2026年中考物理一轮复习课件-机械能 功和功率

机械能　功和功率 专题一 机械能 专题二 机械功 内容索引 实验探究与学科素养 专题三 功　率 专题一 机械能 返回 基础知识 一、动能 1.定义：物体由于 而具有的能量叫做动能。 2.影响动能大小的因素： 和 。物体的质量越大，动能 ；速度越大，动能也 。 梳理 运动 质量 速度 越大 越大 二、势能 1.重力势能 (1)定义：物体由于 而具有的能量叫做重力势能。 (2)影响重力势能大小的因素： 和 。物体的质量越大，位置越高，具有的重力势能 。 2.弹性势能 (1)定义：物体由于 而具有的能量叫做弹性势能。 (2)影响弹性势能大小的因素：物体的 程度。物体的弹性形变程度越大，弹性势能就 。 被举高 质量 高度 越大 发生弹性形变 形变 越大 三、动能和势能的转化 1.滚摆： (1)滚摆从最高点开始往下运动时，始点处 能最大， 能为“0”。 (2)开始向下运动中， 能开始转换为 能，动能渐趋增大，势能渐趋减小，机械能总和不变；到达最下端时，此刻 能最大。 势 动 势 动 动 (3)反方向的转换，滚摆不断上升过程中， 能转换为势能， 能渐趋增大，动能渐趋减小，到达了一个新的最高点时， 能最大， 能为“0”。 动 势 势 动 2.单摆：将摆锤拉高一定的高度后放手。摆锤在向下摆动的过程中_____ 转化为 ；在摆锤摆过中点后向上摆动的过程中 转化为 。 3.结论：大量事实表明，如果没有摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能总量保持不变。因为存在摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能的总量会减少，减少的机械能转化为摩擦产生的热能。 重力 势能 动能 动能 重力势能 四、机械能守恒 1.机械能：动能和势能之和。 2.机械能守恒的含义：在只有重力或弹力对物体做功的条件下(或者不受其他外力的作用下)，物体的动能和势能(包括重力势能和弹性势能)发生相互转化，但机械能的 保持不变。这个规律叫做机械能守恒定律。 总量 命题点1　识别动能、重力势能和弹性势能 1.电梯匀速上升过程中，电梯的(　　) A.动能保持不变 B.机械能保持不变 C.重力势能保持不变 D.动能转化为重力势能 解析　动能与质量和速度有关，质量越大，速度越大，动能越大； 重力势能与质量和高度有关，质量、高度越大，重力势能越大。 因为电梯匀速，因此动能不变； 又因为上升，所以重力势能增大； 机械能是重力势能和动能之和，因此机械能增大。 1 2 3 4 5 答案 解析 命题规律 探究 A 6 7 8 9 命题点2　动能大小跟质量、速度的定性关系；重力势能大小跟质量、 举高高度的定性关系 2.一个小石块从空中的某一高度，由静止开始竖直下落，若不计空气阻力，从小石块开始下落，到刚落到地面的过程中，小石块的重力势能Ep随着时间的变化图象可能是(　　) A. B. C. C. D. D. 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 解析　若不计空气阻力，从小石块开始下落，到刚落地的过程中，石块做加速运动，石块在相同时间内下降的高度越来越大，石块所处的高度减小得越来越快，石块的重力势能Ep减小得越来越快，符合这一规律的只有C图，而D图是石块的重力势能Ep随时间减小得越来越慢。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 命题点2　动能大小跟质量、速度的定性关系；重力势能大小跟质量、 举高高度的定性关系 2.一个小石块从空中的某一高度，由静止开始竖直下落，若不计空气阻力，从小石块开始下落，到刚落到地面的过程中，小石块的重力势能Ep随着时间的变化图象可能是(　　) A. B. C. C. D. D. 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 C 3.改革开放以来，我国的航天事业得到了空前的发展，并取得了举世瞩目的成就。如图所示，为我国“神舟号”飞船返回舱减速降落的情景。返回舱在此过程中(　　) A.动能减小，重力势能减小，机械能减小 B.动能增大，重力势能增大，机械能增大 C.动能不变，重力势能减小，机械能减小 D.动能减小，重力势能不变，机械能减小 解析　返回舱的速度减小，质量不变，动能减小； 高度减小，质量不变，重力势能减小； 机械能＝动能＋势能，故机械能减小。 答案 A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 解析 命题点3　弹性势能大小跟弹性形变的定性关系 4.将一支内有弹簧的圆珠笔向下按压(如图)，放手后笔会向上弹起一定高度。下列关于该过程中能量变化的叙述，其中正确的是(　　) A.向下按笔的过程中，弹簧的弹性势能减小 B.向下按笔的过程中，笔的重力势能增大 C.笔向上弹起的过程中，笔的重力势能增大 D.笔向上弹起的过程中，弹簧的弹性势能增大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 解析　向下按笔的过程中，弹簧的弹性形变程度变大，故其具有的弹性势能变大，故A错误； 由于重力势能与质量、高度有关，所以向下按笔的过程中，笔的高度减小，故其重力势能减小，故B错误； 笔向上弹起的过程中，笔的质量不变，高度增加，故笔的重力势能增大，故C正确； 笔向上弹起的过程中，弹簧形变程度变小，所以其弹性势能变小，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 解析 命题点3　弹性势能大小跟弹性形变的定性关系 4.将一支内有弹簧的圆珠笔向下按压(如图)，放手后笔会向上弹起一定高度。下列关于该过程中能量变化的叙述，其中正确的是(　　) A.向下按笔的过程中，弹簧的弹性势能减小 B.向下按笔的过程中，笔的重力势能增大 C.笔向上弹起的过程中，笔的重力势能增大 D.笔向上弹起的过程中，弹簧的弹性势能增大 C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 解析 5.用手将一重为G的铁球缓慢放在一弹簧上，放手后，铁球从A位置开始向下运动，到达B位置速度达到最大，到达C位置小球的速度变为零。已知AC间的高度差为h，则从A位置到C位置铁球的重力做功是　　　；在此过程中弹簧的弹性势能增加量为　　　。B位置到C位置的过程中铁球所受的重力　　　(选填“大于”、“小于”或“等于”)弹簧所施加的弹力。(整个过程中不计能量损耗) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 解析　(1)利用功的公式W＝Fs，得到铁球从A位置到C位置铁球的重力做功是W＝Gh； (2)功是能量转化的量度，从A位置到C位置铁球的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能，所以弹簧的弹性势能增加量为Gh； (3)小球在B位置速度达到最大，而到C位置小球的速度变为零，这个过程小球向下做减速运动，所以向上的弹力大于重力。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 5.用手将一重为G的铁球缓慢放在一弹簧上，放手后，铁球从A位置开始向下运动，到达B位置速度达到最大，到达C位置小球的速度变为零。已知AC间的高度差为h，则从A位置到C位置铁球的重力做功是　　　；在此过程中弹簧的弹性势能增加量为　　　。B位置到C位置的过程中铁球所受的重力　　　(选填“大于”、“小于”或“等于”)弹簧所施加的弹力。(整个过程中不计能量损耗) Gh Gh 小于 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 命题点4　动能和势能的相互转化 6.如图所示，将摆球从A点静止释放，摆球 在A、C两点间来回摆动，B为最低点，不计空气阻力， 下列说法正确的是(　　) A.从A点到B点，摆球动能增大，机械能增大 B.从B点到C点，摆球动能减小，机械能减小 C.摆球在摆动过程中所经各点的机械能均相等 D.摆球在B点的机械能最大，在A、C两点的机械能最小 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 解析　从A→B的过程中，金属小球的质量不变、高度减小、速度增大，所以重力势能减小，动能增大，在B点时动能最大、重力势能最小；在此过程中重力势能转化为动能，不计空气阻力，机械能守恒，故A错误。 从B→C的过程中，金属小球的质量不变、高度增大、速度减小，重力势能增大，动能减小，在C点动能最小、重力势能最大；在此过程中动能转化为重力势能，机械能守恒，故B错误。 不计空气阻力，小球会在AC间来回摆动，总机械能守恒，故C正确、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 命题点4　动能和势能的相互转化 6.如图所示，将摆球从A点静止释放，摆球 在A、C两点间来回摆动，B为最低点，不计空气阻力， 下列说法正确的是(　　) A.从A点到B点，摆球动能增大，机械能增大 B.从B点到C点，摆球动能减小，机械能减小 C.摆球在摆动过程中所经各点的机械能均相等 D.摆球在B点的机械能最大，在A、C两点的机械能最小 答案 解析 C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 7.如图所示是跳水运动员跳板跳水时的情景，跳板跳水运动有起跳、腾空、落水几个阶段，若不计空气阻力，从腾空到落水的过程中(　　) A.动能增加，机械能增加 B.重力势能减小，机械能减少 C.动能先减小后增大，机械能不变 D.重力势能先减少后增大，机械能不变 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 解析　运动员上升过程中质量不变，速度减小，动能减小，高度增大，重力势能增大，达到最高点动能为零； 在下降的过程中，质量不变，速度增大，高度减小，动能增大，重力势能减小； 在整个过程中，若不计空气阻力，机械能是守恒的，机械能不变。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 7.如图所示是跳水运动员跳板跳水时的情景，跳板跳水运动有起跳、腾空、落水几个阶段，若不计空气阻力，从腾空到落水的过程中(　　) A.动能增加，机械能增加 B.重力势能减小，机械能减少 C.动能先减小后增大，机械能不变 D.重力势能先减少后增大，机械能不变 答案 解析 C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 命题点5　机械能守恒 8.如图所示，一名运动员 投掷铅球的过程示意图。铅球在b点 离手，c点是铅球运动的最高点， 不计空气阻力，在a到d的整个过程中，下列说法不正确的是(　　) A.只有在a到b的过程中，运动员对铅球做了功 B.在b到d的过程中，铅球的机械能先增加后减少 C.在c到d的过程中，铅球的重力势能减少 D.在a到d的过程中，铅球的运动状态在不断的变化 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 解析　在a到b的过程中，铅球受到推力作用，且在推力方向上通过了距离，故运动员对铅球做了功，故A的说法正确； 因为不计空气阻力，在b到d的过程中，铅球的机械能不变，故B的说法错误； 在c到d的过程中，由于铅球的高度减小，故铅球的重力势能减小，故C的说法正确； 在a到d的过程中，铅球的运动方向和速度都不断变化，故铅球的运动状态在不断的变化，故D的说法正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 命题点5　机械能守恒 8.如图所示，一名运动员 投掷铅球的过程示意图。铅球在b点 离手，c点是铅球运动的最高点， 不计空气阻力，在a到d的整个过程中，下列说法不正确的是(　　) A.只有在a到b的过程中，运动员对铅球做了功 B.在b到d的过程中，铅球的机械能先增加后减少 C.在c到d的过程中，铅球的重力势能减少 D.在a到d的过程中，铅球的运动状态在不断的变化 答案 解析 B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 9.小球在没有空气阻力的情况下，沿无摩擦轨道运动。 (1)如图1所示，小球从A点静止释放，小球到达C点时速度是否为零？ 　　。 解析　小球从A点静止释放，由于不计空气阻力和摩擦，没有机械能的损失，所以小球到达C点时速度是0。 答案 解析 图1 是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 (2)将轨道BC段改为水平，如图2所示，小球仍从A点静止释放，小球经过M点时的机械能大于、小于还是等于其在A点的机械能？　　　　。以小球经过M点时为计时起点，大致画出小球在MN段运动的速度—时间图线。 等于 解析　据题目可知，由于不计空气阻力和摩擦，机械能是守恒的，所以小球经过M点时的机械能是等于其在A点的机械能；由于不计空气阻力和摩擦力，小球原来是运动的，所以小球在MN段做匀速直线运动，如右图。 图2 答案　见下图 返回 解析 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 专题二 机械功 返回 基础知识 1.物理上规定，一个物体在力的作用下，沿着 移动了一段距离，就说这个力对物体做了机械功，简称功。可见，做功的两个必要因素：一个是 ；二是 。 2.物理上定义：功等于作用在物体上的力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。功的公式是W＝ 。 3.功的单位：在国际单位制中，功的单位是 (简称“ ”)，符号是 ；1焦＝ 牛·米。 梳理 力的方向 作用在物体上的力 物体在力的方向上通过的距离 Fs 焦耳 焦 J 1 4.做功的实质：能量转化的过程，通过做功的形式将一种能量转化为其他形式的能量。所以，物体做了多少功，就有多少 发生了转化。能与功的单位一样，都是 。 特别提醒　在功的计算时，要注意： (1)必须判定这个力是否做功：物体有没有受到这个力的作用？在这个力的方向上物体有没有移动一段距离？ (2)计算时要注意力与距离在方向上的一致。 (3)要注意单位：F(牛顿)、s(米)。 能量 焦耳 命题点1　理解功的概念 1.据如图所示的几个情景，下列说法正确的是(　　) 1 2 3 答案 解析 命题规律 探究 . . A.女孩搬起一个箱子，女孩对箱子做了功 B.司机费了很大的力也未能推动汽车，但司机对汽车做了功 C.吊车吊着货物水平移动一段距离，吊车对货物做了功 D.足球被踢出后在草地上滚动的过程中，运动员对足球做了功 命题规律 探究 解析　女孩搬起一个箱子，女孩对箱子有力的作用，且沿力的方向运动了一段距离，所以女孩对箱子做了功，故A正确； 司机费了很大的力也未能推动汽车，虽然有力但没有距离，所以司机对汽车没有做功，故B错误； 吊车吊着货物水平移动一段距离，吊车对货物有向上的力，但向上并没有移动距离，所以吊车对货物没有做功，故C错误； 足球被踢出后在草地上能继续滚动是由于惯性，此过程中运动员对足球不再做功，故D错误。 1 2 3 答案 解析 命题规律 探究 . . 命题点1　理解功的概念 1.据如图所示的几个情景，下列说法正确的是(　　) A.女孩搬起一个箱子，女孩对箱子做了功 B.司机费了很大的力也未能推动汽车，但司机对汽车做了功 C.吊车吊着货物水平移动一段距离，吊车对货物做了功 D.足球被踢出后在草地上滚动的过程中，运动员对足球做了功 A 1 2 3 命题点2　运用功的公式进行简单计算 2.小强骑着电动自行车以5m/s的速度在水平路面上沿直线匀速行驶了200s，假设在此过程中电动自行车的牵引力为300N，求： (1)电动自行车行驶的路程是多少米？ 解　由v＝ 可得，电动自行车行驶的路程：s＝vt＝5m/s×200s＝1000m； 答：电动自行车行驶的路程是1000米； 解答 1 2 3 (2)牵引力做的功是多少焦耳？ 解　牵引力做的功：W＝Fs＝300N×1000m＝3×105J。 答：牵引力做的功是3×105J。 解答 1 2 3 命题点3　做功伴随能量的转化(或转移) 3.如图所示是一个传送带，A、B轮转动带动物体C向右上方匀速运动，物体C没有在皮带上发生滑动，皮带与轮之间不打滑，物体C的重力势能不断增加，这是因为(　　) A.重力做功的缘故 B.支持力做功的缘故 C.摩擦力做功的缘故 D.动能转化为势能的缘故 答案 解析 1 2 3 解析　货物随传送带一起匀速斜向上运动，受到重力、支持力和摩擦力的作用。如图所示，重力方向竖直向下，支持力垂直于传送带向上，因为物体C向右上方匀速运动，所以重力和支持力都不做功。物体运动方向与摩擦力方向一致，所以摩擦力对物体做功。物体C的重力势能不断增加，但物体做匀速运动，所以物体的动能不变，没有将动能转化为物体的重力势能。 1 2 3 命题点3　做功伴随能量的转化(或转移) 3.如图所示是一个传送带，A、B轮转动带动物体C向右上方匀速运动，物体C没有在皮带上发生滑动，皮带与轮之间不打滑，物体C的重力势能不断增加，这是因为(　　) A.重力做功的缘故 B.支持力做功的缘故 C.摩擦力做功的缘故 D.动能转化为势能的缘故 C 返回 解析 答案 1 2 3 专题三 功　率 返回 基础知识 1.定义：单位时间内所做的功叫做功率。 2.功率的物理意义：用来描述物体 的快慢，也可反映能量转化的快慢。 3.计算公式：P＝ 。 4.推导式：当物体在力F的作用下，以速度v做匀速运动时，由W＝Fs可得，P＝Fv。 5.单位：在国际单位制中，功率的单位是 ，符号为 。1瓦特＝1焦/秒。功率还有更大的单位：千瓦(kW)。1 kW＝1000 W。 梳理 做功 瓦特 W 深化理解 (1)由定义可知，功率与时间和功两个因素有关：功率越大，表示做功越快，不能表示做功多；物体做功多，功率不一定大，需要考虑时间的因素。 (2)由P＝Fv，可以解释为“功率一定时，相同的机械，其牵引力和速度大小的关系”，如汽车为了爬坡，要换成低挡、低速，从而获得较大的动力(牵引力)。 1 2 答案 解析 命题规律 探究 命题点1　功率的概念 1.甲机械比乙机械的功率大，表示两机械在工作时(　　) A.甲做功多 B.甲更省力 C.甲做功快 D.甲用时少 解析　功率是表示物体做功快慢的物理量，功率大的做功快。 C 3 4 2.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W1　 W2，P1　 P2。(两空均选填“＞”、“＜”或“＝”) 答案 解析 解析　因为重力不变，AB＝BC，由W＝Fs得，重力所做的功相同； ＝ ＜ 1 2 3 4 答案 解析 命题点2　运用功率公式进行简单计算 3.如图为四旋翼无人机，质量为1.2千克，下方悬挂着一个质量为0.1千克的摄像机。在10秒内无人机从地面竖直上升了20米，然后边摄像边斜向上飞行了30秒，仪表盘上显示离地高度为36米。无人机前10秒对摄像机做功　　　　焦，整个过程中，无人机对摄像机做功的功率为　　　　瓦。 1 2 3 4 解析　(1)前10秒对摄像机做功W＝Gh＝mgh＝0.1kg×10N/kg×20m＝20J； 1 2 3 4 答案 解析 命题点2　运用功率公式进行简单计算 3.如图为四旋翼无人机，质量为1.2千克，下方悬挂着一个质量为0.1千克的摄像机。在10秒内无人机从地面竖直上升了20米，然后边摄像边斜向上飞行了30秒，仪表盘上显示离地高度为36米。无人机前10秒对摄像机做功　　　　焦，整个过程中，无人机对摄像机做功的功率为　　　　瓦。 20 0.9 1 2 3 4 答案 解析 命题点3　从能量的转化来说明功率 4.如图，用大小相等的拉力F，分别沿斜面和水平面拉木箱，拉力方向和运动方向始终一致，运动时间tab＞tcd，运动距离sab＝scd，比较两种情况下拉力所做的功和功率(　　) A.ab段做功较多 B.ab段与cd段的功一样多 C.ab段功率较大 D.ab段与cd段的功率一样大 1 2 3 4 解析　因为F1＝F2，sab＝scd，由W＝Fs可知，拉力所做的功相同，故A错误，B正确； 1 2 3 4 命题点3　从能量的转化来说明功率 4.如图，用大小相等的拉力F，分别沿斜面和水平面拉木箱，拉力方向和运动方向始终一致，运动时间tab＞tcd，运动距离sab＝scd，比较两种情况下拉力所做的功和功率(　　) A.ab段做功较多 B.ab段与cd段的功一样多 C.ab段功率较大 D.ab段与cd段的功率一样大 B 返回 解析 答案 1 2 3 4 实验探究与学科素养 返回 探究体验17 探究影响物体动能大小的因素 典例1　如图所示是“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，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，木块沿水平向右运动直至停止。 解析 答案 (1)实验中是通过观察　　　　　　　　　　 来判断钢球的动能大小。 解析　动能的大小与物体的质量和速度有关。探究动能与质量关系时，控制速度不变；探究动能与速度关系时，控制质量不变。该实验采用了转换法，通过比较小球推动木块移动的距离来反映小球动能的大小。 木块被推动距离的大小 解析 答案 (2)让同一钢球从斜面的不同高度由静止开始滚下，目的是探究钢球的动能大小与　　　的关系。 解析　实验中让同一钢球从同一个斜面上不同的高度由静止开始运动，即钢球滚动到斜面底端的速度是不同的，来探究动能大小与物体运动速度的关系。 速度 解析 答案 (3)换用质量不同的钢球从斜面的相同高度由静止开始滚下，目的是探究钢球的动能大小与 的关系。 解析　质量不同钢球从相同的高度释放，运动到斜面底端的速度也是相同的，即该实验探究的是钢球动能与质量的关系。 质量 解析 答案 (4)木块最终会停下来的主要原因是　　　　　　　　　，在此过程中木块通过　　　方式把动能转化为内能。 解析　由于木块受到摩擦力的作用，所以木块最终会停下来。在此过程中木块通过做功的方式把动能转化为内能。 受到摩擦力的作用 做功 解析 答案 (5)如果木块在运动过程中所受的摩擦阻力为0，木块将_____________ 。 解析　据牛顿第一定律可知，若物体在不受任何外力时，运动的物体将永远做匀速直线运动。 永远做匀速 直线运动 要点　所谓“转换法”，主要是指在保证效果相同的前提下，将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象；将陌生、复杂的问题转换成熟悉、简单的问题；将难以测量或测准的物理量转换为能够测量或测准的物理量的方法。初中科学在研究概念规律和实验中多处应用了这种方法。 素养提升17 转换法在科学探究中的应用 典例2　在研究“物体的重力势能与哪些因素有关” 的实验中，让两个质量相等的铁块A和B从空中 静止释放，撞击相同的木桩，陷入沙坑中的情况 如图所示。 (1)在此实验中，我们是通过观察________________________来比较各铁块重力势能的大小的。 解析　铁块的重力势能越大，则木桩陷进沙坑的深度越深，本题是把铁块的重力势能转化成木桩陷进沙坑的深度来比较各铁块重力势能的大小； 木桩陷入沙坑中的深度 解析 答案 (2)A和B下落高度的关系是hA　　　 hB(选填“小于”、“等于”或“大于”)。 解析　由图可知，A、B两铁块质量相等，但B木桩陷入的更深，所以B的重力势能较大，故B的高度一定大于A； 解析 答案 小于 (3)该实验的实验方法是　　　　　　　　　　；由实验可以得出：重力势能的大小与　　　有关。 解析　实验通过控制铁块的质量相等而下落高度不同，应用了控制变量法；实验通过木桩陷入沙坑的深度比较铁块重力势能的大小，应用了转换法；由实验可以得出：重力势能的大小与高度有关。 控制变量法和转换法 高度 解析 答案 返回 本课结束 由于物体运动速度会越来越快，tAB＞tBC，由P＝得，PAB＜PBC。 (2)整个过程无人机对摄像机做功W＝Gh＝mgh＝0.1kg×10N/kg×36m＝36J，P＝＝＝0.9W。 由于tab＞tcd，由P＝得，Pab＜Pcd，故C、D都错误。 $