地点向近地点运动时,它的势能减小、　　　　　　增大,速度也就增大  【围绕课标】 知识线：实验导航 实验:探究动能大小跟哪些因素有关 【实验装置】如图所示: 【实验步骤】(1)让同一钢球A分别从不同的高度由静止滚下,推动放在同一位置的同一木块B,测量木块在水平面上移动的距离。 (2)改变钢球的质量,让质量不同的钢球从同一高度由静止开始滚下,推动放在同一位置的同一木块B,测量木块在水平面上移动的距离。 【实验结论】质量相同的物体,运动的速度越大,它的动能越大;运动速度相同的物体,质量越大,它的动能越大。 知识线：实验母题 小明在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,如图甲、乙、丙所示,将A、B、C三个钢球先后从同一装置高度分别为h1、h2、h3的位置由静止开始滚下(mA=mB<mC,h1=h3>h2),水平面上同一位置的木块被撞出一段距离后停下。请回答以下问题: 证据 (1)该实验探究的是　　　　　　(选填“木块”或“钢球”)的动能。  (2)实验中通过控制　　　　　　来控制钢球到达斜面底部的速度大小。  (3)实验通过观察木块　　　　　　,来判断钢球动能的大小,这种研究问题的方法叫　　　　　　。  解释 (4)比较　　　　　　两图进行的实验,可以探究钢球动能大小与速度有关。  (5)分析比较甲和丙两组实验可得出结论:　　　　　　。此探究过程中两球刚运动到水平面时的速度　　　　　　(选填“相等”或“不相等”)。  交流 (6)若水平面绝对光滑,本实验　　　　　　(选填“能”或“不能”)达到探究目的。  (7)在上述甲、乙实验中,木块被撞击后最终在水平面静止,木块两次克服摩擦力做的功分别为W甲和W乙,则两者的大小关系为W甲　　　　　　W乙。  (8)为进一步探究哪个因素对物体动能的影响更大,小明进行了相关的实验,实验数据如下表所示。分析数据可知,物体的　　　　　　对物体动能的影响较大,依据是　　　　　　 　　　　　　。  次数 钢球质量/g 钢球撞击速度v/(cm·s-1) 木块移动的距离/cm 1 100 8 20 2 100 16 80 3 200 8 40 真题精粹——河南6年真题精选及真题百变 考向1机械能的相互转化　(6年3考) 1. (2024·河南)水电站通过提高水位增加水的重力势能,水流下时重力势能转化为　　 　　　　能,使水轮机带动发电机发电。  2.(2023·河南)踢毽子是一项常见的健身运动。一同学踢毽子的情景如图所示,毽子在向上运动的过程中,下列关于毽子的说法正确的是 (　　) A.重力势能减小 B.运动状态改变 C.受到惯性作用 D.在最高点时受力平衡 3.(2020·河南)频闪照相是研究物体运动的重要手段之一。如图所示的频闪照片记录了竖直下落的小球每隔相等时间的位置。不计空气阻力,在小球下落的过程中,下列说法正确的是 (　　) A.小球的重力势能逐渐增大 B.小球的机械能逐渐减小 C.小球的重力在ab段做功比在cd段多 D.小球的重力在ab段做功比在cd段慢 (拓展类)由图片可见,小球的高度逐渐降低。小球在下落时,它的重力势能　　　　　　,它的动能　　　　　　,能量转化过程为　　　　　　,当不计空气阻力时,机械能　　 　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”),能量　　　　　　(选填“守恒”或“不守恒”)。  考向2功、功率的理解和计算　(6年3考) 4.(2022·河南节选)小明在科技博览会上参加义务劳动,需要把一个质量为12 kg的展品从地面搬到高1.2 m的展台上,如图所示。g取10 N/kg。 (1)要把展品从地面搬到展台上,他至少需要对展品做多少功? 5.(2021·河南节选)电动清扫车以其环保、高效等优点,在创建卫生城市中大显身手。如图,这是一电动清扫车正在工作时的情景。 (3)清扫车完成任务后,在平直道路上以5 m/s的速度匀速直线行驶,经10 min到达垃圾处理站,行驶过程中车所受阻力大小恒为400 N,则牵引力做的功为多少? 6.完全相同的甲、乙两物体在水平拉力的作用下沿同一水平面做匀速直线运动,其运动的s-t图像如图所示。下列判断正确的是 (　　) A.乙物体的速度大于甲物体的速度 B.0~4 s拉力对甲物体做的功大于拉力对乙物体做的功 C.0~6 s甲物体的动能等于乙物体的动能 D.0~6 s拉力对甲、乙两物体做功的功率相等 【参考答案】 回归教材 知识清单 考点1: ①移动了一段距离　②移动了一段距离 例题1　C 考点2: ③物体做功快慢　④功　⑤做功所用时间 　⑥瓦特　⑦瓦　⑧W 例题2　C 考点3: ⑨对外做功　⑩由于运动　质量　速度　质量　高度　弹性形变 例题3　C 考点4: 动能　重力势能　弹性势能　动能和势能 例题4　C 核心突破 例题　104　103 变设问　150 【解析】由拉力做功W=Fs,绳重不计,小强拉力大小为F===150 N。 变设问　10 【解析】月球车在地球上受到的重力为G=mg=135 kg×10 N/kg=1 350 N;月球车在月球表面受到的重力为G'=×G=×1 350 N=225 N;阻力为f=G'=×225 N=45 N,由于月球车水平匀速直线前进,受平衡力的作用,则F牵=f=45 N,“玉兔二号”运动的距离为s===10 m。 变题型　D　【解析】由图可知,有两段绳子拉着动滑轮,则拉力移动的距离为物体上升高度的2倍,物体B下降了40 cm,则物体A移动的距离为2×40 cm=80 cm,故A错误;物体B重30 N,动滑轮重10 N,忽略绳重及滑轮轴上的摩擦,则拉动物体A的力的大小为F=(GB+G动)=×(30 N+10 N)=20 N;绳子拉力对物体A做的功为W=Fs=20 N×0.8 m=16 J,故B错误;物体A在水平方向上做匀速直线运动,在水平方向上受到向左的摩擦力和向右的拉力,这两个力是一对平衡力,大小相等,所以摩擦力为f=F=20 N,故C错误;用一水平向左的力F拉动物体A,则物体A在水平方向上受到三个力的作用:向左的拉力F、向右的绳的拉力和向右的摩擦力,则拉力为F=f'+F'=20 N+20 N=40 N,故D正确。 变情境　2　4.8 【解析】由图乙可知,铁块在竖直方向上运动时,速度保持不变,因此铁块做匀速直线运动,铁块受到平衡力的作用。在竖直方向上受到竖直向下的重力G、竖直向下的摩擦力f和竖直向上的拉力F,根据平衡力的特点,铁块受到摩擦力大小f=F-G=6 N-4 N=2 N。根据v=可得,铁块在4 s内升高的距离s=vt=0.2 m/s×4 s=0.8 m,因此拉力F做的功W=Fs=6 N×0.8 m=4.8 J。 实验探究 回归教材 速度　质量　弹性势能　惯性　重力势　弹性　重力势 减小　不会　守恒　势能　动能 围绕课标 考点线　实验母题 (1)钢球 (2)钢球在斜面的高度 (3)被钢球撞出距离的长短　转换法 (4)甲、乙 (5)在速度相同时,质量越大,动能越大　相等 (6)不能 (7)> 拓展设问　(8)速度　在质量不变时,速度变为原来的2倍,动能变为原来的4倍,在速度不变时,质量变为原来的2倍,动能也变为原来的2倍 真题精粹 1.动 2.B 3.D　【解析】小球在下落过程中,质量不变,高度变小,重力势能变小,故A错误;小球在整个下落过程中,由于不计空气阻力,机械能没有转化为内能,机械能守恒,所以小球的机械能不变,故B错误;小球的重力G不变,小球在ab段比在cd段下落高度小,根据W=Gh可知,小球的重力在ab段做功比在cd段少,故C错误;小球在ab段和在cd段下降所用时间相同,又知在ab段比在cd段重力所做的功少,根据P=Fv=Gv可知,重力在ab段做功比在cd段慢,故D正确。 真题百变　减小　增大　重力势能转化为动能　不变　守恒 4.解:(1)展品所受的重力: G=mg=12 kg×10 N/kg=120 N 对展品做的功:W=Gh=120 N×1.2 m=144 J 5.解:(3)由v=可得,清扫车10 min内通过的路程: s=vt=5 m/s×10×60 s=3 000 m 由于清扫车做匀速直线运动,所以牵引力和阻力是一对平衡力,即F=f=400 N。 牵引力做的功: W=Fs=400 N×3 000 m=1.2×106 J 6.B　【解析】由图像可知,相同时间内甲通过的路程大于乙通过的路程,所以甲的速度大于乙的速度,故A错误;甲、乙两物体均沿同一水平面做匀速直线运动,受到的拉力和摩擦力是平衡力,大小相等,而两物体完全相同,对水平面的压力大小相等,接触面的粗糙程度相同,则两物体受到的摩擦力大小相等,所以两物体受到的拉力相等。由图像可知,0~4 s内甲物体通过的路程大于乙通过的路程,根据W=Fs可知,拉力对甲物体做的功大于拉力对乙物体做的功,故B正确;两物体完全相同,则质量相等,0~4 s甲物体的速度大于乙物体的速度,所以甲物体的动能大于乙物体的动能,故C错误;0~6 s拉力对甲物体做的功大于拉力对乙物体做的功,0~6 s拉力对甲物体做功的功率大于对乙物体做功的功率,故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$