专题十　功和机械能（课件）2025年安徽省中考物理一轮复习

第一部分　教材知识梳理 专题十　功和机械能 功 力 方向 乘积 W＝Fs J × √ √ 功率 越短 越多 快慢 之比 W kW 103 √ × √ 动能和势能 运动 高度 弹性形变 质量 速度 质量 越高 弹性形变 转化 × × × 机械能及其转化 动能 弹性势能 不变 保持不变 机械 机械 电 图甲 人对报 纸箱施加了力，并且在力的方向上通 过了一段距离 列车 在速度相同时，物体的质量越大，它具有 的动能就越大 增大 减小 减小 弹性势 小球 动 大于 大于 重力势 动 动 重力势 相互转化 判断物体是否做功 B 功和功率的简单计算 7.2×103 800 5.76×106 1.6×104 24 0 400 40 B D 机械能的转化与守恒 D B 探究动能的大小与哪些因素有关 越大 转换 控制变量 物体被推动的距离远近 被推动距离越远 不同 同一 同一 被推动的距离 相同 同一 不同 被推动的距离 使小球到达水平面的速度相同 重力势 动 内 动 内 守恒 不能，因为物体将做匀速直线运动，不能比较距离关系 摩擦力 质量 速度 木块移动的距离 钢球 甲、乙 ＞ D 将斜面换成斜槽 t1 ＜ 错误 没有控制钢球到达水平面时的速度相同 粗糙 动能大小 谢谢观看！ 1．做功的两个必要因素 (1)作用在物体上的_____。 (2)物体在这个力的______上移动的距离。 2．概念：功等于力与物体在力的方向上移动的距离的______。 3．功的计算 (1)公式：________。 (2)注意 做功的过程实质上是能量转化的过程。计算做功多少时，要注意三个“同一”性：即力与物体移动的距离在方向上必须一致、力与物体移动的距离必须对应于同一物体和同一段时间。 4．国际单位：焦耳，符号：_____。 几种常见的没有做功的情况(如图所示) (1)缺力无功：物体靠惯性通过了一段距离，此情况有距离无力。 (2)缺距离无功：有力作用在物体上，但物体没有移动距离。 (3)垂直无功：有力作用在物体上，物体也移动了一段距离，但力的方向与物体移动方向垂直。 (1)只要有力作用在物体上，这个力就对该物体做了功(　 　) (2)功的单位是焦耳(　 　) (3)把两个鸡蛋举高1 m，做功约1 J(　 　) 1．比较做功快慢的方法 (1)做功相同比时间，时间______，做功越快。 (2)时间相同比做功，做功______，做功越快。 2．意义：表示做功的______。 3．概念：功与做功所用时间______。 4．公式：_______。 P＝ 5．单位 (1)国际单位：_____。 (2)常用单位：______。 (3)换算：1 kW＝______W。 6．生活中常见的功率：中学生跳绳的功率约为60 W；优秀运动员在百米赛跑中的功率约为1 000 W。 (1)功率是表示物体做功快慢的物理量(　 　) (2)物体做的功越多，功率越大(　 　) (3)功率大的机械，做功一定快(　 　) 项目 动能 势能 重力势能 弹性势能 区 别 定义 物体由于______而具有的能 物体由于受到重力并处在一定______时而具有的能 物体由于发生________而具有的能 决定 因素 物体的______越大，运动的______越大，它的动能越大 物体的______越大，位置______，它具有的重力势能就越大 物体的________越大，它具有的弹性势能就越大 联系 动能和势能在一定条件下可以相互______ (1)具有能量的物体一定正在做功(　 　) (2)物体的质量越大，动能就越大(　 　) (3)高处的物体具有的重力势能一定比低处的物体具有的重力势能大(　 　) 1．机械能 (1)定义：______、重力势能和________的统称。 (2)转化：动能和势能可以相互转化。 (3)守恒：如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和______，如果不计空气阻力，小球在摆动的过程中机械能________。 判断物体具有什么形式的机械能及不同形式的机械能是如何转化时，关键要分析物体的速度、高度及形变程度如何变化。具体转化过程如下： 2．水能和风能 (1)能量：流动的水和风具有大量的______能。 (2)利用：发电，即将水能和风能具有的______能转化为_____能。 教材图片 知识点解读 北师大八下P106图9－28 1.如图甲、乙所示，是人把报纸箱从地面搬起来和搬着报纸箱行走的情景，______(选填“图甲”或“ 图乙”)情景中的人对报纸箱做了功，原因是______ __________________________________ _________________________________。 沪粤九上P16图11－24 2.如图所示，列车和小汽车以相同速度行驶，______(选填“列车”或 “小汽车”)的动能大，原因是_______________________________________ ___________________________________________。 沪科八全P210图10－46 3.如图所示是小朋友玩蹦蹦杆的情景，蹦蹦杆由地面弹起，在空中升高的过程中，小朋友的重力势能______，小朋友的动能______；弹簧的弹性势能______。 4.如图，利用橡皮筋、木片及瓶盖，制作一个抛掷乒乓球的装置。如果把橡皮筋拉得紧一点，则橡皮筋具有的_______能就越大，手指松开后，小球被抛得更远，在此过程中是橡皮筋的弹性势能转化为______的_____能。 人教八下P65图11.2－1 5.如图所示，大人和小孩(大人比小孩重)同时从一楼爬到二楼，在此过程中大人做的功______小孩做的功；两人在同时完成爬楼，大人做功的功率______小孩的功率(均选填“等于”“大于”或“小于”)。 人教八下P71图11.4－2 6.如图所示，小球从A点运动到B点的过程是_______能转化为_____能；从B点运动到C点的过程是_____能转化为_______能，由此说明了机械能可以________。 判断物体的做功情况 1．如图所示的情景中，人对物体做功的是(　 　) 　 A. 脱手后的冰壶在冰面上滑行 B．人推着小车在水平路面上匀速前进 　 C．举重运动员举着杠铃不动 D．小静背着书包在等车 明确作用在物体上的力F和物体在力的方向上通过的距离s，则可用功的公式W＝Fs计算出功的大小；若已知做这些功所用的时间t，则可利用P＝＝Fv计算出功率。注意在计算时各物理量要换算成统一单位。＝计算出功率；若已知物体在力作用下运动速度，则也可用P＝ 2．【母题】一辆质量为1.6 t的汽车以72 km/h的速度在水平公路上沿直线匀速行驶了6 min，行驶时所受阻力为自重的0.05。则此过程中：(g取10 N/kg) (1)汽车行驶的路程为_________m。 (2)汽车受到的牵引力为_______N。 (3)汽车牵引力所做的功为__________J。 (4)汽车牵引力做功的功率为_________W。 2－1.【物体运动】物理课上，喜欢动手的小明帮助老师搬运实验器材，器材所受的重力为20 N，距离讲台的水平距离OM＝1.2 m，距离讲台面的竖直高度ON＝0.8 m，如图所示。小明先用4 s的时间在M点将器材匀速竖直搬起0.8 m，再匀速直线运动5 s到达讲台的N点。小明水平移动器材时，速度大小为______cm/s，对器材做的功_____ J。 解析：小明水平移动器材时，速度大小为v＝＝0.24 m/s；小明水平移动器材，说明在力的方向上没有移动的距离，所以没有对实验器材做功，故对实验器材做功为0 J。＝ 2－2.【斜面物体】(2023·黑龙江绥化)如图，斜面长L＝5 m，高h＝2 m。小华用平行于斜面向上的拉力F，用10 s 将重为150 N的物体从斜面底端匀速拉到斜面顶端，物体沿斜面匀速向上运动时所受摩擦阻力恒为20 N。则拉力所做的功为_______J，拉力的功率为______W。 2－3.【滑轮】(2024·四川自贡)如图所示，物体A在水平拉力F的作用下，沿水平面以0.2 m/s的速度匀速运动了5 s，弹簧测力计的示数为8 N(不计滑轮和绳子的质量及它们之间的摩擦)，拉力F做功的功率为(　 　) A．1.6 W 　 　 B．3.2 W 　 　 C．8 W 　 　 D．16 W 2－4.【图象结合】物体在同一水平面上做匀速直线运动，当物体运动路程与时间的关系图象如图甲时，受到的水平推力为F1；当物体运动的速度与时间的关系图象如图乙时，受到的水平推力为F2。两次推力的功率分别为P1、P2。则F1∶F2和P1∶P2分别为(　 　) 　　　 A．3∶5　9∶25 　 　 B．3∶5　1∶1 C．3∶5　3∶5 　 　 D．1∶1　3∶5 解析：因为两次都是做匀速直线运动，根据二力平衡条件可知，推力都等于摩擦力，物体对接触面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，则物体所受的摩擦力不变，故受到的水平推力为F1＝F2，因此F1∶F2＝1∶1，由图象甲可知，第一次物体的速度大小为：v甲＝，故B正确。故选B。＝＝＝＝＝Fv可得，两次推力的功率之比：＝＝3 m/s，由v－t图象乙可知，第二次物体的速度大小为：v乙＝5 m/s，由P＝＝ 2－5.【实际应用】(2024·安徽蚌埠二模)在某次性能测试中，一款新型无人驾驶的电动汽车沿平直的公路匀速行驶，行驶过程中汽车受到的阻力为1 500 N，在180 s的测试时间内汽车匀速行驶了1 800 m。求： (1)汽车的平均速度； (2)牵引力做功的功率。 解：(1)汽车的平均速度v＝＝10 m/s； ＝ (2)由于汽车匀速行驶，所以汽车受到的牵引力等于阻力，即 F＝f＝1 500 N，此过程中汽车牵引力做的功W＝Fs＝1 500 N×1 800 m＝2.7×106 J；汽车牵引力做功的功率：P＝＝1.5×104 W。＝ 1．机械能之间的相互转化 在只有动能和势能相互转化时，相互转化情况如下： 解读：(1)一般而言，规定物体在“水平地面上”没有重力势能，即此时物体的重力势能为零。 (2)不考虑摩擦时，动能和势能总和不变，一种能量减少，另一种能量增加，减少的能量转化为增加的能量。 2．机械能守恒条件：只有动能和势能之间相互转化时，机械能守恒。若克服其他力做功，则机械能不守恒。 3．(2024·安徽滁州天长市三模)如图所示，孔明灯是一种古老的手工艺品，起初用于传递信息，后多用于祈福。现有一孔明灯缓缓升起，不考虑内部燃料质量减少，若升起的过程看成匀速直线运动，则该过程中该孔明灯的(　 　) A．重力势能不变 　 　 B．动能增大 C．机械能不变 　 　 D．机械能增大 4. (2024·安徽合肥二模)单摆是一种能够往复摆动的装置，类似于荡秋千。如图所示，将小球拉到A位置由静止释放，小球左右摆动，摆动幅度越来越小，最终停在O点。下列说法正确的是(　 　) A．从O点运动到B点，小球的重力势能转化为小球的动能 B．小球第一次到达O点时动能最大 C．等高点M、N处小球的动能一定相等 D．小球在A点和B点重力势能相等 解析：A.从O点运动到B点，小球的质量不变、高度变大、速度变小，所以重力势能增加，动能减少，小球的动能转化为小球的重力势能，故A错误；B.将小球拉到A位置由静止释放，小球左右摆动，摆动幅度越来越小，说明小球的机械能不断变小；从A点运动到O点，小球的重力势能转化为动能，从O点到B点，小球的动能转化为小球的重力势能，所以小球第一次到达O点时的速度最大，动能最大，故B正确；C.等高点M、N处小球的高度相等，重力势能相等，小球在N点的机械能与在M点的机械能不相等，所以等高点M、N处小球的动能一定不相等，故C错误；D.重力势能的大小与物体的质量和高度有关，而根据题中 的条件无法判断A点和B点高度的相对关系，所以无法比较小球在A点和B点的重力势能的大小，故D错误。故选B。 5．(2024·安徽安庆潜山市三模)如图所示是王老师上课时所做的“模拟蹦极”实验，不计空气阻力和弹性绳自重，其中A点是弹性绳原长时的位置，B点是弹性绳下端吊着小球静止时的位置，C点是小球下落的最低点，请从能量转化的角度解释“小球从A到C的过程中，小球的机械能一直变小”。 答：从A到C的过程中，小球的机械能不断转化为弹性绳的弹性势能，弹性绳的弹性势能增大，所以小球机械能不断减小。 【考查角度】 1．实验设计：从斜面上滚下的钢球A碰上木块B后，能将木块B撞出一段距离。在同样的平面上，木块B被撞得越远，表示钢球A的动能______。 2．实验方法：______法和________法。 (1)转换法：通过____________________来反映物体动能大小，物体_________________，动能越大。 (2)控制变量法 ①探究物体动能的大小与质量(超载)的关系：控制质量______的物体在______斜面的______高度由静止释放，观察物体_____________。 ②探究物体动能的大小与速度(限速)的关系：控制质量______的物体在______斜面的______高度由静止释放，观察物体________________。 3．小球从斜面同一高度由静止释放的目的：___________________________。 4．能量转化 (1)物体从斜面下滑：_______能转化为_____能和_____能； (2)水平面上的物体运动一段距离后停下：_____能转化为_____能； (3)若斜面光滑，物体从斜面下滑过程中机械能______。 5．当水平面绝对光滑时，能否完成实验探究？为什么？ 答：__________________________________________________________。 6．实验过程中，物体在水平面上移动的距离变化不明显的原因：木块较重，_______较大。 7．实验结论：物体的动能与物体的______和______有关，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，它的动能也越大。 【对点训练】 在探究物体的动能大小跟哪些因素有关的实验中，同学们设计了如图实验。实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平方向向右运动直至停止，其中h2＞h1(不考虑空气阻力)。 　　 　　 (1)实验中是通过观察________________来判断______(选填“钢球”或“木块”)的动能大小的；用来研究超速安全隐患时，我们应选择_______两图所示实验来进行比较。 (2)实验中钢球碰撞木块后继续向前运动一段距离，则开始时钢球的重力势能_____(选填“＞”“＜”或“＝”)木块克服摩擦力所做的功。 (3)若完成了图乙操作后，再做图丙所示的实验时，木块滑出了水平木板，如果仅对丙图所示的实验进行改进，下列措施中可行的是_____(填字母)； A．换质量更大的木块 B．降低钢球开始的高度 C．换质量大于2m2的钢球 D．换质量小于m2的钢球 (4)小明在实际操作的过程中，发现钢球从斜面上滚下时，运动的方向难控制，有时撞不到木块，有时撞歪了，请你为小明提供一种改进的实验方案：__________________。 (5)小明还利用丁图来研究动能和势能相互转化，图中两个相同的光滑弧形槽，一个为凸形，一个为凹形，A、B两个相同的钢球分别进入两弧形槽的速度都为v，运动到槽的末端速度也都为v，A小球通过凸形槽的时间为t1，B小球通过凹形槽的时间为t2，则时间较长的是_____(选填“t1”或“t2”)。 【拓展提升】 (6)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。 (7)小明认为由实验步骤乙和实验步骤丙可以判断动能大小与速度的关系，你认为该观点是______(选填“正确”或“错误”)的，理由是_________________________________________。 (8)本实验中水平面应该是相对______(选填“粗糙”或“光滑”)的。 (9)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________。 $$