14 第十一讲 功和机械能-【全程夺冠中考】2025年春物理听课讲义PPT

第十一讲 功和机械能 中考突破•物理 1 01 02 03 04 05 知识结构框图 教材知识再现 考点归类剖析 实验突破 自主选练 2 01 知识结构框图 3 第十一讲 功和机械能 返回目录 4 02 教材知识再现 5 1 功 1.做功的两个必要因素：一是作用在物体上的____，二是在这个力的方向上 移动的______，二者缺一不可。 2.概念：功等于力与物体在力的方向上移动的距离的______。 力 距离 乘积 第十一讲 功和机械能 返回目录 6 3.计算公式： ____。 4.单位：______， 。 【提示】（1）物体受到力且移动距离不一定做功，只有受到的力和移动的 距离在同一方向上时，此力对物体才做功。 （2）常考功的估测 ①从地上拿起一个鸡蛋并举过头顶大约做功 。 ②将地面上的物理课本捡起放到课桌上，人对课本做的功约为 。 焦耳 第十一讲 功和机械能 返回目录 7 2 功率 1.定义：功与______________之比。 2.意义：表示做功______的物理量。 做功所用时间 快慢 第十一讲 功和机械能 返回目录 8 3.公式：_______。 4.单位及其换算：功率的单位是____，________ 。 【提示】（1）功与功率没有必然的联系，做功多，功率不一定大；但做功 快，功率一定大。 （2）常考功率的估测 ①中学生跳绳的功率约为 。 ②优秀运动员短时间运动的功率约为 。 ③小轿车的功率为数十千瓦至数百千瓦。 瓦 第十一讲 功和机械能 返回目录 9 3 机械能 能量 物体能够对外做功，表示物体具有能量 机 械 能 动能 概念 物体由于运动而具有的能 影响因素 ______、______ 重力 势能 概念 在地球表面附近，物体由于受到重力并处在 一定______所具有的能 影响因素 ______、______ 弹性 势能 概念 物体由于发生弹性形变而具有的能 影响因素 物体发生__________的程度 速度 质量 高度 质量 位置 弹性形变 第十一讲 功和机械能 返回目录 10 能量 物体能够对外做功，表示物体具有能量 机 械 能 转化 动能与重力势 能的转化 上升阶段，动能转化为重力势能，下降阶段 相反 动能与弹性势 能的转化 形变阶段，动能转化为弹性势能；复原阶 段，弹性势能转化为动能 机械能守恒 如果只有动能和势能相互转化，机械能的总 和__________ 水能和风能的利用 水力、风力发电站将水和风的______能转化 为______ 保持不变 机械 电能 续表 第十一讲 功和机械能 返回目录 11 03 考点归类剖析 12 1 功 考向1 判断力对物体是否做功 例1 [2024北京模拟] 如图所示为某人推着购物车 在水平地面上匀速运动的情境。下列关于做功的 判断中正确的是( ) C A.地面的支持力对购物车做了功 B.重力对购物车做了功 C.人的推力对购物车做了功 D.购物车对地面的压力对购物车做了功 第十一讲 功和机械能 返回目录 13 【方法技巧】力不做功的三种情况 第十一讲 功和机械能 返回目录 14 变式跟进1 [2024长沙模拟] 2024年6月2日，嫦娥 六号着陆器和上升器组合体成功着陆在月球南极 背面。如图所示，在降落制动过程中，组合体减 速下降，组合体的机械能______（选填“变小”“不 变”或“变大”），月球表面的“重力”对组合体 _______（选填“做功”或“不做功”）。 变小 做功 第十一讲 功和机械能 返回目录 考向2 功的大小 例2 [2024怀化模拟] 小华同学用 的水平推力，作用于放在水平地面上 重的物体上，使其做匀速直线运动。若该物体在内移动 ，重力 做的功为___，小华做的功是_____，小华做功的功率是____ 。 0 100 10 第十一讲 功和机械能 返回目录 16 变式跟进2 [2024乐山] 如图所示，某 次比赛中，运动员推着冰壶从 点运 动到达 点时轻轻松手，随后冰壶 沿冰道运动停在 点。若运动员 对冰壶的水平推力为 ，冰壶运动中 受到水平方向的阻力大小恒定为 。 C A.推力对冰壶做功为 B.推力对冰壶做功为 C.冰壶克服阻力做功为 D.冰壶克服阻力做功为 从点到 点冰壶沿直线运动，此过程中( ) 第十一讲 功和机械能 返回目录 17 2 功率 考向1 功率的估算 例3 [2024福建模拟] ［教材图片改编］如图，小明某次从 教学楼的一楼爬到四楼，用时 ，他这次爬楼的功率值 最接近( ) B A. B. C. D. 第十一讲 功和机械能 返回目录 18 变式跟进3 [2024北京模拟] 如图所示，质量为 的小红同学在做仰卧起 坐运动。若她上半身的质量为全身质量的五分之三，她在 中内做了50 个仰卧起坐，每次上半身重心上升的距离均为，则她在 内克服重 力做的总功和相应的功率 约为( ) A A. B. C. D. 第十一讲 功和机械能 返回目录 19 考向2 功率的计算 例4 [2024永州模拟] 一辆质量为的汽车，以 的速度在一水平地面 上匀速行驶，发动机的功率为 ，求： （1）汽车的重力； 解：汽车的质量： ，汽车的重力： ； （2）汽车行驶 的时间内，发动机做的功； 解：发动机做的功： ； 第十一讲 功和机械能 返回目录 20 （3）汽车在行驶过程中受到的阻力。 解：由 可得，汽车受到的牵引力： ， 汽车做匀速直线运动，受到的阻力与牵引力平衡，大小相等，即 。 第十一讲 功和机械能 返回目录 21 变式跟进4 [2022湖南模拟] 一辆汽车在平直公路上以 的速度匀速行 驶了，汽车所受阻力为 ，求： （1）汽车所受的牵引力； 解：因为汽车做匀速直线运动，处于平衡状态，即汽车所受的牵引力和阻 力是一对平衡力，由二力平衡条件可知，阻力和牵引力大小相等，即 ； 第十一讲 功和机械能 返回目录 22 （2）汽车发动机的功率； 解：汽车的速度为，由 得发动机的 功率： ； （3）汽车发动机所做的功。 解：由 得汽车发动机所做的功： 。 第十一讲 功和机械能 返回目录 23 3 机械能及其转化 考向1 动能和势能的影响因素 例5 [2024湘西州模拟] 2023年10月26日，搭载神舟十七号载人飞船的长征 二号 遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。在“神舟十七号”加速 升空的过程中，下列说法中正确的是( ) A A.重力势能增大，动能增大 B.重力势能增大，动能减小 C.重力势能减小，动能增大 D.重力势能减小，动能减小 第十一讲 功和机械能 返回目录 24 变式跟进5 [2024长沙模拟] 如图是潮 汐发电站的示意图，当涨潮的时候 处比 处水的重力势能____，涨潮和 落潮的时候都可以把海水的重力势能 大 动 转化为水流的____能，从而带动水轮机发电。 第十一讲 功和机械能 返回目录 25 考向2 机械能及其转化 例6 [2024长沙模拟] 2024年6月2日6时23分，嫦 娥六号探测器成功着陆月球南极背面，成为全球 首个能进行月背着陆并取壤的探测器，代表着中 国在航天发展事业上的重大突破。如图所示，着 陆过程中的探测器（不考虑质量的变化）逐步降 低高度，减小速度，探测器在此下降过程中 ( ) D A.动能减小，动能转化为重力势能 B.动能增大，重力势能转化为动能 C.动能增大，机械能变大 D.动能减小，机械能减小 第十一讲 功和机械能 返回目录 26 【方法技巧】机械能及其转化 （1）判断能量之间的转化，关键是分析物体的质量、速度、高度或形 变程度如何变化，具体如下： 一般情况，减小的某种形式的能转化为增加的另一种形式的能。 第十一讲 功和机械能 返回目录 27 （2）有其他形式的能量参与时，机械能不守恒，如火箭发射时，高温 高压燃气做功，内能转化为机械能，使机械能增大；汽车匀速下坡，重力 势能转化为内能，动能不变，机械能变小。 变式跟进6 [2024长沙模拟] 如图所示是足球比赛中某球员传球后足球在空 中飞行一段距离后又落地后弹跳的过程，下列说法中正确的是( ) A A.在点的重力势能比 点大 B.点移动到 点的过程中动能转化为重力势能 C.足球在 点时的动能等于零 D.在运动过程中，足球机械能守恒 第十一讲 功和机械能 返回目录 28 04 实验突破 29 1 探究影响动能大小的因素 1.实验方法 （1）转换法：把物体动能的大小转换为被推动物体移动距离的大小。 （2）控制变量法：动能大小与物体的质量、速度两个因素有关。在探 究动能大小与物体速度的关系时，应该控制物体的质量不变，让小球从不 同高度下滑，从而使其到达水平面时的速度不同；在探究动能大小与物体 质量的关系时，应让质量不同的小球从同一高度下滑。 第十一讲 功和机械能 返回目录 30 2.能量转化：小球从斜面释放运动到水平面的过程中，重力势能转化为 动能；两物体碰撞后在水平面上运动一段距离停下来的过程中，动能转化 为内能。 3.实验结论：物体的动能大小与物体的质量和速度大小有关，质量相同 时，速度越大，动能越大；速度相同时，质量越大，动能越大。 4.注意事项： （1）把物体放在不同的高度，是为了让物体到达水平面时获得不同的 速度，所以描述结论时，不能说高度，要说速度；（2）研究的是从斜面上 滑下的小球的动能，不是被推动的物体的动能。 第十一讲 功和机械能 返回目录 31 5.结合牛顿第一定律的内容对该实验现象进行描述和判断。若本实验中 水平面绝对光滑，则该实验将不能达到实验目的，原因是木块将在光滑水 平面上做匀速直线运动。 第十一讲 功和机械能 返回目录 32 1.【实验方法】控制变量法。 2.【实验器材】斜面、质量不同的铁球两个、小木块。 3.【实验设计】 （1）探究动能与物体速度的关系。 思路：先用一个铁球，通过改变铁球在斜面上的高度，控制铁球在水 平面上的______不同，比较小木块运动距离的远近。 （2）探究动能与物体质量的关系。 思路：再让不同质量的铁球从斜面的______高度滚下，控制铁球在水 平面上的______不变，只改变质量，比较小木块运动距离的远近。 速度 同一 速度 第十一讲 功和机械能 返回目录 33 4.问题探究 （1）在实验中，铁球的动能大小是如何显示的？ 提示：在同一个平面上，木块被撞得越远，铁球的动能越大，运用了 转换法。 （2）在实验中为什么让不同的铁球从同一个位置释放？ 提示：目的是控制不同的铁球在撞击木块时的速度相同。 【注意】（1）铁球动能的大小是通过比较铁球做功的多少——木块被 铁球推动的距离得出的。 （2）探究过程中通过控制铁球在斜面上的高度来控制速度。 第十一讲 功和机械能 返回目录 34 例7 [2024长沙模拟] 在“探究物体的动能 大小与哪些因素有关”的实验中，小明用 质量不同的两个钢球和 的质量大于 ，分别从不同的高度和 ，观 察木块被撞击后移动的距离，实验过程如 图所示。 （1）如图甲所示，该实验中所探究物体 的动能是指______的动能； 钢球 第十一讲 功和机械能 返回目录 35 （2）若水平面绝对光滑，本实验将______（选填“能”或“不能”）达到探究目的； 不能 （3）小明根据图甲、丙得出结论：物体的动能大小与质量有关，你认为他 的探究过程是否正确？为什么？_____________________________________ _______。 不正确，没有控制钢球到达水平面时的速度相同 第十一讲 功和机械能 返回目录 36 变式跟进7 [2023湖南] 小明通过下面的实验，研究“动能的大小与物体运动 的速度有关”的问题。质量相同的小球，从斜面上不同高度处自由滚下，小 球到达水平面时的速度是______（选填“相同”或“不同”）的。 不同 第十一讲 功和机械能 返回目录 37 实验一 将小球从斜面顶端自由滚下（图甲），观察到木块被撞出了一 段距离。 实验二 将小球从斜面中间自由滚下（图乙），观察到木块被撞出的距 离比实验1的距离____（选填“短”“长”或“相等”）。 由上述实验现象，我们可以得出结论：同一物体，__________，动能 越大。 短 速度越大 第十一讲 功和机械能 返回目录 38 实验三 将小球从一光滑斜槽轨道 点自由滚下（图丙），依次 经过、两点到达点（忽略空气阻力），设、两点的机械能分别为 和，则___（选填“ ”“”或“ ”）。当小球从 点运动到达最高点 时，假设小球所受的外力全部消失，则小球将___。 A.沿 轨迹运动 B.沿 轨迹运动 C.沿 轨迹运动 D.保持静止 A 第十一讲 功和机械能 返回目录 39 2 探究重力势能的大小与什么因素有关 1.实验方法：控制变量法和转换法。 2.实验结论：物体的重力势能大小与物体的质量和位置有关，质量相同 时，位置越高，重力势能越大；位置相同时，质量越大，重力势能越大。 3.能量转化：物体在下落过程中，重力势能转化为动能，最后转化为内能。 第十一讲 功和机械能 返回目录 40 1.【实验设计原理】重力势能的大小和其做功的能力大小是相同的。实 验中我们比较其做功的多少即可确定重力势能的多少。我们可以用重锤向 下打击铁钉进入木头的深度来确定其做功的多少。 2.【实验步骤】 （1）重锤质量不变的情况下，从不同高度自由下落，打击正下方的铁 钉，测量铁钉进入木头的深度 ； （2）从同一高度自由释放不同质量的重锤，打击正下方的铁钉，测量 铁钉进入木头的深度 。 第十一讲 功和机械能 返回目录 41 3.【结论】物体的重力势能和物体的质量有关（正比），和物体所在的 高度有关（正比）。 例8 [2024厦门模拟] 利用如图甲所示实验装置，探 究重力势能的大小与物体质量和高度的关系。 （1）静止释放铁球，记录铁球速度减为0时弹簧的 长度。铁球重力势能的大小可以用被压缩后弹簧的 小 长度来反映，长度越长，则说明铁球的重力势能越____。 第十一讲 功和机械能 返回目录 42 （2）如图甲，将同一铁球先后从不同高度、 处由静止释放，弹簧被压 缩后的长度分别为、 ，可以得到结论：____________________________ ______。 质量相同，高度越低，重力势能越小 （3）利用水流推动水轮机转动，水轮机就可以带动发电机，将水能转化为 电能。分析图乙所示的水坝，水轮机安装在___位置较为合理（选填“ ”或“ ”）。请你分析一下建造大型水力发电站的地方应该具备哪些条件 （写出两条） ________；②______________。 水量大 地势高度差大 第十一讲 功和机械能 返回目录 43 变式跟进8 [2024上海模拟] 如图所示是研究重 力势能的大小与哪些因素有关的实验装置。某 小组同学每次都让重锤从高处由静止自由下落 砸到铁钉上，他们观察到不同情况下，铁钉进 入泡沫塑料的深度不同，深度越大，表明重锤 对铁钉做的功越多，即重锤具有的重力势能越 大。他们用表示重锤的质量， 表示重锤升起 的高度， 表示铁钉进入泡沫塑料的深度，并将 实验数据详细记录在下面的表格中。 第十一讲 功和机械能 返回目录 44 实验序号 重锤质量 重锤升起高度 铁钉进入泡沫塑料深度 1 0.1 0.6 0.024 2 0.1 0.9 0.030 3 0.2 0.3 0.024 4 0.2 0.6 0.035 5 0.3 0.3 0.030 6 0.3 0.4 0.035 （1）分析比较实验序号1与2（或3与4或5与6）的数据及观察到的现象，可 得出的初步结论是_________________________________________________ _________。 在质量相同的情况下，举得越高的物体，具有的重力势能就越大 第十一讲 功和机械能 返回目录 45 （2）分析比较实验序号________________的数据及观察到的现象，可得出 的初步结论：当物体所处的高度相同时，物体的质量越大，具有的重力势 能就越大。 1与4（或3与5） （3）进一步综合分析表中的数据并归纳得出结论： ①分析比较实验序号1与3、2与5或4与6中的实验数据，可得出的结论 是_______________________________________________________________ _________________。 ②分析比较实验序号1与3、2与5和4与6中的实验数据，可得出的结论： _________________________________________________________________ ___。 物体的质量与举起的高度的乘积相等时，物体具有相同的重力势能，对铁钉做的功也相同 物体的质量与举起的高度的乘积越大，具有的重力势能越大，做的功也越多 第十一讲 功和机械能 返回目录 46 05 自主选练 见配套《自主 选练本》 47 48 $$