第十二章 功和机械能 课件 2026年中考物理一轮复习

第一部分 考点过关 第十二章 功和机械能 1 考点一：功 1.定义：如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段距离，就说这 个力对物体做了功。 2.做功的两个必要因素：（1）作用在物体上的____；（2）物体在力的方向上移动的 ______。（二者缺一不可） 力 距离 3.三种不做功的情况 （1）有距离无力；（2）有力无距离；（3）力与距离垂直。 2 考点二：功的计算 1.功的大小：功的大小等于____与物体在力的方向上____________的乘积。 力 移动的距离 2.公式： 。 3.单位：在国际单位制中，功的单位是______，简称焦，符号是。 。 焦耳 3 考点三：功率 1.定义：功与做功所用时间之比叫作功率。 2.物理意义：表示物体做功的______。 快慢 3.公式： 。 4 考点四：能量 1.定义：物体能够对外做功，我们就说这个物体具有______，简称能。能量的单位与 功的单位相同，也是焦耳。 能量 5 考点五：动能 1.定义：物体由于运动而具有的能，叫作动能。 2.影响因素：物体动能的大小与______、______有关。质量相同的物体，运动的速度 越大，它的动能越____；运动速度相同的物体，质量越____，它的动能也越____。 速度 质量 大 大 大 6 考点六：势能 1.重力势能 （1）定义：物体由于受到______并处在一定______时所具有的能，叫作重力势能。 重力 高度 （2）影响因素：重力势能的大小与物体的______、物体所处的______有关。物体的 质量一定时，高度越高，它的重力势能越____；高度一定时，物体的质量越大，它的 重力势能越____。 质量 高度 大 大 7 2.弹性势能 （1）定义：物体由于发生__________而具有的能，叫作弹性势能。 （2）影响因素：弹性势能的大小与物体的______、__________的程度有关。物体的 弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。 弹性形变 材料 弹性形变 8 考点七：机械能及其转化 1.机械能：______、__________和__________统称为机械能。机械能是和物体的机械 运动紧密联系的能量。机械能的单位是焦耳。 动能 重力势能 弹性势能 2.动能和势能的相互转化 物体在运动或发生弹性形变的过程中，动能与重力势能、弹性势能之间都可以相互转化。 9 考点八：机械能守恒 1.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，但动能和势能的 ______不变，即机械能是守恒的。 总和 10 考点九：水能和风能的利用 1.水能：流动的水既具有动能也具有势能，即流动的水具有机械能，简称水能。利用 水能的实例：水车、水电站等。 2.风能：风既具有动能也具有势能，即风具有机械能，简称风能。利用风能的实例： 风力发电站。 11 【典例1】小明和爸爸进行爬楼比赛，他们同时从一楼出发爬到五楼，结果小明先到 达，已知小明的体重比爸爸的体重小。请完成下列习题。 （1）他们都爬到五楼后，小明做的功______ （选填“大于”“小于”或“等于”）爸爸做的功，小明做功的功率________（选填“一定” 或“不一定”）大于爸爸做功的功率。 小于 不一定 （2）若小明重，他从一楼爬到五楼，克服重力做的功约为_______ 。小明站在 五楼静止不动时，支持力对小明________（选填“做功”或“不做功”）。 （3）若爸爸的体重是小明体重的2倍，爸爸爬到五楼所用的时间是小明所用时间的2 倍，则爸爸与小明所做功之比_____，功率之比 _____。 4 800 不做功 12 （4）小明和爸爸一起乘电梯下楼时，他们所受的重力______（选填“做功”或“不做 功”）。 （5）小明沿楼梯匀速爬到五楼的过程中，小明受__________（选填“平衡力”或“非平 衡力”）的作用。 （6）已知小明的质量是，单脚与地面的接触面积是 ，则小明在爬楼梯 的过程中对楼梯的压强约为__________。取 （7）小明从一楼匀速爬到五楼，他的动能______，势能______，机械能______。 （均选填“增大”“减小”或“不变”） 做功 非平衡力 不变 增大 增大 13 【典例2】小明用力推静止在水平地面上的小车。请完成下列习题。 （1）小明用 的水平推力推小车，但未推动，此时小明对小车__________ （选填“做了功”或“没有做功”）。 （2）当小明用的水平推力推着小车以 的速度在水平地面上匀速运动时， 他在内对小车做的功为_____，做功的功率为____ 。 （3）小明推着小车运动的距离越长，做功的功率________（选填“一定”或“不一定”） 越大。 没有做功 500 50 不一定 14 （4）小明用 的水平推力推小车，但未推动，此时小车受到的摩擦力______ （选填“大于”“小于”或“等于”） 。如果这个水平推力减小，那么小车受到的摩擦 力将______（选填“增大”“减小”或“不变”）。如果此时小车受到的外力都同时消失， 那么小车将处于______状态。 等于 减小 静止 （5）当小明用的水平推力推着小车以 的速度在水平地面上匀速运动时，小 车的动能______，重力势能______，机械能______。（均选填“变大”“变小”或“不变”） 不变 不变 不变 15 【典例3】（2024·江西）如图1所示，物块在拉力的作用下，在时间 内沿拉力方向 移动的距离为 ，则此过程中拉力对物块做的功为____，功率为___。（均用题中所给 字母表示） 图1 16 图2 【典例】如图2所示，某景区用低碳环保的观光车接送旅客。 观光车的总质量为 ，该车某次在水平路面上受到的 牵引力为，在内匀速行驶了 。求： （1）观光车行驶的速度； 解：观光车行驶的速度 17 （2）观光车牵引力做的功； 解：观光车牵引力做的功 （3）观光车牵引力做功的功率。 解：观光车牵引力做功的功率 【典例】思路点拨： 18 第1课时 功 功率 ——基础训练—— 1.（2025·上海）某机器用的力在内将某物体提升 ，此过程中拉力 所做的功_________，功率 __________。 2.下列四种情境中，人对物体做了功的是( ) D A.提着桶在水平地面 上匀速前进 B.举着杠铃原地不动 C.用力搬石头但没有 搬动 D.推着小车前进 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 19 3.（2025·宜宾）在物理学中，把路程与时间之比叫作速度。下列物理量中采用该方法 定义的是( ) C A.长度 B.温度 C.功率 D.功 图3 4.如图3所示，和均为光滑的斜面，现用与斜面平行的拉力 和分别将同一重物从底部匀速拉到顶部，所做的功分别为 和 ，则( ) D A. B. C. D. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 20 图4 5.（多选）如图4所示，将重的物体匀速拉高 ，在此过程中， 不计滑轮装置自重、绳重和摩擦。下列说法正确的是( ) CD A.绳子自由端被拉下 B.绳子对地面的拉力为 C.人对物体做的功为 D.横梁受到的拉力为 [解析] 滑轮组的动滑轮绕有4段绳，绳子自由端移动的距离 ，故A错误；不计滑轮装置自重、绳重和 摩擦，地面对绳子的拉力 ，绳子对地面的拉 力和地面对绳子的拉力是一对相互作用力，所以绳子对地面的拉力是 ，故B错误； 人对物体所做的功 ，故C正确；横梁受到6段绳子的拉力， 所以 ，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 21 ——能力提升—— 图5 6.跳绳是某省体育与健康考试的项目之一。某次跳绳模拟 测试中，小红重 ，其重心高度随时间变化的情况如 图5所示。根据图像可知小红在 内跳绳_____次。小 红在内克服重力做功的功率为_____ 。 180 67.5 [解析] 由图像可知，为一个周期的时间，所以内跳绳的次数 ， 每次跳绳克服重力做的功，小红在 内克服重 力做功的功率 。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 22 7.已知雨滴在空中运动时所受的阻力（为运动速度， 为常数）。若有两个 雨滴从同一高度落下，其质量分别为、 ，落到地面前均已做匀速直线运动，则 在匀速运动阶段两雨滴所受的重力做功的功率之比为_ __________；整个过程中，重 力做功之比为________。（用题中物理量的符号表示） [解析] 因为雨滴落到地面前均已做匀速直线运动，所以雨滴受到的是平衡力，雨滴 受到的阻力等于重力，即,，所以雨滴的速度 。根据 可知，两雨滴的功率之比 。 两个雨滴从同一高度落下，落到地面时，两个雨滴下降的高度相同，则整个过程中， 重力做功之比 。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 23 图6 8.（2025·凉山州）甲、乙两车同时同地在水平路面上向北沿 直线行驶，它们的 图像如图6所示。已知甲车受到的重力 为，若 内，甲车的牵引力的大小恒为 ，则( ) D A.乙车的速度大小为 B. 内，以甲车为参照物，乙车向北运动 C.内，甲车所受重力做的功为 D.内，甲车牵引力做功的功率为 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 24 图7 9.（2025·苏州）叉车常用于货物的转运，如图7所示。叉车在 内将质量为的货箱沿竖直方向匀速提升了。取 。 此过程中，求： （1）货箱的速度； 解：货箱的速度 （2）叉车对货箱所做的功； 解：叉车对货箱所做的功 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 25 （3）叉车对货箱所做功的功率。 解：叉车对货箱所做功的功率 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 26 图8 10.某汽车的总重为 ，静止时轮胎与水平地面的总接触 面积为 ，不考虑外界因素的影响，汽车行驶时受到的阻 力为汽车总重的 。图8是汽车以恒定功率行驶时的速度与时间 的图像。取 。求： （1）汽车静止在水平地面上时对地面的压强; 解：汽车静止时对地面的压强 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 27 （2）汽车匀速行驶时的功率； 解：匀速行驶时牵引力等于阻力，汽车行驶时受到的牵引力 汽车匀速行驶时的功率 （3） 内，汽车行驶过程中牵引力做的功。 解： 内，汽车做加速运动，此时牵引力不等于阻力，但汽车以恒定功率行驶， 故牵引力做的功 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 28 图9 11.风车是利用风力做功的装置。小明制作了一架小风车，风车转 起来时，回形针能被提到一定高度，他想粗略测量风车在一定风 速下做功的功率，所用实验装置如图9所示。 （1）观察实验装置可知，小明是通过测量细线对________做功的 功率来测量风车做功的功率的。 回形针 （2）除了图中的实验器材，还需要的测量工具有刻度尺、______和______。 天平 秒表 （3）实验时，逐渐增加挂在细线下的回形针数量，直到细线恰好缓慢匀速提升回形 针为止，这是为了方便测量________________。若测得了回形针匀速上升的高度 、 所用的时间、回形针的总质量、回形针的数量，则风车做功的功率 _____。 对回形针的拉力 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 29 （4）实验过程中，风车转轴处总会有摩擦，这会使测得的风车的功率与实际相比偏 ____（选填“大”或“小”）。 小 （5）小明联想到同学们跳绳时克服重力做功的平均功率，若不计绳重，假设同学们 起跳的平均高度相同、跳绳的快慢相同，则影响同学们跳绳功率的因素是__________ ___________。 自身重力 （或质量） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 30 第2课时 机械能及其转化 ——基础训练—— 图10 1.（2025·广西）如图10所示，智能机器狗驮着货物匀速上山，此过程中 它的( ) C A.动能增大 B.动能减小 C.重力势能增大 D.重力势能减小 2.（2025·长沙）在紧急救援时，可用充氦浮空器将发电机组升至高空发电，为现场提 供照明和通信。当浮空器匀速升空时，它的( ) C A.动能增大 B.动能减小 C.重力势能增大 D.机械能减小 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 31 图11 3.（2025·黑龙江）如图11所示，人造地球卫星在绕地球椭圆轨道 运行的过程中，当卫星从近地点向远地点运行时，下列说法正确 的是( ) B A.动能增大，势能增大 B.动能减小，势能增大 C.动能增大，势能减小 D.动能减小，势能减小 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 32 图12 4.（2025·贵州）（多选）设一雨滴从高空由静止竖直下落，从开始下 落计时，一段时间内雨滴所受合力随时间变化的关系如图12所示。整 个过程仅考虑雨滴受到重力和空气阻力的作用，忽略雨滴质量的变化。 下列判断正确的是( ) AD A. 内，雨滴所受的空气阻力逐渐增大 B.时刻雨滴所受空气阻力的大小为 C. 内，雨滴的动能保持不变 D. 内，雨滴的机械能逐渐减小 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 33 [解析] 整个过程仅考虑雨滴受到重力和空气阻力作用，重力方向竖直向下，阻力方 向竖直向上，合力为，根据图像可知， 内合力逐渐减小，因为雨滴 质量的变化忽略不计，即雨滴的重力不变，所以造成合力变小的原因是 内雨滴 所受空气阻力逐渐增大，故A正确；时刻雨滴所受合力的大小为 ，它受到的空气 阻力的大小，故B错误； 内，雨滴受到的空气阻力发生变化，速度也 发生变化，所以雨滴的动能改变，故C错误；空气阻力做功，会消耗机械能，因此 内，雨滴的机械能逐渐减小，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 34 5.（2025·德阳）荡秋千的过程可简化为一个球的摆动过程。如图13所示，用细线把一 个小球悬挂起来，让小球从点由静止开始释放，小球会在、 两点之间来回摆动 （不计空气阻力）。下列说法正确的是( ) D 图13 A.小球在 点时，动能最大 B.小球在 点时，重力势能最大 C.小球从点运动到 点的过程中，重力势能先增大后减小 D.小球从点运动到 点的过程中，动能增大，重力势能减小 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 35 图14 6.（2025·乐山）为响应国家“中小学生每天综合体育活动时 间不低于2小时”的要求，某校组织学生远足爬山，开展户外 运动。爬山区域等高线如图14所示，不考虑重力的变化，队 伍重力势能最大的位置是( ) D A.处 B.处 C.处 D. 处 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 36 ——能力提升—— 7.（2025·镇江）图15是每隔相等时间拍摄的篮球撞击地面过程的照片。由图可知，篮 球从点运动到点的过程中，速度在逐渐______，篮球在点的重力势能______在 点的重力势能，篮球与地面撞击时部分机械能转化为______。 减小 小于 内能 图15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 37 图16 8.（2025·威海）溜索曾经是劳动人民跨越峡谷的重要 工具，人们借助滑轮利用自身重力沿溜索无动力滑行， 利用木片等与溜索之间的摩擦减速，如图16所示。某 村寨的特色旅游项目，需修建两条溜索方便游客从村 寨（甲）前往茶园（乙）并返回。已知甲、乙海拔相 差约，相距约，峡谷深约 。下列四种 溜索设计方案中，最合理的是( ) C A. B. C. D. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 38 9.（2025·湖北）图17是我国古代水力鼓风机的示意图。水轮驱动装置推动杆压缩皮橐 （音 ，口袋）送风，带动连接杆的绳拉弯竹子，随后竹子恢复原状带动皮橐张开 吸气。下列说法错误的是( ) C 图17 A.绳对竹子的拉力改变了竹子的形状 B.送风时竹子的弹性势能增大 C.送风时杆对皮橐不做功 D.竹子恢复过程弹力减小 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 39 [解析] 水轮驱动装置推动杆压缩皮橐送风时，带动连接杆的绳拉弯竹子，力能改变 物体的形状，绳对竹子的拉力改变了竹子的形状，故A正确，不符合题意；送风时竹 子的弹性形变量增加，弹性势能增大，故B正确，不符合题意；水轮驱动装置推动杆 压缩皮橐送风时，杆压缩皮橐，杆对皮橐有压力，并且沿力的方向上通过一段距离， 所以杆对皮橐做了功，故C错误，符合题意；竹子恢复原状的过程中，弹性形变变小， 弹力变小，故D正确，不符合题意。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 40 10.一辆快递运输车在水平路面上沿直线匀速行驶，行驶时所受的阻力始终为车总重 的，快递运输车（含驾驶员）空载时所受的重力为 。 （1）求快递运输车空载行驶时发动机牵引力的大小。 解：快递运输车空载匀速直线行驶时，受平衡力作用，牵引力等于阻力，故行驶时发 动机牵引力 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 41 （2）快递运输车以的速度空载匀速行驶时， 内牵引力做的功是多少？ 解：快递运输车的速度 内行驶的路程 牵引力做的功 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 42 （3）当快递运输车装载的货物以 的速度匀速行驶时，牵引力做功 的功率是多少？ 解：快递运输车装载的货物匀速行驶的速度 此时的牵引力 牵引力做功的功率 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 43 图18 11.如图18所示，一款新型机器人的质量为 ，内置智能系统，可以给孩 子讲故事，可以陪老人聊天、散步，还具有净化空气等功能。若机器人在 内可水平匀速直线运动，运动时所受的阻力为自重的。 取 。 （1）机器人所受的重力是多少？ 解：机器人所受的重力 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 44 （2）此过程中牵引力做的功是多少？ 解：由题可知，运动时所受的阻力 机器人做水平匀速直线运动，根据二力平衡可得，此过程中牵引力和阻力大小相等， 即 ，此过程中牵引力做的功 （3）此过程中牵引力做功的功率是多少？ 解：此过程中牵引力做功的功率 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 45 图19 12.科学探究是初中物理课本内容的重要组成部分，探究 的形式可以是多种多样的。 （一）探究物体动能的大小与质量和速度大小的关系。 交通管理部门对不同车型都设定了最高行驶速度。某兴趣小组对不同汽车限速问题进 行了一次模拟探究，所用的实验器材有质量不同的小球、斜面、木块、刻度尺等，实 验装置如图19甲所示。将小球从斜面上由静止开始释放，小球推动木块向前移动一段 距离后停下来。 （1）实验中，把质量不同的小球放在斜面同一高度处由静止开始释放，是为了控制 小球到达水平面的______相同。 （2）实验中用________________来表示小球动能的大小。 速度 木块移动的距离 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 46 （3）该小组同学记录的部分实验数据如下表所示。 序号 1 2 3 4 5 小球的质量 10 20 30 10 10 小球释放的高度 5 5 5 10 15 木块移动的距离 10 18 29 38 86 ①分析序号为_________（填数字）的三组实验数据，可以得出的探究结论是小球的 质量一定时，速度越大，动能越大。 ②分析表中数据可知，汽车超载与超速 相比，潜在危害较大的是_________ （选填“超载”或“超速 ”）。 1、4、5 超速 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 47 （二）探究物体的重力势能是否与高度有关。 所用的器材有篮球、水等。让沾有水的篮球分别从、和 高处释放，由 静止自由下落到地面上，观察并记录球与地面接触面积的大小分别为、和 ，如 图19乙、、 所示。 （4）实验中，该小组同学用________________________来反映重力势能的大小。 （5）由该小组同学的三次实验可以得出结论：_________________________________ ___________。 （6）从能量角度看，篮球下落并在地面上留下印迹的过程中，篮球经历了重力势能 先转化为动能，再转化为________能的过程。 球与地面接触面积的大小 在质量一定时，高度越高，物体的重 力势能越大 弹性势 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 48 $