第11章 功与机械能(章节拔尖攻略)-【通成学典】2026-2027学年九年级上册物理拔尖特训(沪粤版·新教材)

第十一章 功与机械能 知识体系构建 作用在物体上的力，使物体 功率 在力的方向上移动一段距离定义 作用在物体上的力、物 体在力的方向上移动做功的两个 功 的距离 必要因素 W=Fs 公式 功的计算 单位 功与 J 机械能 有用功(W有用) 额外功(W外) 相关概念 动能和 总功(W) 机械 势能 7= W有题X100% 效率 公式 测量滑轮组的机械效率实验 P]高频考点突破 考点一功 [解读]属于近几年来中考常考内容，题型以填空、 选择为主，情境紧密结合生活与简单机械，如搬运货 物、电梯升降。解题关键点在于判断力是否做功以 及找出力方向上对应的距离。 典例1[2024常州]起重机将1000N的重物先竖直 向上匀速提升3m,再悬停6s,起重机对重物的做功 情况是 ( A.提升过程做了功，悬停过程做了功 B.提升过程不做功，悬停过程不做功 C.提升过程不做功，悬停过程做了功 D.提升过程做了功，悬停过程不做功 解析：提升过程中，重物受到提力作用，并在提力的 作用下运动了一段距离，所以在提升过程中做了功； 整合章节要点，搭建框架 定义做功的多少与所用的时间之比 物理意义表示物体做功的快慢 公式 P 瓦(W)、千瓦(kW): 单位及换算 1kW=1000W 定义 物体由于运动而具有的能 动能 影响 因素 质量、速度 重力 高处的物体由于受重 势能 力作用而具有的能 影响因素 质量、高度 势能 物体发生弹性形变而 弹性 具有的能 势能 影响因素 弹性、形变量 机械能的转化 聚焦高频考点，各个击破 对应练习 1.[2025潮州潮安期中]如图所示，在某 次冰壶运动中，运动员用30N的水平力 将19kg的冰壶从A点推至B点后放 手，随后离手后的冰壶沿水平方向继续滑 行至O点停止。A点到O点的距离是 30m,A点到B点的距离是4m。运动员 对冰壶做的功是 ) M 30m A A.120J B.780J C.900J D.5700J 物理（沪粤版）九年级 在悬停过程，重物受到提力作用，但没有移动距离， 所以在悬停过程不做功。 答案：D 小结 三种“不做功”的情况 有距离，无力 有力，无距离 力与距离垂直 (不劳无功) (劳而无功) (垂直无功) 考点二功率 [解读]属于中考高频考点，侧重考查理解与应用。 命题常结合跑步、汽车爬坡等情景，要求比较做功快 慢或运用PW及P=进行计第，近年号题更 注重实际应用与力学综合，易与效率、运动学知识 结合。 典例2[2025常州金坛期中]跳绳者的重力G= 500N,跳绳者的重心高度随时间变化的情况如图所 示。根据图中所给条件，估算出此跳绳者在1min 内克服重力做功的平均功率是 h/cm A.30W 6 B.30 kW C.90W 32 153 53 D.90 kW (典例2图)》 解析：跳绳者每跳一次克服重力做的功W=Gh 500N×6×10-2m=30J,由图可知，跳一次绳所用 时间为号s,则1mim内跳绳次数n=60s-180,克 1 服重力做的总功W总=nW=180×30J=5400J,跳 绳者在1min内克服重力做功的平均功率P= W总 t 5400J=90W,故C正确。 60s 答案：C 对应练习 2.如图甲所示的地面清洁机器人，质量 为3kg,机器人在水平地面运动时，所提 供推力与速度关系如图乙所示，则该机器 人在水平地面上以0.5m/s速度匀速直 线运动时，水平推力的功率是 () 甲 F/N 300 200 100 00.20.40.67(ms) 乙 A.180W B.100W C.75W D.60W 小结 功率（表示做功快慢） 已知功(W) 已知力(F) 与时间(t) 与速度(v) 通用定义式 推导计算式 P-Y P=Fv (当力与速度方向一致时) 例如：计算人爬楼、 起重机吊货的功率 例如：计算汽车牵引力 匀速运动的机器的功率 考点三机械效率 [解读]近几年命题集中于滑轮组和斜面，常与浮力、 压强综合。考查核心是区分有用功、额外功与总功， 并理解效率小于1的原因。实验探究题也频繁出现。 典例3用如图甲所示的滑轮组提升物体M,已知物 体M的重力为200N,卷扬机加在绳子自由端的拉 力F将物体M在10s内沿竖直方向匀速提升 10m,拉力F做的功W随时间t的变化图像如图乙 所示，忽略绳重及摩擦，下列说法正确的是() W/丁 12000 卷扬机 9000 6000 3000 M 010203040t/s 甲 乙 (典例3图) A.10s内绳子自由端移动30m B.拉力F为300N C.该滑轮组的机械效率为66.7% D.动滑轮的重力为50N 解析：由图甲可知n=2,绳子自由端移动的距离s= nh=2×10m=20m,故A错误；由图乙可知10s内 拉力F做的功为3000J,由W=Fs可知，拉力F= W_=3000J=150N,故B错误；滑轮组的机械效率 20m W是X1m以X100%X100%E日 nF 200N ×100%= 2X150NX100%≈6.7%，故C正确； 第十一章功与机械能 对应练习 3.[2025广州天河期未]如图 甲把重为G的物体从A点竖 拔尖微课 直向上匀速拉至B点，此过程 绳的拉力为F;乙用平行于斜面的力把 同一物体沿斜面从C点匀速拉至与B等 高的D点，此过程绳的拉力为F2,则斜 面的机械效率为 B 水平地面 A A.100% BF1oo的 F h C.F2s ×100% FX100% D. 归纳总结 (1)对于实际机械，由于额外功的存在， 有用功总小于总功，所以？<1。 (2)机械效率的高低，既跟机械本身的结 构有关，也跟被拉动的物体有关；它不是 机械的一种固定性能，在完成不同任务的 过程中，同一个机械的机械效率可能 不同。 (3)若利用机械做功时，P有用、P急都已 P有用×100%。 知，则一P后 3 物理（沪粤版）九年级 因为忽略绳重及摩擦时F=(G十G动)，所以动滑 轮的重力G动=nF-G=2×150N-200N=100N,故 D错误。 答案：C 小结 机械效率采用了比值定义法，机械效率是一个比值， 没有单位。 考点四动能、势能及相互转化 [解读]动能、势能是中考必考基础，点，多以选择和 填空形式出现。近几年考题紧密联系实际生活（如 球类运动、交通场景)，重点考查能量大小的判断和 转化过程分析，并强调对“有摩擦阻力时机械能不守 恒”这一核心的理解。 典例4如图所示，小球由A点静止释 放，经B点运动到C点返回，B点为摆 动过程中的最低点，C点比A点位置A 低。下列说法正确的是 )(典例4图) A.小球由A点运动到C点时，动能一直增加 B.小球由B点运动到C点时，重力势能减小 C.小球由A点运动到B点时，动能转化为重力势能 D.小球在C点的机械能小于在A点的机械能 解析：小球由A点运动到B点的过程中，质量不变 高度变小，速度变大，重力势能减小，动能增大；小球 由B点运动到C点的过程中，质量不变，高度变大， 速度变小，重力势能增大，动能减小；小球由A点运 动到C点的过程中，动能先增大后减小，故A错误： 小球由B点运动到C点的过程中，重力势能增大， 故B错误；小球由A点运动到B点的过程中，重力势 能主要转化为动能，故C错误；C点比A点位置低， 说明小球由A点运动到C点的过程中，克服空气阻 力做功，一部分机械能转化为其他形式的能，所以小 球在C点的机械能小于在A点的机械能，故D正确。 答案：D 4 对应练习 4.[2025南京校级段考]图甲是我国古代 科学著作《天工开物》中记载的水转筒车， 它由一个大型的水轮和许多竹简组成。 当河水冲击水轮转动时，竹筒依次将水提 升到高处倒人水槽中，水流向岸上的农 田。图乙为筒车的简化图。下列说法正 确的是 ) 水槽 竹筒 农田 河水 甲 倒水处 如接水槽 河岸 取水处 水流方向 乙 A.增大筒车转速，筒车机械效率可达1 B.河水从水槽流向农田过程中，其所受 的重力没有做功 C.竹筒内的水倒入水槽过程中，其重力 势能转化为动能 D.从取水处到倒水处（水未流出时），竹 筒中水的机械能保持不变 第十一章功与机械能 小结 动能和重力势能之间可以相互转化。动能和重力势 能之间的相互转化一般发生在只受重力作用下的运动过 程中，例如滚摆在下降的过程中越转越快，它的重力势能 越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能；滚摆在上 升过程中越转越慢，它的重力势能越来越大，动能越来越 小，动能转化为重力势能。 閏综合素养提升 强化综合运用，融会贯通 1.[2025连云港]下列情景中，人对物体做功的是 ( A.司机用力推汽车，汽车不动 B.人推自行车前进 C.学生背着书包在水平路面上匀速前进D.足球被踢后，在草地上滚动了一段距离 2.如图所示，两个滑梯高度相等，如果小阳分别从左侧直梯和右侧弧形滑梯上 端滑到地面，所用时间分别为t1和t2,小阳所受重力做功分别为W1和W2, 重力的功率分别为P1和P2,已知t1<t2,则下列说法正确的是 A.W>W2 B.W=W2 (第2题图) C.P=P2 D.P<P2 3.[2025广州校级期中]如图所示，借助图中的动滑轮匀速拉动重为3N的物体 M,使物体M上升1m,用时2s,拉力F做功的功率为5W,以下说法中( ①绳子自由端移动的速度是0.5m/s ②动滑轮对物体做的功是3J ③拉力F做功的大小为10J ④使用该动滑轮提升物体M可省力M (第3题图) A.只有①②正确 B.只有②③正确 C.只有②③④正确 D.只有①②④正确 4.[2025苏州期末]同学们一起踢健子，如图所示，毽子被从A点踢起，到达最高点B点后 开始下落，下落过程经过C点，且C点与A点等高。下列说法正确的是 A.健子的机械能不变 B.毽子在A点的动能大于在C点的动能 C.毽子在A点的重力势能大于在C点的重力势能 D.键子在B点的动能为0 5.如图是一种提升重物的工具，利用此工具缓慢匀速提升重为 1000N的物体，拉力F为400N,若不计绳重、横杆重和摩擦， 则该工具的动滑轮总重为 N,机械效率为 %; 若要提高该工具的机械效率，请提出一条合理的建议： (第5题图) (选填“增加提升物体的重力”或“增加动滑轮 的重力”)。 5附：答案与解析 第十一章 功与机械能 [高频考点突破] ①A运动员用30N的水平力将19kg的冰壶从A点推 至B点，A点到B点的过程中运动员对冰壶施加力，冰壶 沿力的方向移动距离，因此运动员对冰壶做功；离手后的 冰壶由于惯性由B点运动到O点的过程中运动员未对冰 壶施加力，未对冰壶做功，则运动员对冰壶做的功W F=30N×4m=120J,故A符合题意，BCD不符合题意 故选A。 2C机器人匀速直线运动时的速度v=0.5m/s,由图乙 可知此时水平推力F=150N,则水平推力的功率P W_=F0=150N×0.5m/s=75W,故C正确，ABD错 tt 误。故选C。 ③C不用机械时，直接提升物体做的功为有用功；则甲用 F,把重为G的物体从A点竖直向上匀速拉至B点，有用 功（克服物体重力所做的功）W有用=Gh=F,h;乙用平行于 斜面的拉力F,把同一物体沿斜面从C点匀速拉至与B等 高的D点，拉力F2做的功为总功，即W急=F25,则斜面的 -W有里×100%=业X100%,故ABD错误， 机械效率一W。 C正确。故选C。 ④C由于克服摩棕、克服自身重力等，任何机械在工作时 都不可避免地要做额外功，所以有用功总是小于总功，机 械效率总是小于1，故A错误：河水从水槽流向农田的过程 中，水从高处流到低处，在重力的方向上移动了距离，所以 重力对水做了功，故B错误；竹简内的水从高处倒人水槽 的过程中，水的高度降低，速度增大，其重力势能减小，动 能增大，是重力势能转化为动能，故C正确；竹简内的水， 从取水处到倒水处，水的质量不变，高度增大，重力势能增 大，题中没有说明速度，动能变化不确定，所以机械能可能 是变化的，故D错误。故选C。 [综合素养提升] ①B司机用力推汽车，汽车不动，有力，但车没有通过距 离，没有做功，故A错误。人推自行车前进，人给车一个推 力，车在推力的方向上通过了一段距离，人对车做了功，故 B正确。学生背着书包在水平路面上匀速前进，人给书包 一个向上的力，而书包没有在力的方向上通过距离，所以 没有做功，故C错误。足球被踢后，人没有力作用在足球 上，足球在草地上滚动了一段距离是由于惯性，所以没有 做功，故D错误。故选B。 ②B小阳受到的重力不变，小阳分别从左侧直梯和右侧 弧形滑梯上端滑到地面，两个滑梯高度相等，根据W=Gh 可知，小阳所受重力做的功一样多，即W,=W2,故A错 误，B正确：因为小阳所受重力做的功一样多，而所用的时 间关系为，<，根据P=W可知，重力的功率大小关系 为P,>P2,故CD错误。故选B。 ③B①图中是一个动滑轮，承担物重和动滑轮重的绳子 段数n=2。物体M上升的高度h=1m,则绳子自由端移 动的距离s=h=2×1m=2m,绳子自由端移动的速度 -三-，m-1m/s,故①错误。②动滑轮对物体做的功 0-t2s 是有用功，物体的重力G=3N,上升的高度h=1m,所以 动滑轮对物体做的功W有用=Gh=3NX1m=3J,故②正 确。③拉力F做功是总功。已知拉力F做功的功率P 5W,做功时间t=2s,所以拉力F做功的大小W启=Pt= 5W×2s=10小，故③正确。④拉力F=W-10则_ 2m 5N>G,所以使用该动滑轮提升物体M没有省力，故④错 误。综上所述，正确的说法是②和③，故B正确，ACD不正 确。故选B。 ④B腱子在空中运动时，受到空气阻力，需要克服摩擦力 做功，因此键子的机械能会减少，而不是保持不变，故A错 误；键子从A点运动到C点的过程中，由于要克服空气阻 力做功，机械能减少，所以键子在A点的机械能大于在C 点的机械能；A点和C点的高度相同，且键子的质量不变， 所以键子在A点和C点的重力势能相等；机械能等于动能 与势能之和，由于键子在A点的机械能大于在C点的机械 能，所以键子在A点的动能一定大于在C点的动能，故B 正确，C错误；键子到达最高点B时，健子在竖直方向的速 度为零，仍然有水平方向的速度，因此，腱子在B点的速度 不为0，动能不为0，故D错误。故选B。 ⑤60062.5增加提升物体的重力 〔解析)由图可知，n=4,不计绳重、横杆重和摩擦时，根据 F=1 (G十G动)可知，该工具的动滑轮总重G动=nF一 n G=4×400N一1000N=600N;该工具的机械效率7= W强10X100%歌X100%二9 W总 nFX100%= _W有用X100%= 00X100%=62.5%:根据)=W。 W有用 W有用十W领外 —×100%= 1一×100%可知，提高机械效 W外 1十W有用 47 物理（沪粤版）九年级 率的方法：增加物重以增大有用功和减小动滑轮的重力以 减小额外功。 第十二章 内能与热机 [高频考点突破] ①C热水袋取暖是利用热传递，内能从热水袋转移到手 上，热水袋的内能逐渐减小，故A错误；小孩在滑梯上匀速 滑下的过程中，臀部与滑梯摩擦，将一部分机械能转化为 内能，故小孩的机械能减少，内能增加，故B错误：火箭从 地面向上发射过程中，火箭外壳和大气摩擦后温度越来越 高，其内能增大，故C正确：子弹击中一块木板后，子弹和 木块的温度都升高，此时消耗了子弹的机械能，转化为子 弹和木块的内能，子弹和木板的内能都增大，故D错误。 故选C。 ②C热量是一个过程量，不能说“某物体含有或具有多少 热量”，故A错误；热传递过程中，内能总是从温度高的物 体向温度低的物体转移，或者是从物体的高温部分向低温 部分转移，而不是从内能多的物体向内能少的物体转移， 故B错误；物体吸收热量温度不一定升高，如晶体熔化时， 吸收热量，温度不变，故C正确；内能的大小与物体的质 量、温度、状态有关，仅凭温度的高低不能判断物体内能的 大小，故D错误。故选C。 ③2.1×1031kg液化石油气完全燃烧放出的热量是 8.0×10J80 〔解析)质量相同的液体甲和水升高相同的温度需要吸收 的热量关系为Q水服=2Q甲服。由热量计算公式Q=cm△t 得c=品所以cg=2:又因为c*=42X 103J/(kg·℃)，所以c甲=2.1×103J/(kg·℃)。液化石 油气的热值为8.0×10J/kg,表示的物理意义是1kg液化 石油气完全燃烧放出的热量是8.0×10J;由题知，m气= 250g=0.25kg,q=8.0×10J/kg,250g液化石油气完全 燃烧放出的热量Qm=m气g=0.25kg×8.0×10J/kg= 2×10J,不计热损失，则Q=Q粒=2×10J,水的质量 m=50kg,由Q=cm△t可得水的温度变化量△t= Q吸 2×10J ≈95℃，在一标准大 c水m4.2X103J/(kg·℃)×50kg 气压下，水的沸点为100℃，并且沸腾时水的温度不变，由 于20℃+95℃>100℃，所以水吸热后，末温为100℃，而 水的初温为20℃，所以水的温度升高了△′=100℃ 20℃=80℃. 4乙251000 〔解析)图A塞子被顶出的过程是内能转化为机械能的过 程，其能量转化和内燃机的做功冲程相同；对比图B的四 48 个冲程，乙冲程进、排气门同时关闭，活塞向下运动，所以乙 冲程是做功冲程，故塞子被顶出过程的能量转化相当于图 B中乙冲程的能量转化过程。从表格数据可知，飞轮每分 钟转3000圈，则每秒转50圈，因为飞轮每转2圈，做功 1次，故柴油机单缸每秒做功25次；因为柴油机单缸的功 率为25kW,所以每个做功冲程里该单缸对外做功W一 P1=25000W×25s=1000J。 [综合素养提升] ①C小光用手焐容器，热量会从手转移到容器上，是通过 热传递的方式改变铁屑的内能，故A错误；当小光的手和 铁屑温度相同时，热传递就会停止，故B错误；小亮通过振 荡方式增大铁屑的内能，是通过做功的方式改变铁屑的内 能，钻木取火是通过做功的方式改变物体的内能，两种方 式相同，故C正确：小光和小亮的方法对改变铁屑的内能 是等效的，故D错误。故选C。 ②A由图可知，取相同质量时，Q>Q2,根据g=Q可 m 知，9甲>q乙，即甲燃料的热值大于乙燃料的热值，故A正 确；由图像可知，同种燃料完全燃烧放出的热量与质量成 正比，则燃料完全燃烧放出的热量越多，其质量一定越大， 不同燃料燃烧放出的热量越多，其质量不一定越大，故B 错误；由图可知，完全燃烧相同质量的两种燃料，甲放出的 热量更多，故C错误；燃料的热值是燃料的特性，与燃料是 否完全燃烧无关，所以燃料若不完全燃烧，热值不会改变， 但放出的热量会变少，故D错误。故选A。 ③D比热容是物质的一种特性，与质量无关，一杯水倒 出一半，杯内剩余水的比热容不变，故A错误；由表格数据 可知，水的比热容大于砂石的比热容，由△-Q可知，水 cm 和砂石放出相等热量，由于质量关系未知，所以无法比较 降低的温度关系，故B错误；由表格数据可知，水的比热容 为4.2×103J/(kg·℃)，它表示1kg的水温度每升高（或 降低)1℃，吸收（或放出）的热量是4.2×10J,故C错误； 由表格数据可知，水的比热容大于煤油的比热容，由△= Q:可知，质量相等的水和煤油，吸收相等热量，煤油温度 cm 升高得较多，故D正确。故选D。 ④A由图乙可知，有用机械能占比为100%一6%一 28%一31%=35%，因此效率为35%，故A正确；柴油机做 功冲程中，内能转化为机械能，燃气的内能减小，故B错 误；增加部件的摩擦会导致机械摩擦损耗的能量增多，有 用机械能占比减小，热机效率会降低，故C错误；柴油机效 率比汽油机高，指的是能量的利用率更高，但有用功的多