第15课时　功、功率　机械能及其转化课件2025年中考物理一轮复习（河北专版）

第二单元　力学 第15课时　功、功率　机械能及其转化 教材梳理　夯实基础 考向探究　培养能力 真题回顾　把握考向 实验突破　提升素养 考点一 功 定义 　如果一个力作用在物体上,物体在　　　　　　移动了一段距离,就说这个力对物体做了功  理解 公式 　W=　　　　,变形公式　　　　　、　　　　　  力的方向上 Fs F= s= 教材梳理　夯实基础 返回目录 2 1. (2024秦皇岛一调)投掷实心球是河北省中考体测项目之一。如图15-1所示情景中,人对实心球做功的是 (　　) 基础配练 图15-1 A.②④　　　 B.①③ C.①④　　　 D.②③ B 教材梳理　夯实基础 返回目录 考点二 功率 定义 　功与做功所用时间的比值 理解 　功率是表示做功　　　　的物理量。功率的大小与做功的多少和所用时间两个因素有关,功率大,说明做功　　　　,但做功不一定多  公式 　P=　　　　,变形公式　　　　,　　　　  拓展 快慢 快 W=Pt t= Fv 教材梳理　夯实基础 返回目录 2. 如图15-2所示是某商场的自动扶梯,扶梯的部分几何尺寸如图所示,质量为40 kg的小华站在扶梯上从商场一楼到二楼,已知扶梯以1 m/s的速度匀速上行,则扶梯对他做的功是　　　　J,对他做功的功率是　　　　W。(g取10 N/kg)  基础配练 图15-2 1200 240 教材梳理　夯实基础 返回目录 考点三 动能和势能 项目 动能 势能 重力势能 弹性势能 定义 　物体由于            而具有的能  　物体由于受到重力并处在一定　　　　时所具有的能  　物体由于发生 　　　　形变而具有的能  影响 因素 　与物体的　　　和 　　　　有关。质量越大、运动速度越大,它的动能就越           　取决于物体的　　　和被举高的　　　　。质量越大、被举高的高度越高,重力势能就越　　　　  　同一物体的弹性形变越大,具有的弹性势能就越 　　　  运动 高度 弹性 质量 速度 大 质量 高度 大 大 教材梳理　夯实基础 返回目录 考点四 机械能及其转化 机械能 　动能、重力势能和弹性势能统称为机械能 动能和 势能相 互转化 　如果只有动能和势能的相互转化,尽管动能、势能的大小会变化,但机械能的总和保持　　　　,或者说机械能　　　　。  　[注意]现实生活中,由于存在各种摩擦,机械能是不守恒的 不变 守恒 教材梳理　夯实基础 返回目录 3. 当大规模的林区发生虫灾时,政府常调动直升机在灾区上空喷洒生物农药,当直升机在某一高度水平匀速喷洒农药的过程中,直升机的能量变化是动能 　　　　、重力势能　　　　、机械能　　　　。(均选填“增大” “减小”或“不变”)  基础配练 减小 减小 减小 教材梳理　夯实基础 返回目录 例 1 小李两次用力拉同一木块,使木块在同一水平桌面上匀速滑动,木块两次运动的s-t图像如图15-3所示,则下列说法中正确的是 (　　) A.木块第一次受到的拉力较大 B.相同时间内,第一次拉力做的功较少 C.第一次拉力对木块做功的功率较大 D.第二次木块的动能较大 考向一 功和功率的比较 C 图15-3 考向探究　培养能力 返回目录 9 变式 1　(2024沧州二模改编)用弹簧测力计在同一木板上拉同一木块,使它先后在水平面和斜面上均以速度v做匀速直线运动,如图15-4所示。已知水平面上拉力与斜面上拉力之比为5∶9,则下列说法不正确的是 (　　) 图15-4 A.相同时间内,甲、乙两次拉力对木块做功之比为5∶9 B.甲、乙两次拉力做功的功率之比为5∶9 C.甲中的木块受到的摩擦力比乙中的木块受到的摩擦力大 D.相同时间内,甲、乙两次克服摩擦力做功相等 D 考向探究　培养能力 返回目录 例 2 中考体育测试跳绳的项目中,质量为50 kg的某同学在1 min内跳了180次,每次跳的高度大约为5 cm,整个过程中,她克服重力做功约为 　　　　J,克服重力做功的功率约为　　　　W。(g取10 N/kg)  考向二 功和功率的计算 4500 75 考向探究　培养能力 返回目录 例 3 (2024河北模拟)小明每天骑自行车去上学,自行车净重为200 N,车轮与地面接触的总面积为100 cm2,小明从家到学校在平直的公路上做直线运动,其v-t 图像如图15-5所示,自行车在前100 s内行驶了330 m,速度达到了6 m/s,自行车在行驶过程中所受阻力为自行车总重的0.05,小明的体重是500 N。求: (1)小明在前100 s内骑车的平均速度。 (2)小明骑自行车时,车对地面的压强。 (3)在100 s后,小明骑车的功率。 图15-5 解: (1)小明在前100 s内骑车的平均速度: v==3.3 m/s。 考向探究　培养能力 返回目录 例 3 (2024河北模拟)小明每天骑自行车去上学,自行车净重为200 N,车轮与地面接触的总面积为100 cm2,小明从家到学校在平直的公路上做直线运动,其v-t 图像如图15-5所示,自行车在前100 s内行驶了330 m,速度达到了6 m/s,自行车在行驶过程中所受阻力为自行车总重的0.05,小明的体重是500 N。求: (2)小明骑自行车时,车对地面的压强。 图15-5 (2)小明骑自行车时,车对地面的压力: F=G总=G车+G入=200 N+500 N=700 N, 车对水平地面的压强:p==7×104 Pa。 考向探究　培养能力 返回目录 例 3 (2024河北模拟)小明每天骑自行车去上学,自行车净重为200 N,车轮与地面接触的总面积为100 cm2,小明从家到学校在平直的公路上做直线运动,其v-t 图像如图15-5所示,自行车在前100 s内行驶了330 m,速度达到了6 m/s,自行车在行驶过程中所受阻力为自行车总重的0.05,小明的体重是500 N。求: (3)在100 s后,小明骑车的功率。 图15-5 (3)由图像可知在100 s后,小明骑车做匀速直线运动, 速度为6 m/s,自行车受到的阻力: f=0.05G总=0.05×700 N=35 N, 自行车做匀速直线运动,小明给自行车的动力与自行车 受到的阻力为一对平衡力,大小相等,则小明骑车的功率: P=F'v'=fv'=35 N×6 m/s=210 W。 考向探究　培养能力 返回目录 变式 2　(2024河北模拟)快递业务服务提升了生活质量,为了提高快递配送效率,可使用如图15-6所示的物流机器人完成快速智能配送。若空载时该物流机器人的重力为6×103 N,轮胎与地面的总接触面积为0.2 m2,当该物流机器人完成所有配送任务后返回服务站时,在某平直道路上匀速行驶了4×103 m,用时1.2×103 s,已知机器人匀速行驶时,牵引力为120 N, g 取10 N/kg。求: (1)机器人对水平路面的压强。 (2)机器人匀速行驶时牵引力所做的功。 (3)机器人匀速行驶时牵引力的功率。 图15-6 考向探究　培养能力 返回目录 解:(1)机器人对水平路面的压力: F压=G=6×103 N, 机器人对水平路面的压强: p==3×104 Pa。 考向探究　培养能力 返回目录 变式 2　(2024河北模拟)快递业务服务提升了生活质量,为了提高快递配送效率,可使用如图15-6所示的物流机器人完成快速智能配送。若空载时该物流机器人的重力为6×103 N,轮胎与地面的总接触面积为0.2 m2,当该物流机器人完成所有配送任务后返回服务站时,在某平直道路上匀速行驶了4×103 m,用时1.2×103 s,已知机器人匀速行驶时,牵引力为120 N, g 取10 N/kg。求: (2)机器人匀速行驶时牵引力所做的功。 图15-6 (2)机器人匀速行驶时牵引力所做的功: W=Fs=120 N×4×103 m=4.8×105 J。 考向探究　培养能力 返回目录 变式 2　(2024河北模拟)快递业务服务提升了生活质量,为了提高快递配送效率,可使用如图15-6所示的物流机器人完成快速智能配送。若空载时该物流机器人的重力为6×103 N,轮胎与地面的总接触面积为0.2 m2,当该物流机器人完成所有配送任务后返回服务站时,在某平直道路上匀速行驶了4×103 m,用时1.2×103 s,已知机器人匀速行驶时,牵引力为120 N, g 取10 N/kg。求: (3)机器人匀速行驶时牵引力的功率。 图15-6 (3)机器人匀速行驶时牵引力的功率: P==400 W。 考向探究　培养能力 返回目录 例 4 (2024河北模拟)2022年2月27日,我国长征八号遥二运载火箭以“1箭22星”方式,在西昌卫星发射中心文昌航天发射场成功将22颗卫星发射升空,创造了中国单次发射卫星数量最多的纪录。如图15-7所示,在发射过程中,卫星随火箭加速上升,则此时卫星的 (　　) A.动能不变,重力势能增大,机械能增大 B.动能和重力势能都增大,机械能增大 C.动能减小,重力势能增大,机械能不变 D.动能和重力势能都增大,机械能不变 考向三 动能、势能、机械能及其转化 图15-7 B 考向探究　培养能力 返回目录 例 5 (2024邯郸一模)如图15-8所示的单摆,小球从A点静止释放,经过最低点B 到达C点后返回。在摆动过程中,若不考虑空气阻力,小球在A点的机械能　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)在B点的机械能;从A点摆动到C点的过程中,小球的机械能如何转化?            　　 　　　  　 。 小球摆动到B点时,若受到 的力突然全部消失,小球将做　　　　　　运动。  图15-8 等于 从A点摆动到B点的过程中,小球的重力势能转化为动能,从B点摆动到C点的过程中,小球的动能转化为重力势能 匀速直线 考向探究　培养能力 返回目录 变式 3　(2024河北模拟)同学们在体育课上进行实心球投掷训练,如图15-9所示,B→C→D表示实心球离开手之后的运动轨迹。下列说法正确的是 (　　) A.实心球到达最高点C时,动能为零 B.实心球从B→C→D过程中,没有力对它做功 C.实心球从B→C过程中,动能减小,重力势能 增大 D.无论是否考虑空气阻力,实心球在空中运动时机械能守恒 图15-9 C 考向探究　培养能力 返回目录 例 6 教材图片改编 如图15-10所示,捻动滚摆的轴使它升高后释放,可以观察到滚摆沿着悬线上下运动,由于滚摆受到阻力的原因,每次能上升到的最大高度逐渐减小。下列说法正确的是 (　　) A.滚摆在下降时重力势能一部分转化为动能 B.每次能上升到的最大高度逐渐减小是因为有一部分能量 消失了 C.滚摆到达最低点即将上升时,假如一切外力消失,它将静止 D.由于滚摆受到阻力,上下运动过程中它的动能一直在减小 图15-10 A 考向探究　培养能力 返回目录 变式 4　(2024沧州模拟)足球是同学们喜爱的运动。如图15-11甲所示是某球员传球后足球在空中飞行的一段运动轨迹,图乙是该足球落地后弹跳的过程。关于以上两过程,下列说法正确的是 (　　) A.图甲中足球在A点的重力势能大于在B点的重力势能 B.图甲中足球移动至B点时,不受任何外力,处于静止状态 C.图乙中C、F两点为同一高度,该足球在这两点的机械能相等 D.图乙中足球从最高点D 至最低点E 的 过程中,重力势能转化为动能和内能 图15-11 D 考向探究　培养能力 返回目录 例 7 如图15-12甲所示,小球从弹簧上方一定高度处由静止开始下落,从a处开始接触弹簧,压缩至c 处时弹簧最短。小球的速度v和弹簧被压缩的长度Δl 之间的关系如图乙所示。不计空气阻力,则从a至c 处的过程中,小球 (　　) A.重力势能先减小后增大 B.减少的机械能转化为弹簧的弹性 势能 C.所受重力始终大于弹簧的弹力 D.速度一直减小 图15-12 B 考向探究　培养能力 返回目录 变式 5　如图15-13所示为蹦极运动的简化示意图,弹性绳一端系在运动员双脚上,另一端固定在跳台O点。运动员由静止开始自由下落,A点处弹性绳正好处于原长;B点处运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等;C点处是运动员到达的最低点。(整个过程忽略空气阻力,弹性绳的自重不计) 图15-13 考向探究　培养能力 返回目录 (1)从O点到A点的过程中,运动员的机械能　　　　 (选填“增大”“减小” “不变”或“先增大后减小”)。  (2)从A点到C点的过程中,弹性绳的弹性势能　　　　;运动员的动能           　　　　 　。(均选填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”)  图15-13 不变 增大 先增 大后减小 考向探究　培养能力 返回目录 变式 6　如图15-14所示是蹦床运动员表演的情景,运动员从最低点到达最高点的过程中,不计空气阻力,运动员的动能和重力势能的变化情况分别是 (　　) A.动能减小,重力势能增大,运动员的机械能守恒 B.动能增大,重力势能减小,运动员的机械能守恒 C.动能先增大后减小,重力势能增大,运动员的机械能 不守恒 D.动能先减小后增大,重力势能减小,运动员的机械能 不守恒 图15-14 C 考向探究　培养能力 返回目录 例 1 如图15-15所示是某学习小组“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图,其中mA=mB<mC,hA=hC>hB。 B 图15-15 (1)实验中,探究的动能是指　　　　(填字母)。  A.小球在斜面上的动能 B.小球撞击木块时的动能 C.小球撞击木块后的动能 D.木块被小球撞击时的动能 突破一 探究物体的动能跟哪些因素有关　 实验突破　提升素养 返回目录 (2)实验中,通过观察　　　　　　　　　　　　　　 来判断小球的动能大小。  (3)甲、丙两次实验中,让质量不同的小球从斜面的同一高度滚下,目的是使两球到达水平面时有相同的　　　　。  (4)对比　　 　　两次实验,可以研究物体的动能与速度的关系。  (5)甲、乙两次实验中,木块滑行过程中克服摩擦力做功分别为W1和W2,则W1　　　　(选填“>”“=”或“<”)W2。  图15-15 木块被小球撞击后滑动的距离 速度 甲、乙 > 实验突破　提升素养 返回目录 (6)本实验中水平面若是绝对光滑的,则该实验　　　　(选填“能”或“不能”)进行,原因是　 。  (7)实验交流过程中,同学们联想到高速公路上的交通标志牌,汽车在行驶过程中,不允许超过最大限制速度。从物理角度来看,这样做的目的是限制汽车的　 。  图15-15 不能 木块将做匀速直线运动 动能大小 实验突破　提升素养 返回目录 [新考法](8)得出正确的实验结论后,有同学用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放,撞击同一木块,如图15-16所示,观察到木块被撞击后移动的情况是　　　　。(铁球滚动时所受摩擦力忽略不计)  A.质量大的铁球将木块推动的距离较远 B.质量不同的铁球将木块推动的距离相同 C.质量小的铁球将木块推动的距离较远 图15-16 B 实验突破　提升素养 返回目录 例 2 热爱劳动的津津,在家学做天津特色菜“贴饽饽熬鱼”时,一个饮料瓶不小心落到了松软的玉米面团上,在面团上留下较深的痕迹。于是他灵机一动,利用玉米面团和装有水的饮料瓶,依次做了如图15-17所示的实验,对如下两个问题进行了探究。 突破二 探究物体的重力势能跟哪些因素有关 图15-17 实验突破　提升素养 返回目录 问题一:压力的作用效果跟哪些因素有关? 问题二:重力势能大小跟哪些因素有关? (1)做实验①②③是为了探究　　　 　(选填“问题一”或“问题二”)。  (2)利用实验④⑤可探究重力势能大小与　　　　是否有关。  图15-17 问题一 质量 实验突破　提升素养 返回目录 (3)《民法典》中规定“禁止从建筑物中抛掷物品”,生活中更要杜绝“高空抛物”这种严重危害公共安全的行为。“高空抛物”危害性大的原因,可通过分析实验⑤⑥得出的结论来解释,请你写出该结论:              　。 图15-17 质量相同的物体, 位置越高,重力势能越大 实验突破　提升素养 返回目录 考点一 机械能及其转化 (5年4考) 1.(2024河北19题2分)2024年5月7日,河北省首条低空无人机物流运输航线试航成功。图15-18为正在运输货物的无人机,下列说法正确的是 (　　) A.无人机上升过程中,货物的重力势能可能减小 B.无人机水平匀速飞行时,货物的机械能保持不变 C.无人机在某一高度悬停时,货物的机械能一定为零 D.无人机下降过程中,货物的动能一定增大 B 图15-18 真题回顾　把握考向 返回目录 2.(2022河北19题2分)2022年5月14日,一架国产C919大飞机(如图15-19所示)从浦东机场起飞,经过三个多小时的飞行后安全降落,这标志着即将交付的首架C919大飞机首飞试验成功。下列说法正确的是 (　　) A.飞机在升空过程中,飞行员的重力势能逐渐增大 B.飞机从起飞到安全降落的整个过程中,飞行员的 动能一直保持不变 C.飞机从起飞到安全降落的整个过程中,飞机的机 械能一直保持不变 D.飞机降落后,在水平跑道上滑行过程中,飞机的动能转化为重力势能 图15-19 A 真题回顾　把握考向 返回目录 3.(2021河北24题3分)如图15-20所示是撑竿跳高的情景,根据撑竿跳高所涉及的物理知识,回答下列问题: (1)问题:运动员对竿的力的作用效果是什么? 回答:　 。  (2)请从机械能角度提出一个问题并回答。 问题:　 ?  回答:　 。    图15-20 使竿发生形变 被压弯的竿具有什么能 弹性势能(答案合理即可) 真题回顾　把握考向 返回目录 4.(2020河北25题3分)蹦极是一种运动游戏。图15-21中A点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置,B点是游戏者所能到达的最低点。当游戏者离开跳台向A点运动的过程中(忽略空气阻力),其重力势能逐渐转化为　　　　能;游戏者从A点到B点的过程中,弹性绳具有的　　　 　能逐渐增加;到达B点时游戏者受到的弹力大于重力,所以游戏者在B点时　　　　(选填“是”或“不是”)处于平衡状态。  图15-21 动 弹性势 不是 真题回顾　把握考向 返回目录 5.(2024河北21题改编3分)在一次社会实践活动中,小明用一辆小车运送货物时,先后经过同一平直路面上的甲、乙、丙三个地点,如图15-22所示为运动路径示意图。小明先用水平推力F把装有货物的小车从甲匀速推到乙,用时为t1;在乙停车卸货用时为t2;再用水平推力将空车从乙匀速推到丙,用时为t3;两次推力做功之比为2∶1。下列说法正确的是 (　　) A.小明全程的平均速度为 B.从乙到丙的过程中,小明的水平推力为 C.从乙到丙的过程中,小明推力做功的功率为 D.若把空车从丙沿原路匀速推回到甲,推力做功为F(s1+s2) 考点二 功、功率的相关计算 (5年2考) 图15-22 C 真题回顾　把握考向 返回目录 6.(2023河北37题6分)一辆四轮家庭轿车的部分数据如下表所示。一次旅行时,司机驾驶该汽车沿一平直公路持续行驶至A市的过程中,先后通过如图15-23所示的甲、乙、丙三个标志牌,牌上的地址和数字表示从该标志牌处沿这一公路到达牌上地址的路程。途经甲时开始计时,到达乙时恰好用时25 min,从乙运动到丙的过程中,仪表盘显示汽车一直以108 km/h的速度匀速行驶。g取10 N/kg。　 汽车(包括人员及物品)总质量/kg 2000 停放时每个轮胎与地面的接触面积/cm2 250 汽油的热值/(J·L-1) 3.6×107 汽油机效率 25% 图15-23 (1)求这辆汽车(包括人员及物品)停放在水平地面上时对地面的压强。 (2)求汽车从标志牌甲运动到丙这一过程中的平均速度。 (3)通过仪表盘显示的数据可知,从标志牌乙运动到丙的过程中,汽车消耗0.7 L汽油,求这一过程中牵引力做功的功率。(设汽油完全燃烧) 真题回顾　把握考向 返回目录 解:(1)汽车对水平地面的压力: F=G=mg=2000 kg×10 N/kg=2×104 N, 汽车与地面的总接触面积: S=4S0=4×250×10-4 m2=0.1 m2, 对地面的压强: p==2×105 Pa。 真题回顾　把握考向 返回目录 6.(2023河北37题6分)一辆四轮家庭轿车的部分数据如下表所示。一次旅行时,司机驾驶该汽车沿一平直公路持续行驶至A市的过程中,先后通过如图15-23所示的甲、乙、丙三个标志牌,牌上的地址和数字表示从该标志牌处沿这一公路到达牌上地址的路程。途经甲时开始计时,到达乙时恰好用时25 min,从乙运动到丙的过程中,仪表盘显示汽车一直以108 km/h的速度匀速行驶。g取10 N/kg。　 (2)求汽车从标志牌甲运动到丙这一过程中的平均速度。 汽车(包括人员及物品)总质量/kg 2000 停放时每个轮胎与地面的接触面积/cm2 250 汽油的热值/(J·L-1) 3.6×107 汽油机效率 25% 图15-23 真题回顾　把握考向 返回目录 (2)从甲到丙行驶的距离: s=47 km-2 km=45 km=4.5×104 m, 从乙到丙行驶的时间: t2= h=5 min=300 s, 从甲到丙行驶的时间: t=t1+t2=25 min+5 min=30 min=1800 s, 则从甲到丙的平均速度: v==25 m/s。 真题回顾　把握考向 返回目录 6.(2023河北37题6分)一辆四轮家庭轿车的部分数据如下表所示。一次旅行时,司机驾驶该汽车沿一平直公路持续行驶至A市的过程中,先后通过如图15-23所示的甲、乙、丙三个标志牌,牌上的地址和数字表示从该标志牌处沿这一公路到达牌上地址的路程。途经甲时开始计时,到达乙时恰好用时25 min,从乙运动到丙的过程中,仪表盘显示汽车一直以108 km/h的速度匀速行驶。g取10 N/kg。　 (3)通过仪表盘显示的数据可知,从标志牌乙运动到丙的过程中,汽车消耗0.7 L汽油,求这一过程中牵引力做功的功率。(设汽油完全燃烧) 汽车(包括人员及物品)总质量/kg 2000 停放时每个轮胎与地面的接触面积/cm2 250 汽油的热值/(J·L-1) 3.6×107 汽油机效率 25% 图15-23 真题回顾　把握考向 返回目录 (3)完全燃烧0.7 L汽油放出的热量: Q=qV=3.6×107 J/L×0.7 L=2.52×107 J, 牵引力做的功: W=ηQ=25%×2.52×107 J=6.3×106 J, 则牵引力做功的功率: P==2.1×104 W。 真题回顾　把握考向 返回目录 1.(2024沧州模拟)2022年4月16日上午9点56分中国载人航天飞船神舟十三号返回舱在东风着陆场完美着陆。返回舱在空中加速下落时的能量变化情况正确的是 (　　) A.动能转化为重力势能,动能减小 B.机械能一定守恒 C.重力势能转化为动能,动能增加 D.无能量的转化,重力势能和动能不变 · 中考预测 C 真题回顾　把握考向 返回目录 2.科学推理 (2024石家庄质检)篮球从A点抛出,飞过最高点C到达D点过程中,被频闪照相机以每隔0.02 s曝光一次的形式记录下来,如图15-24所示,球从B点到D点用时　　　　s,球的机械能　　　　(选填“不变”“变小”或“变大”);球从B到C克服重力做功的平均功率与从C到D重力做功的平均功率之比为　　　　。  图15-24 0.14 变小 4∶3 真题回顾　把握考向 返回目录 $$