2025年中考物理一轮复习备考考点突破课件：功和机械能

功和机械能 课标要求：结合实例，认识功的概念。知道做功的过程就是能量转化或转移的过程。知道机械功和功率。用生活中的实例说明机械功和机械功率的含义。 功 定义 影响因素 公式 如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段__________，就说这个力对物体做了功 (1)作用在物体上的力　 (2)物体在力的方向上移动的距离 W ＝ ________ 　距离 Fs 三种不做功的情况 示意图 ①拉而未动，有力____________ ②由于惯性运动，有距离__________ ③力与距离_________ 实例 用力推桌子但没有推动，推力没有对物体做功 踢出去的足球由于惯性向前滚动过程中，脚对足球没有做功 人提着水桶沿水平面前进，拉力对水桶没有做功 无距离 无力 垂直 功率 定义 理解 定义式 推导式 实例 物体所做的功与做功所用________的比值叫做功率。 功率是表示做功_____的物理量。功率的大小跟功和做功所用时间两个因素有关，并由它们的比值决定。 ___ _______ 汽车爬坡时发动机的输出功率一定，根据公式 ＝ Fv可知，爬坡时所需要的牵引力较________，需要减小__________。司机采取的措施是换挡降速，以获得较大的牵引力。 时间 快慢 Fv 大 速度 例1　(原创，多选)下列实例中关于是否做功的说法正确的是_________。 A. 滑雪运动员从高处下落的过程中，重力对运动员做了功 B. 掷出后的冰壶向前滑行过程中，运动员对冰壶做了功 C. 送水工把桶装水从一楼搬到四楼，送水工对水做了功 D. 运动员在举起杠铃后保持稳定的那几秒时间里，没有对杠铃做功 E. 起重机吊着货物沿水平方向匀速移动了一段距离，向上的拉力做了功 F. 小梦用力推汽车但没推动，小梦的推力对汽车做了功 G. 小刚站在水平匀速行驶的公交车上，肩膀对书包向上的支持力做了功 　ACD 例2　(2024·上海模拟)一辆汽车装满货物时的总质量为5t，发动机的功率为70kW，在平直公路上匀速行驶了10min，汽车所受阻力是车总重的0.1倍。求：(g取10N/kg) (1)这段时间内汽车牵引力做的功。 解：汽车行驶时间t ＝ 10min ＝ 600s， 发动机的功率P ＝ 70kW ＝ 7 × 104W 由得，牵引力做的功W ＝ Pt ＝ 7 × 104W × 600s ＝ 4.2 × 107J (2)汽车的行驶速度。 解：总质量m ＝ 5t ＝ 5000kg， 汽车所受阻力f ＝ 0.1G ＝ 0.1mg ＝ 0.1 × 5000kg × 10N/kg ＝ 5 × 103N 因为汽车在平直公路上做匀速直线运动，牵引力F与阻力f是一对平衡力，所以汽车的牵引力F ＝ f ＝ 5 × 103N 由得，汽车的速度 方法好 “四同”解读“功”的计算 (1)F与s要同时具备：力学中所说的做功包括两个必要因素，一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离，这两个因素是必须同时具备的，缺少了其中任何一个因素都不会做功。 (2)F与s要对同一物体：用来计算做功的两个物理量F与s必须是对于同一个物体来说，如果F与s不是对于同一个物体的，会出现错解。 (3)F与s要同一方向：在求某一个力做功时，物体在这个力作用下移动的距离s必须与这个力F的方向一致，否则就会出现错解。 (4)F与s要同一时间：在计算功时，作用在物体的力F与物体在力的方向上移动的距离s要求具有同时性，若物体移动的距离s并不是在力F作用的时间里发生的，就不能再用这个力F与这个距离s的乘积来计算功。 例3　在自由下落过程中物体运动速度会越来越快。一个物体由A点自由下落，相继经过B、C两点，已知AB＝BC，如图所示，物体在AB段重力做功W1，做功功率P1；在BC段重力做功W2，做功功率P2，则下列关系正确的是(　 　) A. W1＜W2　P1＞P2 B. W1＝W2　P1＝P2 C. W1＝W2　P1＞P2 D. W1＝W2　P1＜P2 D 功和能 能量 物体__________对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。能量的单位是J。 功与能的关系 一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越________。 能够 大 动能和势能   定义 影响因素 动能 物体由于__________而具有的能 物体的__________越大，运动速度越________，具有的动能越大 重力 势能 物体由于受到________并处在一定高度时所具有的能 物体的__________越大，所处的高度越高，具有的重力势能越大(无特殊说明时，“高度”一般是相对地面而言的) 弹性 势能 物体由于发生________ ___而具有的能 与物体的材料、弹性形变的大小有关。同一物体的弹性形变越大，具有的弹性势能越大 运动 　质量 快 重力 质量 弹性形 变 探究影响动能大小的因素 实验装置 动能大小判定 通过观察______________的距离来反映小球动能大小 影响因素 质量 控制小球释放的高度不变，从而控制小球到达斜面底端的__________相同，只改变小球的质量 在速度一定时，质量越大，物体具有的__________越大 速度 控制小球的质量不变，通过改变自由释放__________改变小球到达斜面底端的速度 在质量一定时，速度越大，物体具有的动能__________ 物块移动 速度 动能 高度 越大 探究影响重力势能大小的因素 实验装置 重力势能大小判定 通过观察钉子陷入沙子的__________来反映物块重力势能大小 影响因素 高度 控制物块的__________不变，改变物块释放时的高度 在质量一定时，高度越高，物体具有的重力势能__________ 质量 控制物块的高度不变，改变物块的__________ 在高度一定时，__________越大，物体具有的重力势能越大 　深度 质量 越大　 质量 质量 例4　(2024·河北模拟)兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他们进行了如下探究： 【提出问题】汽车的动能大小跟什么因素有关？ 【猜想假设】由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟_______ 有关；由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟_______有关。 速度　 质量 【进行实验】他们做了如图所示的三次实验：用金属球模拟汽车，让金属球从斜槽的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面上的物块，将物块撞出一段距离。物块被撞击得越远，说明金属球到达水平面时的动能就越________。 大 【分析论证】分析甲、丙两图的实验现象，可以初步得到的结论是：__________________________________________。 【实践应用】用甲、乙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车__________(选填“超载”或“超速”)行驶时危险性大的原因。 质量一定时，物体的速度越大，动能越大 超载 课标要求：知道动能、势能和机械能。通过实验，了解动能和势能的相互转化。 例5　(原创)请填写下列情境中能量的变化情况。(均选填“增大”“减小”或“不变”) (1)正在进行洒水作业的洒水车匀速行驶在水平街道上，洒水车的动能__________，机械能__________； (2)汽车启动的过程中动能________，汽车刹车的过程中动能_________； (3)沿斜面匀速向上推动物体运动，物体的动能__________，重力势能__________，机械能__________； 减小 减小 增大 减小 不变 增大 增大 (4)直升机在空中匀速上升过程中(忽略燃油的变化)，它的动能_______，重力势能__________，机械能__________； (5)射击运动员拉满弓释放将箭射出去的过程中，弓的弹性势能_______，箭的动能__________； (6)从桌面上掉到地面的乒乓球会自动弹起，乒乓球在上升的过程中重力势能__________，由于受到空气阻力的作用，乒乓球上升过程中，机械能__________。 不变 增大 增大 减小 增大 增大 减小 根据题意判断物体质量是否发生改变，根据“加速”“减速”或“匀速”等条件判断速度大小的变化，根据“上升”“下降”“近地”“远地”等条件判断高度的变化，确定动能和重力势能的变化情况；根据形变程度判断弹性势能的变化情况；根据机械能是否转化为其他形式的能确定机械能的变化情况。 方法好 课标要求：举例说明机械能和其他形式能量的相互转化。 机械能的转化和守恒 机械能 ________和__________的总和 机械能守恒 只有动能和势能相互转化时，机械能守恒 动能 势能 例6　(2024·河北模拟)在冬奥会自由式滑雪比赛中，选手的运动轨迹如图所示，如果不计空气阻力，下列说法中正确的是(　 　) A. 在a、c两点时动能均为零 B. 在a点和e点都处于静止状态， 因此机械能相等 C. 从a点下滑到b点过程中，机械能保持不变 D. 从c点下落到d点过程中，机械能保持不变 D 例7　(2024·晋中模拟)如图所示，AOB是光滑轨道，A点的高度H大于B点的高度h，让小球由A点静止开始自由落下，沿轨道AOB到达B点后离开(不计空气阻力)，则小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是 (　 　) A. a B. b C. c D. d C 例8　(2024·深圳期末)如图所示，足球以初速度沿着凹凸不平的草地从a运动到d。下列分析正确的是(　 　) A. 在b、d两点动能相等 B. 在a、d两点机械能相等 C. 从b到c的过程中机械能减少 D. 从c到d的过程中重力势能减少 C (1)单个物体机械能守恒条件：只有重力做功，不计摩擦。 (2)系统机械能守恒条件：只有重力和弹簧弹力做功。 (3)若有摩擦，一定有机械能转化为内能，机械能减小；题干中若有不计摩擦、不计阻力或物体在无阻力环境中运动等描述，表示物体机械能守恒。 方法好 例9　(2024·苏州模拟)一辆在水平路面上沿直线匀速行驶的货车，行驶时所受的阻力为车总重的0.1倍，货车(含驾驶员)空载时重为2.5×104N。求： (1)货车空载行驶时所受的阻力大小； 解：货车空载行驶时所受的阻力大小f＝0.1G＝0.1×2.5×104N＝2.5×103N (2)货车以36km/h的速度空载匀速行驶时，10s内货车牵引力做的功； 解：v＝36km/h＝10m/s，由v＝可知，货车10s行驶的路程s＝vt＝10m/s×10s＝100m 因为汽车匀速行驶，在水平方向上所受的阻力和牵引力是一对平衡力，大小相等，故F牵＝f＝2.5×103N，10s内货车牵引力做的功W＝Fs＝2.5×103N×100m＝2.5×105J (3)当货车以90kW的功率、90km/h的速度匀速行驶时，货车最多可装载多少牛的货物。 解：v′＝90km/h＝25m/s，由P＝＝＝Fv可得，此时牵引力F′＝＝＝3600N 由于汽车在水平路面匀速行驶，汽车受到的阻力和牵引力二力平衡，故f ′＝F′＝3600N 因为f＝0.1G，所以货车总重G′＝＝＝3.6×104N 货车最多可装载货物的重力G货＝G′－G＝3.6×104N－2.5×104N＝1.1×104N 例10　(原创，多选)如图所示情景是一种蹦极游戏。游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上，另一端固定在高处，从高处跳下。图中a点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，b点是弹力和重力大小相等的点，c点是游戏者所到达的最低点。对于游戏者离开跳台至最低点的过程，下列说法正确的是(不计空气阻力)(　 　) A. 游戏者在b点时速度最大 B. 游戏者减少的重力势能全部转化为动能 C. 游戏者通过a点之后，绳子具有弹性势能 D. 游戏者到c点时，他的动能为零 E. 游戏者的重力势能一直在减小 F. 绳的弹性势能一直在增大 G. 游戏者的动能在前一段时间在增加，后一段时间在减小 H. 在最低点，重力势能减到最小，动能为零，绳的弹性势能最大 ACDEGH (1)研究清楚人下落过程中的受力情况、运动情况和能量转化情况，是解决这类问题的根本。详情见下表(不计空气阻力，当作直线运动处理)： 方法好 图示 阶段 游戏者的受力情况 运动情况 能量转化情况   Oa 只受到竖直向下的重力 (匀)加速直线 人的重力势能转化为动能 ab 受到竖直向下的重力和竖直向上的弹力，弹力不断增大，但弹力一直小于重力。b点时，弹力等于重力，合力为零，速度最大，人的动能最大。 (变)加速直线 人的重力势能转化为人的动能和弹性绳的弹性势能 图示 阶段 游戏者的受力情况 运动情况 能量转化情况   bc 受到竖直向下的重力和竖直向上的弹力，弹力不断增大，弹力一直大于重力，合力向上。到达最低点c时，弹性绳的弹性形变最大，弹力最大，弹性势能最大。人的速度为零，动能为零。由于人受力不平衡，之后在弹力作用下会向上运动，不会静止。 (变)减速直线 人的重力势能和动能均转化为弹性绳的弹性势能 (2)①可以结合受力情况和做功情况来辅助判定机械能的变化情况。例如，本题中b为受力平衡的点，则在ab之间，重力和弹力的合力方向向下，力做正功，人具有的动能增大，在bc之间重力和弹力的合力方向向上，力做负功，人具有的动能减小，在b点人的速度最大，动能最大。 ②从效果上说，若力与运动的方向相反，则该力对物体做负功，产生的效果是使物体的速度变小；若力与运动的方向相同，则该力对物体做正功，产生的效果是使物体的速度变大。 ③该题的分析方法适用于蹦床，踏板跳水、撑竿跳高、弹簧在竖直方向被下落的小球压缩等情形。 $$