第13讲　功和机械能.课件2025年四川省中考物理一轮复习

第十三讲　功和机械能 第一篇　考点梳理•过教材 目录 CONTENTS 考点思维导图 考点梳理过关 中考真题再现 常考重难突破 教材实验拓展 返回目录 上一页 下一页 功（5年1考） 做功的两个 必要因素 ①有作用在物体上的 ⁠。 ②物体在 ⁠上有移动的距离 功的计算 功等于 与 ⁠的乘 积，表达式： ⁠ 功的单位 焦耳，符号为 ，1 J＝1 N·m 力　 力的方向　 力　 物体在力的方向上移动距离　 W＝Fs　 J　 返回目录 上一页 下一页 三种不做功的情况 ①不劳无功：物体没有受到力的作用，但由于 ⁠ 通过了一段距离。例如踢出去的足球在空中运动，脚对 球不做功。 ②不动无功：物体受到力的作用，但保持 ⁠状 态，即没有移动距离。例如“推而不动”“搬而未起”。 ③垂直无功：物体受到力的作用，也移动了一段距离， 但移动方向与力的方向 。例如手提物体沿水平 方向移动 惯性　 静止　 垂直　 返回目录 上一页 下一页 1. 如图所示的情境中，对物体不做功的是（　C　） C （八下P63、64图11.1－2、3、4改编） A. 图甲：推车向前运动 B. 图乙：将重物从地面拉到高处 C. 图丙：用力搬石头，没有搬动 D. 图丁：挺举杠铃的过程 返回目录 上一页 下一页 2. 如图7.1－4所示，小强用100N的力斜向上拉着总重为500N的小车， 使小车在水平路面上匀速前进10m用时10s。下列说法中正确的是 （　C　） C （八下P4图7.1－4） A. 这一过程中地面对小车的摩擦力一定是100N B. 这一过程中100N的拉力对小车做的功一定是1 000J C. 这一过程中小车的速度为1m/s D. 这一过程中小车对地面的压力一定等于500N 返回目录 上一页 下一页 功率（5年1考） 定义 在物理学中，把 与 ⁠之比叫作功 率。它是表示物体 ⁠的物理量 公式及 推导 P＝ 。若物体在力F的作用下以速度v匀速运动，由 W＝Fs得，P＝＝＝ ⁠ 单位 基本单位是 ，符号是 ；工程技术上还常用千瓦，符号是 。单位之间的换算关系：1W＝ 1J/s，1kW＝ ⁠W 【提示】一个力做功的多少由功率和时间两个因素决定，功率大的做 功不一定多，做功多的功率也不一定大 功　 做功所用时间　 做功快慢　 　 Fv　 瓦特　 W　 kW　 103　 返回目录 上一页 下一页 3. 小丽同学和爷爷同时从一楼出发，爬到约10m高的四楼，小丽用时 50s，爷爷用时60s，爷爷的质量比小丽大，g取10N/kg。下列说法正确 的是（　B　） A. 小丽做的功约为500J B. 小丽做功的功率约为100W C. 小丽做功的功率比爷爷做功的功率大 D. 小丽和爷爷爬楼梯时，两人都没有做功 B 返回目录 上一页 下一页 动能和势能 1. 能量 定义 物体能够对外 ，我们就说这个物体具有 能量，简称能 单位 焦耳，符号是 ⁠ 功与能量 的关系 一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大 做功　 J　 返回目录 上一页 下一页 2. 动能和势能 动 能 定义 物体由于 而具有的能，叫作动能 影响 因素 质量相同的物体，运动的 越大，它的动能越大；运动速度相同的物体， 越大，它的动能越大（Ek＝mv2） 重力 势能 定义 物体由于受到重力并处在一定 而具有的能，叫作重力势能 影响 因素 物体的 越大， 越高，它具有的重力势能 就 （Ep＝mgh） 弹 性 势 能 定义 物体由于 而具有的能，叫作弹性势能 影响 因素 同种材料的物体的 越大，它具有的弹性势 能 ⁠ 运动　 速度　 质量　 高度　 质量　 高度　 越大　 发生弹性形变　 弹性形变　 越大　 返回目录 上一页 下一页 4. 在高速公路上，对不同车型设定不一样的最高行驶速度，如图11.3 －3所示。这是因为不同的车型，当行驶速度一样时，其具有的 ⁠ 越大，动能越大，因此不同的车型限速不一样。 质量 （八下P68图11.3－3） 返回目录 上一页 下一页 5. 运动员拉弓射箭的示意图如图11.3－6所示，下列说法中正确的是 （　D　） D （八下P69图11.3－6改编） A. 放在张紧了的弓上的箭，具有弹性势能 B. 箭离弦时，弓的弹性势能转化为弓的动能 C. 箭在水平飞行时，箭的动能转化为重力势能 D. 弓拉得越弯，弓的弹性势能越大 返回目录 上一页 下一页 机械能及其转化（5年4考） 1. 机械能 、 和弹性势能统称为机械能。 动能　 重力势能　 返回目录 上一页 下一页 2. 机械能的相互转化及守恒 转 化 规律 减少的能量转化为增加的能量 人造地球卫星的能量转化 ①近地点→远地点： 能转化为 能。 ②远地点→近地点： 能转化为 能 守 恒 如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总和保持 ，或 者说机械能是守恒的 动　 重力势　 重力势　 动　 不变　 【提示】①如果描述中有“在光滑斜面上自由滑动”表示没有能量损 失——机械能守恒。②“在斜面上匀速下滑”表示有阻力，有能量损 失——机械能不守恒 返回目录 上一页 下一页 6. 蹦床运动是奥运会比赛项目。运动员比赛开始前直立在蹦床中央， 比赛开始时快速下蹲并立即恢复直立被蹦床弹起，离开蹦床时一直保 持直立状态，到达最高点后下落到接触蹦床时又快速下蹲并立即恢复 直立，再次被蹦床弹起，达到更高点（如图11.4－1）。忽略空气阻 力，下列说法正确的是（　C　） A. 在整个过程中，运动员机械能守恒 B. 在整个过程中，运动员机械能一直在增加 C. 从离开蹦床到下落接触蹦床的过程中，运动员 机械能守恒 D. 从下落接触蹦床到离开蹦床的过程中，运动员 机械能守恒 C （八下P71图11.4－1） 返回目录 上一页 下一页 7. 如图11.4－3所示，先用绳子把一个铁锁悬挂起来，然后把铁锁拉到 自己的鼻子附近，稳定后由静止释放，保持头不动，铁锁向前摆后又 摆回来，直到最后停下。下列说法正确的是（　C　） C （八下P72图11.4－3改编） A. 铁锁摆回后能碰到鼻子 B. 铁锁的机械能始终不变 C. 铁锁第一次摆动到最低点时，动能最大 D. 铁锁下降过程中，重力势能全部转化为动能 返回目录 上一页 下一页 8. 人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行。如图11.4－6所示，离地球最 近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点。已知卫星在运行过程中机 械能保持不变，当卫星从远地点向近地点运动过程中，势能 ⁠ （选填“增大”或“减小”，下同），速度 ⁠。 减小　 增大　 （八下P73图11.4－6改编） 返回目录 上一页 下一页 9. 如图11.4－2所示，捻动滚摆的轴使它升高后释放，可以观察到滚摆 沿着悬线向下运动，此过程中，它的 能减小， ⁠能增 大。滚摆到最低点后又上升，每次上升的高度逐渐减小，这说明滚摆 具有的机械能 （选填“减小”“增大”或“不变”）。 重力势　 动　 减小　 （八下P71图11.4－2甲） 返回目录 上一页 下一页 1. [2024·凉山州·2分]北京时间2024年4月21日7时45分，我国在西昌卫星 发射中心使用长征二号丁运载火箭，成功将遥感四十二号02星发射升空 （如图），卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。下列关于 发射过程中描述正确的是（　B　） A. 火箭上升过程中，02星的质量变小 B. 火箭上升过程中，02星相对于地面是运动的 C. 火箭升空的原理与喷气式飞机升空原理相同 D. 火箭加速升空过程中机械能不变 B （1题图） 1 2 3 4 5 返回目录 上一页 下一页 2. [2023·凉山州·2分]如图所示，从A点沿水平桌面自由滚落的小球运动 轨迹如虚线所示，C、F两处等高，D为球与水平地面的接触点。不计空 气阻力，下列说法不．正．确．的是（　A　） （2题图） A A. 小球在C点的机械能等于在F点的机械能 B. 小球在C点的动能大于在F点的动能 C. 小球从E点到F点的过程中，机械能不变 D. 小球从D点离开地面到达E点的过程中， 动能转化为重力势能 1 2 3 4 5 返回目录 上一页 下一页 3. [2022·凉山州·2分]如图所示，小明在做模拟“蹦极”的小实验，一根 橡皮筋一端系一个小球，另一端固定在A点。B点是橡皮筋不系小球自然 下垂时下端所在的位置，C点是小球从A点自由释放后所能达到的最低 点。不考虑空气阻力，关于小球从A点到C点运动过程，下列的说法中 正确的是（　A　） A. 小球从A点下落到B点的过程中，重力势能转化为动能 B. 小球从A点下落到B点的过程中，受到重力和弹力的作用 C. 小球从B点下落到C点的过程中，速度一直减小 D. 小球在B点时受到平衡力的作用 A （3题图） 1 2 3 4 5 返回目录 上一页 下一页 4. [2021·凉山州·2分]如图所示，将同一小球按照不同方向从离地面相同 高度的相同位置两次抛出，初速度大小相等，小球第一次落地速度为 v1，小球第二次落地速度为v2。不计空气阻力，比较v1和v2的大小，正确 的是（　A　） （4题图） A. v1＝v2 B. v1＜v2 C. v1＞v2 D. 无法比较 A 1 2 3 4 5 返回目录 上一页 下一页 5. [2024·自贡·2分]如图所示，物体A在水平拉力F的作用下，沿水平面 以0.2m/s的速度匀速运动了5s，弹簧测力计的示数为8N（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（　B　） A. 1.6W B. 3.2W C. 8W D. 16W B 1 2 3 4 5 返回目录 上一页 下一页 功和功率的理解 2023年5月23日中午，我国13名科考队员成功登顶珠穆朗玛 峰，巍巍珠峰再次见证历史！在他们从山脚下到峰顶的过程中，体重 （含装备）越大的队员一定（　A　） A. 做功越多 B. 功率越大 C. 做功越快 D. 功率越小 A 返回目录 上一页 下一页 [2024·连云港改编]如图所示，一个人先后两次用同样的时间、 同样大小的力，将不同质量的物体在不同的水平面上分别移动相同的距 离。该力在此过程中所做功的大小分别为W1、W2，功率的大小分别为 P1、P2，下列关于它们之间的大小关系说法正确的是（　C　） A. W1＜W2，P1＜P2 B. W1＞W2，P1＞P2 C. W1＝W2，P1＝P2 D. W1＜W2，P1＞P2 C 返回目录 上一页 下一页 功和功率的相关计算 [2024·南充]如图所示，木板B置于水平地面上，物块A叠放于B 上。水平拉力F1＝70N，F2＝50N，B静止在地面，A沿木板B以10cm/s的 速度向右匀速滑动，则拉力F2的功率为 W，地面对木板B的摩擦力 为 N。 5　 20　 返回目录 上一页 下一页 [2024·云南]AI机器人逐渐改变了我们的生活，我国自主研发的 某款人形机器人身高为1.65m，质量为55kg。某次测试中该机器人用 100N竖直向上的力将箱子在2s内匀速抬高1m。已知g取10N/kg，求： （1）机器人所受的重力； （2）2s内机器人对箱子所做的功； （3）2s内机器人对箱子做功的功率。 返回目录 上一页 下一页 （3）2s内机器人对箱子做功的功率 P＝＝＝50W。 解：（1）机器人所受的重力 G＝mg＝55kg×10N/kg＝550N。 （2）2s内机器人对箱子所做的功 W＝Fs＝Fh＝100N×1m＝100J。 返回目录 上一页 下一页 关于浮力做功问题 如图所示，棱长L1＝1m的薄壁正方体容器A放置在水平地面 上，顶部有小孔C与空气相通，棱长L2＝0.2m的正方体木块B静止在容 器A底面。通过细管D缓慢向容器A内注水，直到注满容器A，木块B上浮 过程中上下表面始终水平，木块B与容器A底面和顶部都没有紧密接触。 已知ρ水＝1.0×103kg/m3，ρ木＝0.5×103kg/m3，g取10N/kg，则整个过 程，浮力对木块所做的功为 J。 32　 【方法点拨】对物体进行受力分析，找到浮力大小，找准物体在浮 力的方向运动的距离。物体开始上浮之前受到的浮力对其不做功。 返回目录 上一页 下一页 机械能及其转化 [2024·武汉]如图所示，将一个小球用细线悬挂起来，让小球从 A点静止释放，小球会在A、C两点之间来回摆动，最终静止下来。下列 说法正确的是（　C　） C A. 小球从A点摆动到B点，动能转化为重力势能 B. 小球能从B点摆动到C点，是由于受到惯性 C. 小球每次经过B点，其动能都比上一次小 D. 小球最终静止在A点 返回目录 上一页 下一页 [2024·大庆]神舟十八号载人飞船于2024年4月25日，在酒泉卫 星发射中心发射成功。中国国旗随神舟十八号载人飞船搭载进入中国空 间站，由神舟十八号航天员乘组与神舟十七号航天员乘组进行了太空传 递和在轨展示。在飞船加速上升的过程中，若不考虑其质量的变化，下 列分析正确的是（　C　） A. 重力势能增加，动能不变 B. 重力势能减少，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 C 返回目录 上一页 下一页 [2024·成都]2023年7月28日，第31届世界大学生夏季运动会在 成都隆重开幕。我国运动健儿在跳高比赛中的场景如图，关于跳高运动 员的能量变化，下列结论正确的是（　C　） A. 助跑过程中，动能保持不变 B. 助跑过程中，机械能总量保持不变 C. 起跳后的上升过程中，重力势能增大 D. 越过横杆后的下降过程中，动能保持不变 C （例8图） 返回目录 上一页 下一页 体育课上小唐同学进行传接排球训练，他将球斜向上抛出，球 的运动轨迹如图所示。a、b、c、d为轨迹上的点，其中a、c两点高度相 同，不计空气阻力，则球在a点的机械能 （选填“大于”“小 于”或“等于”）d点机械能；a、b、c、d四点中，球在 ⁠点的重力 势能最大。 （例9图） 等于　 b　 返回目录 上一页 下一页 如图甲所示，小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上 并压缩弹簧。从小球刚接触弹簧到弹簧被压缩至最短的过程中，得到小 球的速度v和弹簧被压缩的长度Δl之间的关系图像如图乙所示，其中b点 为曲线最高点。不计空气阻力，弹簧在整个过程中始终发生弹性形变， 则小球（　C　） C A. 动能一直增大 B. 在b点时重力小于弹力 C. 受到的弹力不断增大 D. 机械能不变 返回目录 上一页 下一页 探究动能大小的影响因素 超凡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】 （1）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　 返回目录 上一页 下一页 【进行实验】 （2）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，碰到水平面上的木块，将木块撞 出一段距离。木块被撞击得越远，说明金属球到达水平面时的动能就 越 ⁠。 大　 【分析论证】 （3）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】 （4）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 返回目录 上一页 下一页 （2）如果水平面光滑，则 （选填“能”或“不能”）完 成本实验。 （3）学习牛顿第一定律时，也用到了斜面。让同一小车从同一斜 面的同一高度由静止滑下，在三种不同的表面上滑行的距离不同（如 表），小车在这三种表面上滑行的过程中克服摩擦力做功 （选 填“相等”或“不相等”）。 表面 毛巾 棉布 木板 摩擦力 最大 较大 最小 小车运动距离 最近 较远 最远 不能　 相等　 【实验拓展】 （1）该实验是通过观察 ⁠来比较金属 球动能的大小。木块被撞击后移动的距离越大，表明撞击它的物体 ⁠ 越大，运用了 法的思想。 木块被撞击后移动的距离　 动能 转换　 返回目录 上一页 下一页 　　（4）在探究金属球动能与质量的关系时，有同学提议可以在 水平桌面上将同一根弹簧压缩相同的程度，分别弹出质量不同的金属球 （设金属球在运动过程中所受的摩擦力不计）去撞击木块（如图丁所 示），该方案 （选填“可行”或“不可行”），理由 是： ⁠ ⁠ ⁠。 不可行　 弹簧的弹性势能转换成金属球的动能，金属球的动能与其质量和 速度都有关，由于弹簧压缩后的弹性势能不变，则金属球的动能不变， 改变金属球质量，其速度也会发生改变，所以该方案存在两个变量　 返回目录 上一页 下一页 探究重力势能大小的影响因素 小明同学在“探究重力势能的大小与哪些因素有关”的实验时 提出了如下猜想： 猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关； 猜想二：物体的重力势能与物体所在高度有关。 返回目录 上一页 下一页 实验序号 重物质量m/g 重物距桌面高度h/cm 桌腿陷入沙子的深度d/cm ① 20 20 1.9 ② 20 30 2.9 ③ 20 40 3.8 ④ 30 20 2.9 ⑤ 40 20 3.8 （1）实验中通过比较 ⁠来判断物体重力势 能的大小。 桌腿陷入沙子的深度　 为了验证上述猜想，他计划利用轻质小桌、沙子、质量不同的重物 和刻度尺进行实验。如图甲所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上， 把重物从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌 腿陷入沙子的深度。按上述方案进行实验，其实验数据如表所示： 返回目录 上一页 下一页 （2）为了验证猜想一，需选择表中 （填序号）三组实 验数据进行分析。 （3）分析表中①②③三组实验数据，可得出的结论： ⁠ ⁠。 ①④⑤　 质量相同 的物体，高度越高，其重力势能越大　 实验序号 重物质量m/g 重物距桌面高度h/cm 桌腿陷入沙子的深度d/cm ① 20 20 1.9 ② 20 30 2.9 ③ 20 40 3.8 ④ 30 20 2.9 ⑤ 40 20 3.8 返回目录 上一页 下一页 （4）完成以上实验探究后，小明同学又进行了两次实验来探究动 能大小与质量的关系，小球从同一高度由静止开始释放时的场景如图 乙、丙所示，木板固定在水平面上。该实验中小球的动能由 ⁠ 转化而来；实验中错误的操作是 ⁠。 重力势能 两次实验中未保持木块初始位置相同 返回目录 上一页 下一页 探究弹性势能大小的影响因素 小苏同学所在的物理兴趣小组准备探究“弹簧弹性势能的大小 与什么因素有关”。他们猜想：弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量、 弹簧螺纹圈直径、弹簧的材料等因素有关。他们的实验装置如图所示， 把弹簧放在水平面上，其左端固定在墙上，AO等于弹簧原长，水平面O 点左侧光滑，右侧粗糙。将物体M从O点压缩弹簧到P点，然后由静止释 放，当物体M运动到O点与弹簧分开，最终运动到Q点静止，请补充完 成他们的探究过程。 返回目录 上一页 下一页 （1）弹簧弹性势能的大小是通过 来反映的。 （2）探究弹簧弹性势能与弹簧长度变化量的关系，应该选用 ⁠ （选填“相同”或“不同”）弹簧进行实验，并先后改变 ⁠ 之间的距离，测出 之间的距离，重复实验，测量多组数据并记录。 物体M运动的距离　 相同 AP（或OP） OQ　 （3）小苏的实验小组经过多次实验得出了结论。在上面的实验 中，他们运用到了 和 两种物理思想方法。 转换法　 控制变量法　 返回目录 上一页 下一页 谢谢观看 $$