第十一章 功与机械能 小结与复习（讲解课件）-【优翼·学练优】2026-2027年九年级物理上册同步备课（沪粤版·新教材）

该初中物理单元复习课件系统梳理了功与机械能的核心知识，涵盖功的定义及计算、功率的物理意义、机械效率的测量、动能与势能的影响因素及转化等内容，通过概念辨析表格、公式推导脉络和知识点逻辑关联图，将分散的概念、规律串联成完整知识网络，帮助学生建立清晰的物理观念。 其亮点在于融合科学思维与科学探究的复习设计，如通过“投掷实心球做功判断”“蹦极运动能量转化分析”等生活情境典例，引导学生运用科学推理辨析概念本质，结合“测量滑轮组机械效率”“探究动能影响因素”实验模块，系统训练实验设计与证据分析能力。分层随堂训练从基础计算到综合应用，适配不同学生认知水平，既帮助学生巩固知识、提升解决实际问题的能力，也为教师提供结构化复习方案，提高教学效率。

第十一章 小结与复习 第十一章 功与机械能 知识结构 功与机 械能 机械能及 其转化 功率 功 机械 效率 势能 定义 定义 做功的必要因素 功的计算公式 公式 物理意义 重力势能 弹性势能 公式 测量机械效率 概念 影响因素 概念 影响因素 动能和势能统 称为机械能 机械能的转化 机械能的应用 动能 概念 影响因素 概念 1. 做功的两个必要因素 a．作用在物体上的力； b．使物体在作用力的方向上移动了一段距离。 重点回顾：功 返回知识结构图 2.不做功的三种情况 特点 没有力，有距离 有力，没有距离 有力，也有距离 示意图 物体在水平方向不受力，因惯性而动 物体受力，但静止 有力有距离，力的方向与距离的方 向垂直 举例 踢飞出去的足球(忽 略空气阻力) 推而未动，搬而未起 人提水桶水平前进，提水桶的力和水桶的重力均不做功 返回知识结构图 3.功的计算 (1)力对物体做的功等于_______与物体在力的方向上移动的_______的乘积。 (2)公式：__________。 F表示_______，单位为N； s表示________________________________，单位为m； Ｗ表示_______，单位为J，1J＝1N·m。 (3)拓展：重力做功 Ｗ＝Gh，克服摩擦力做功 Ｗ＝fs。 力　 距离 W＝Fs 力 物体在力的方向上移动的距离 功 返回知识结构图 4.常见功的估测： a.将地面上的物理课本捡起来放到桌子上，人对课本做的功约为 2J； b.从地上拿起一个鸡蛋， 缓缓举过头顶做功约为 1J； c.中学生从一楼走到二楼做功约为 1500J。 例1 如一位同学正在进行投掷实心球的训练。以下情境中，他对球做功的是(　　) A．手拿球静止　 B．手托球水平匀速直线移动 C．将球举起 D．抛出后的球在空中继续运动 C 典例精析 做功的两个必要因素:作用在物体上的力；使物体在作用力的方向上移动了一段距离。 有力无距离 × 有力有距离，但力与距离垂直 × × 无力有距离 有力有距离，且力与距离在同一直线上 7 例2 一辆小汽车在平直公路上匀速行驶，发动机的牵引力为2000N，速度为108km/h，牵引力在10min内所做的功是_________J；若小汽车载有质量为0.5t的货物行驶在蜿蜒的盘山公路上，山底到山顶的高度为800m，则小汽车从山底运动到山顶对货物做的功是_________J。 3.6×107 典例精析 4×106 10 min内小汽车运动的距离s＝vt＝108km/h× h＝18km＝18000m 10 min内牵引力所做的功W＝Fs＝2000N×18000m＝3.6×107J 10 60 货物重G＝mg＝0.5×103kg×10N/kg＝5×103N 则小汽车对货物做的功W1＝Gh＝5×103N×800m＝4×106J 8 1.定义：____________与____________的比叫做功率，是表示做功______的物理量。它在数值上等于_____________内所做的功。 2.表达式：P＝______ 。在国际单位制中，功的单位是焦耳，时间的单位是秒，功率的单位是______， 简称______ ，符号是______ ，其他常用功率单位是______。单位换算：１kW＝______Ｗ。 3.推导公式:P＝ = =Fv (v的单位必须是m/s)。 重点回顾：功率 做功的多少 所用时间 快慢 单位时间 W t 瓦特 瓦 W 千瓦 1000 W t Fs s v 返回知识结构图 4.常考功率的估测： a．中学生跳绳的功率约为60Ｗ； b．优秀运动员短时间运动的功率约为一千瓦； c．小轿车的功率为数十千瓦至数百千瓦。 例1 用起重机将质量为5t的集装箱匀速提升10m，若集装箱上升的速度为0.5m/s，则上升过程中起重机的拉力对集装箱做功的功率是__________W；若上升过程中起重机以20kW的恒定功率将集装箱匀速提升，则该过程需要________s。(g取10 N/kg) 典例精析 2.5×104 20 匀速提升，根据二力平衡，F拉=G物=mg=5×103kg×10N/kg=5×104N 由P＝ = =Fv，可知P=F拉v=5×104N×0.5m/s=2.5×104W W t Fs s v 由W=Pt，可知t= = =20s。 W P 5×105J 2.5×104W 提升10m，拉力对物体做功W=Fs=5×104N×10m=5×105J 11 例2 如图所示，一物体在水平向右的拉力F1作用下以3m/s的速度在水平地面上匀速运动了10m，拉力F1所做的功为W1，功率为P1。若该物体在水平向右的拉力F2作用下以2m/s的速度在同一水平地面上匀速运动了10m，拉力F2所做的功为W2，功率为P2，则W1_______W2，P1______P2。(均填“＞”“<”或“＝”) 典例精析 物体对水平面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，因此物体两次受到的滑动摩擦力不变，又因为物体在水平面上做匀速直线运动，根据二力平衡，水平拉力和摩擦力是一对平衡力，即F1=F2=f = ＞ 物体运动的距离都为10m，根据W=FS，可知W1=W2； v1＞v2，由P＝ = =Fv，可知P1＞P2 W t Fs s v 12 重点回顾：机械效率 1.有用功：是我们需要的、有价值的功，叫做有用功，记作Ｗ有。 2.额外功：使用机械做功时，这部分无利用价值却又不得不做的功，叫做额外功，记作Ｗ额。 3.总功：应等于有用功与额外功之和，即Ｗ总＝Ｗ有＋Ｗ额。 4.机械效率：__________与______的比。用______表示。 5.公式：__________________。 有用功 总功　 η W有 W总 η= 返回知识结构图 ×100%　 13 6.规律：使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是______总功，所以机械效率总是______1。 7.提高滑轮组机械效率的方法 增加物重、减小动滑轮自重、减小绳子与滑轮间的摩擦等。 小于　 小于 例1 如图所示，用F＝50N的力通过滑轮组水平拉重力为300N的物体，使其向左匀速运动，在这过程中拉力F做功为40J，已知物体受到水平地面的摩擦力为60N，则物体运动的距离为_____m，该滑轮组的机械效率为________。(忽略绳子和动滑轮的重力) 典例精析 0.4　 60% 绳子自由端移动的距离s= = =0.8m W F 40J 50N 物体移动的距离s′= s=0.4m 1 2 滑轮组的机械效率： η＝ = ×100% =60%　　　　　　　　　　 f Fn 60N 50N×2 重点实验突破 实验 测量滑轮组的机械效率 【设计和进行实验】 1.实验原理 2.弹簧测力计沿竖直方向匀速拉动绳子自由端的目的：保证拉力等于弹簧测力计的示数。 3.滑轮组的绕线方法：奇动偶定原则。 4.控制变量法 (1)探究滑轮组的机械效率与所吊重物重力大小的关系：控制同一滑轮组的绕线方式相同，改变滑轮组所吊钩码的数量。 (2)探究滑轮组的机械效率与动滑轮重力大小的关系：控制滑轮组所吊钩码的数量相同，改变动滑轮的数量或换用重力不同的动滑轮。 5.实验结论：在其他条件相同时，动滑轮越重，机械效率越低；在绳子所能承受的范围内，在其他条件相同时，所吊物体越重，机械效率越高。 6.实验中可以省去的测量工具是刻度尺：可以通过绕线的方式确定物体上升高度与拉力端移动距离的倍数关系。 7.提高机械效率的方法：增加物重、减小动滑轮重力、减小绳与滑轮间的摩擦。 8.只改变绳子绕法，不影响滑轮组机械效率。 【交流与反思】 某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中，实验装置如图所示。 (1)除了如图所示器材和弹簧测力计外， 还需要的器材是________。 (2)实验中应沿竖直方向________缓慢 拉动弹簧测力计。 典例精析 刻度尺 匀速 19 (3)分析表中数据可知第4次实验是用________(选填“丙”或“丁”)图所示装置做的实验，请将表中的两个数据填写完整。 实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η 1 4 0.1 2.7 0.2 74% 2 4 0.1 1.8 0.3 74% 3 8 0.1 3.2 0.3 83% 4 8 0.1 2.5 ______ ______ 丁 0.4　 80% (4)通过比较________两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关。 (填实验次数的序号) (5)通过比较________两次实验数据可得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越重，滑轮组机械效率越高。 (填实验次数的序号) 实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η 1 4 0.1 2.7 0.2 74% 2 4 0.1 1.8 0.3 74% 3 8 0.1 3.2 0.3 83% 4 8 0.1 2.5 0.4 80% 1、2 2、3 (6)通过比较3、4两次实验数据可得出结论：________________________ _____________________________________________。 (7)根据表格中的数据分析可知：随着物重的增大，额外功________(选填“变小”“变大”或“不变”)，原因是__________________________ __________________________________________________________________。 实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η 1 4 0.1 2.7 0.2 74% 2 4 0.1 1.8 0.3 74% 3 8 0.1 3.2 0.3 83% 4 8 0.1 2.5 0.4 80% 不同滑轮组提升同一 重物时，动滑轮越轻，滑轮组机械效率越高　 变大 随着物重的增加，滑轮与 轴之间的摩擦力增大，克服摩擦力做的额外功增加 (8)该小组同学利用图甲的滑轮组提升相同的物体时，增加物体匀速上升的速度，滑轮组的机械效率________(选填“变大”“变小”或“不变”)。 (9)不计绳重及摩擦阻力，在第1、2次实验中，动滑轮的重力是________N。 (10)小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数。你认为他的想法________(选填“正确”或“不正确”)，因为他没有考虑到________________对滑轮组机械效率的影响。 不变 1.4 不正确 摩擦力(或摩擦) 重点回顾：动能和势能 动能 势能 重力势能 弹性势能 定义 物体由于_______而具有的能 _________的物体由于受到重力的作用而具有的能 物体由于发生____________而具有的能 决定 因素 _______和______________ _______和_______ _____________的大小(同一物体) 存在 标志 正在运动的物体 位于高处的物体 发生弹性形变的物体 运动 高处 弹性形变 质量 质量 高度 弹性形变 运动的速度 返回知识结构图 24 例1 如图表示撑竿跳高运动的几个阶段：助跑、撑竿起跳、越横杆。运动员在助跑阶段时具有________能，运动员在撑竿起跳阶段时竿具有________能，运动员在越横杆阶段时具有________________能。 典例精析 动 弹性势 动能和重力势 例2 在某运动员做蹦极运动，如图甲所示，从高处O点开始下落，A点是弹性绳自由长度时其下端所在位置，在B点运动员所受弹力恰好等于重力，C点是第一次下落到达的最低点。运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示(蹦极过程视为在竖直方向的运动)。下列判断正确的是(　　) A．从A点到B点过程中运动员 加速下落 B．从B点到C点过程中运动员 重力势能增大 典例精析 从A点到B点的过程中，绳子伸长，绳子的拉力不断变大，但拉力小于重力，故运动员加速下落 √ 从B点到C点过程中运动员重力势能减小 × 26 例2 在某运动员做蹦极运动，如图甲所示，从高处O点开始下落，A点是弹性绳自由长度时其下端所在位置，在B点运动员所受弹力恰好等于重力，C点是第一次下落到达的最低点。运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示(蹦极过程视为在竖直方向的运动)。下列判断正确的是(　　) C．t0时刻运动员动能最大 D．运动员重力大小等于F0 × × t0时刻弹性绳形变最大，弹力最大，运动员到达最低点，速度为0，动能最小 运动员趋于静止时，也就是图线趋于水平时，重力等于拉力，由图象可知重力小于F0 A 27 1.机械能：________和________统称为机械能。 2.机械能及其转化 (1)动能和势能可以相互________。 (2)机械能守恒：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___________，或者说，机械能是守恒的。 (3)举例：物体从高处落下，动能增大，势能减小，不考虑空气阻力，其机械能守恒。 重点回顾：机械能及其转化 动能　 势能 转化　 保持不变 返回知识结构图 例1 在如图所示，小球沿轨道由静止从A点向D点运动的过程中(小球和轨道间存在摩擦)，下列说法错误的是(　　) A．小球在A点的重力势能最大 B．小球在B点的速度最大 C．小球在C点和B点的机械能相等 D．小球不能到达D点 C 典例精析 × 小球由A向D运动的过程中，机械能不断减少 29 例2 在如图所示，甲、乙两个质量不同的小球，从相同高度静止释放，甲球下落过程中经过P、Q两点，忽略空气阻力，下列说法正确的是(　　) A．着地瞬间两球的动能相等 B．甲球在P点和Q点的机械能相等 C．释放瞬间两球的重力势能相等 D．从释放到着地，两球所受重力做的功相等 典例精析 × 甲、乙两球质量不同，高度相同，释放前的重力势能不同，下落过程中，将重力势能转化为动能，则着地瞬间两球的动能不相等 √ 忽略空气阻力，在动能和重力势能相互转化的过程中，机械能的总量不变，则甲球在P点和Q点的机械能相等 30 例2 在如图所示，甲、乙两个质量不同的小球，从相同高度静止释放，甲球下落过程中经过P、Q两点，忽略空气阻力，下列说法正确的是(　　) A．着地瞬间两球的动能相等 B．甲球在P点和Q点的机械能相等 C．释放瞬间两球的重力势能相等 D．从释放到着地，两球所受重力做的功相等 典例精析 × 释放瞬间两球的重力势能不相等，质量大的重力势能大 √ 由W＝Gh＝mgh可知，从释放到着地，两球所受重力做的功不相等 × × B 31 重点实验突破 探究物体的动能跟哪些因素有关 【设计和进行实验】 1. 实验器材：质量不同的钢球、木块。 (1)选择钢球从斜面滑下而不选择木块的原因：减小摩擦力对实验的影响。 (2)斜面的作用：控制钢球到达水平面时速度的大小。 2. 实验中使钢球从同一位置释放的目的：使钢球到达水平面的初速度相同。 3. 转换法的应用：通过木块被撞出的距离大小反映动能的大小。 4. 控制变量法的应用 (1)探究动能与质量的关系：让质量不同的钢球从同一斜面同一位置处由静止释放，使钢球撞击水平面上的木块时速度相同，比较木块被推动的距离。 (2)探究动能与速度的关系：让同一钢球从不同高度由静止释放，使钢球在撞击水平面上的木块时速度不同，比较木块被推动的距离。 【交流与反思】 5.小球运动过程中的机械能转化：从高处释放运动到水平面上的过程中，重力势能转化为动能；碰撞后运动一段距离停下来，动能转化为内能。 6.小球在水平面上不能立即停下来的原因：小球具有惯性。 7.木块在水平面上最终会停下来：受到摩擦力的作用。 8.实验推理与假设：当水平面绝对光滑，钢球将做匀速直线运动。 9.实验改进 (1)木块被撞后滑出木板：换质量更大的木块或换质量较小的钢球或换长度较长的木板。 (2)木板在水平面滑行距离太短：减小木块的质量或增大钢球由静止释放的高度。 10.实验结论：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。 在“探究影响动能大小的因素”实验中， 如图甲、乙、丙所示，让质量为m、2m 的两个钢球分别从斜面上由静止滚下， 钢球撞击放在水平木板上的木块，使木 块滑动，虚线位置为木块滑动一段距离 后停止的位置。 (1)实验通过观察木块被撞后移动________的大小，从而判断钢球动能的大小，这种研究问题的方法叫________。 典例精析 距离 转换法 36 (2)将钢球放在同一斜面上不同高度处由静止释放，第一次实验的情景如图甲所示，在进行第二次实验前，应先将撞出的木块_____________。 (3)让质量不同的两个钢球从同一斜面同一高度滚下的目的是让两球到达水平面时具有相同的________。 (4)比较甲、乙两图进行的实验，将同一钢球先后放在同一斜面上不同高度处由静止释放，目的是使钢球在撞击木块时________不同，通过实验现象可以得出结论：质量相同的物体，__________，动能越大。 移回到原处 速度 速度 速度越大 37 (5)比较甲、丙两图进行的实验，探究的是动能与________的关系，得出的结论是_______________________________________。由此联想到高速公路限速牌上标明“120”和“100”字样，__________(选填“大客车”或“小轿车”)的限速应该是100 km/h。 (6)小丽根据乙、丙两图得出结论，物体的动能与质量有关，她的看法是否正确？________(选填“正确”或“错误”)，理由是__________________________________________________________________________。 当速度一定时，质量越大，动能越大 错误 没有控制钢球撞击木块前的速度相同(或没有使钢球在同一位置处滚下) 大客车 质量 (7)撞击木块后钢球在水平面上不能立即停下，是因为钢球具有________。木块最终会停下来是因为受到________的作用。如果水平面绝对光滑，木块受到钢球撞击后将_________________。 (8)若在进行甲、乙两图实验时，乙图中木块被撞后滑出木板，为了使木块不滑出木板，需改进乙图实验，再与甲图实验对比。在不改变木板长度的情况下的操作：______________________________。 惯性 摩擦力 做匀速直线运动 适当降低钢球在斜面上的高度 (9)实验过程中若不用斜面而直接通过人手推动钢球，也可以使钢球在水平面上运动，若采用此方法________(选填“能”或“不能”)探究动能大小与质量的关系，理由是：___________________ _______________________________________________。 (10)探究“动能大小与速度的关系”时，小明拿走了木块，在水平木板上铺上毛巾，通过比较钢球在毛巾面上开始滚动到静止的距离，也得出了正确的结论，你认为他的方案是否合理：_____，理由是________________________________________________________ _______________________________________________________________。 不能 不能保证每次钢球 与木块碰撞前的速度相同　 相同的表面对钢球的阻力是相同的，通过观察钢球在毛巾 面上从开始滚动到静止的距离大小可以判断出钢球的动能大小 合理 随堂训练 1.下列生活实例中，力对物体做功的有(　　) A A.小车在推力的作用下前进一段距离 B.用尽全力搬石头，没有搬起 C.提着滑板在水平路面上前进 D.将杠铃举起后，没有动 2.专业蹦床运动逐渐进入大众生活，下列对蹦床运动的表述错误的是(　　) A. 下落到蹦床前运动员的重力势能转化为动能 B. 运动员下降到最低点时，蹦床的弹性势能最大 C. 运动员想弹得更高，就要在蹦床上发力，消耗体能 D. 若运动员不发力，会一直运动下去，因为能量是守恒的 D 3.如图所示滑轮组，每个滑轮重50 N，用这个滑轮组把质量为40 kg的重物在2 s内匀速提升2 m，不计绳重和摩擦。求： ①重物上升的速度为________m/s。 ②绳子自由端移动的距离为________m。 ③拉力F的大小为________N。 ④拉力F做的功为________J。 ⑤拉力F的功率为________W。 ⑥滑轮组做的有用功为________J，额外功为________J。 ⑦滑轮组的机械效率约为________。 1　 6 150 900 450 800 100 88.9%　 4. (1)正在进行洒水作业的洒水车匀速在水平街道上行驶，洒水车的动能________，机械能________； (2)汽车启动的过程中动能________，汽车刹车的过程中动能________； (3)沿斜面匀速向上推动物体运动，物体的动能________，重力势能________，机械能________； (4)射击运动员拉满弓释放将箭射出去的过程中，弓的弹性势能________，箭的动能________。 减小 减小 增大 减小 不变 增大 增大 减小 增大 5.一辆小汽车发动机的额定功率为60kW，汽车在额定功率下以20m/s 的速度匀速行驶，5min内牵引力所做的功是__________J；小汽车受到的阻力是_________N。 1.8×107 3000 6.一辆小汽车载有0.5t货物在平直公路上行驶，在某段时间内速度v随时间t变化的关系图像如图所示。已知车重1.5t，所受阻力是总重的0.15倍，则10～20s内牵引力的功率是________W。 6×104 7.每天都会有许多全国各地的人民群众，来到天安门广场观看升国旗仪式。天安门广场上的国旗，每天都会准时同太阳一起升起，25000次零失误。这是护卫国旗的战士们，一天一个两万步，两年一个新长征的训练缔造的奇迹。天安门广场上的国旗总重为175N，升旗时(如图)，国旗上升高度为30m，所用时间为2分07秒。国旗上升的平均速度大约是_______m/s，将国旗沿竖直方向匀速升高30 m，拉力对国旗做的功是________J。 5250 0.2 8.近年来，十堰市委、政府十分重视精神文明建设，倡导“绿色出行，低碳生活”的生活理念。全市主要公园、游乐场都配备了旅游观光自行车(如图)。小华一行四人在农业观光园游玩时，租借了一辆四人骑联排自行车骑行观光，在某一段平直路面上，他们用50s匀速骑行了150m。已知他们每个人的质量均 为50kg，该自行车自重为400N，绕观光园一 圈的路程是5.4km。假定在匀速骑行过程中人和 车受到的阻力始终为总重的 0.05倍，求：(g＝ 10 N/kg) (1)若他们绕观光园骑行的平均速度与平直路面上的速度相同，则绕观光园骑行一圈需要多长时间； (2)假若骑行时前后轮胎和地面的总接触面积为120cm2，他们骑行时车对水平地面压强； (3)平直路面上骑行时的功率。 解：(1)平直路面上骑行的速度为v1＝ = ＝3 m/s， 因为v2＝v1， 所以t2＝ = ＝1.8×103s。 (或v2＝v1＝3m/s＝10.8km/h，t2＝ = ＝0.5h) (2)骑行时自行车对水平地面的压力 F＝G总＝m人g＋G车＝4×50kg×10N/kg＋400N＝2400N， 骑行时自行车对水平地面的压强p＝ = ＝2×105Pa。 s1 t1 150m 50s s2 v2 5400m 3m/s s2 v2 5.4km 10.8km/h F S 2400N 0.012m2 50 (3)因为在平直路面上做匀速直线运动， 所以F牵＝f阻＝0.05G总＝0.05×2400N＝120N， 所以在平直路面上骑行时的功率P＝ = ＝360W。 (或P＝F牵v1＝120N×3m/s＝360W) W t 120N×150m 50s 51 声 明 本文件著作权为创作公司所有，仅限于教师教学及其他非商业性和非盈利性用途。如发现盗用、转卖、网络传播等侵权行为，本公司将依法追究其相应法律责任。 部分素材选自网络，如有争议，请联系删改。 $