第11讲功和机械能本讲内容主要考查：判断物体是否做功、功和功率的计算、动能和势能的相互转化、探究动能和势能分别与哪些因素有关、机械能的转化.题型多以选择、实验、计算形式出现.题目难度通常不大.考试说明1.从能量转化和转移的角度,结合实例认识功的概念.知道做功的过程就是能量转化或转移过程；2.结合实例理解功率的概念,并了解功率的实际应用；3.知道什么是动能、势能(包括重力势能和弹性势能),了解其在生活、生产中的实例；明确它们与哪些因素有关；知道机械能的概念；4.能用实例说明物体的动能和势能及它们之间的相互转化.功、功率1.功两个必要因素一是作用在物体上的_________；二是物体在_________上通过的距离三种不做功的情况不劳无功物体没有受到力的作用,但由于惯性通过了一段距离.例如踢出去在空中运动的足球不动无功物体受到力的作用,但保持静止状态,即没有移动距离.例如“推而不动”、“搬而未起”劳而无功物体受到力的作用,也移动了一段距离,但移动距离方向与力的方向垂直.例如手提物体沿水平方向移动功的计算文字式功等于________与__________的乘积表达式__________单位_________,符号为_________.1J=1N·m【提示】功率表示做功的快慢,功表示做功的多少.一个力做功的多少由功率和时间两个因素决定,功率大的做功不一定多,做功多的功率也不一定大.在分析功和功率的关系时,必须考虑时间的因素.2.功率定义在物理学中,把_________与_________之比叫做功率意义表示物体___________的物理量公式P=_________单位基本单位是_______,符号________；工程技术上还常用_______,符号是________.单位的换算关系:1kW=__________W,1W=1J/s动能、势能能量定义物体能够________,我们就说这个物体具有______,简称_______单位能量的单位是_______,符号是__________功与能量关系一个物体能够做的功越多,表示这个物体的能量越大动能定义物体由于_______而具有的能,叫做动能探究物体的动能跟哪些因素有关探究方法：控制变量法、转换法,即物体动能的大小通过观察_____________来判断实验过程：①让同一钢球从不同的高度滚下,探究物体动能与其_________的关系②让质量不同的钢球从同一______滚下,目的是______________,探究物体动能和其质量的关系10\n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,它的动能越大重力势能定义物体由于___________而具有的能,叫做重力势能影响因素物体的________越大,_________越高,它具有的重力势能就比较方法相同质量时比较_________；举起相同高度时比较_________弹性势能定义物体由于________而具有的能,叫做弹性势能影响因素物体的_________越大,它具有的弹性势能__________【提示】一般而言,规定物体在“水平地面”上的重力势能为零.机械能及其转化机械能定义_________、_______和________统称为机械能单位________,符号________机械能转化动能与重力势能之间相互转化转化的规律是减小的能量转化为增大的能量动能与弹性势能之间相互转化人造地球卫星能量转化从近地点→远地点：______能转化为_______能从远地点→近地点：______能转化为_______能机械能守恒如果只有动能和势能的相互转化,机械能的总和保持________【提示】题中如果有“在光滑斜面上滑动”,则“光滑”表示没有能量损失——机械能守恒；“斜面上匀速下滑”表示有能量损失——机械能不守恒.命题点1 功、功率 (2022·北海)采用先进的生产工艺及材料生产的“万向轮”大大减少了摩擦作用，把它安装在行李箱上推动行李箱尤其省力．一个很重的行李箱仅用F＝10N的水平推力就可以使它在水平地面上滑行，且滑行30m用时20s．求上述过程中推力F所做的功和功率．掌握功的计算公式，功率可利用如下两个公式进行计算：P＝W/t、P＝F推v. 1．(2022·崇左)下列实例中，力对物体没有做功的是()A．叉车向上举起货物B．小林沿着斜面向上拉动物体C．小欣背着书包上楼D．小明用力推石头但石头不动2．(2022·安顺)举重是我国的优势体育项目．一位身高170cm的运动员和一位身高160cm的运动员，在挺举项目中用相同时间，把同样重的杠铃举起，如图所示．如果他们对杠铃所做的功分别为W1和W2，功率分别为P1和P2，则下列关系式中正确的是()10\nA．W1＝W2，P1＝P2B．W1＞W2，P1＝P2C．W1＞W2，P1＞P2D．W1＜W2，P1＜P23．(2022·贺州)在贺州市“新农村”建设项目中，莉莉家得到政府补贴建好了新楼房，搬家时，她将质量为8kg的储物箱从一楼搬到6m高的三楼，用时30s，请你计算：(1)储物箱所受重力是多大？(2)莉莉对储物箱做功的功率是多少？4．(2022·南宁)汽车遇到意外情况时紧急停车要经历反应和制动两个过程，汽车在反应过程做匀速直线运动，在制动过程做变速直线运动，如图所示．若汽车以20m/s的速度在平直的公路上行驶，紧急停车时，在反应过程，汽车行驶了14m，汽车的牵引力为2×103N；制动过程中所用的时间为2.3s．汽车在两个过程中通过的总距离为30m．求：(1)汽车在反应过程所用的时间；(2)汽车牵引力在反应过程所做的功；(3)紧急停车全程的平均速度．命题点2 机械能及其转化 (2022·柳州)a、b、c是一个苹果下落过程中的三个位置(图10)，苹果经过位置________时重力势能最大，经过位置________时动能最大．10\n点拨：不计空气阻力，苹果做自由落体运动，在运动过程中，高度减小，速度越来越大，再结合影响物体动能和热能变化的因素进行分析． 5．(2022·玉林、防城港)苹果从树上由静止落下的过程中()A．动能减小，重力势能减小B．动能增加，重力势能增加C．动能增加，重力势能减小D．动能减小，重力势能增加6．(2022·贵港)如图所示，两边分别用弹簧K1和K2拴住的滑块M静止在O点处，用手向右拨动滑块M，它就可以在光滑的水平面上来回运动，当滑块从O点向右运动时(弹簧在弹性限度内)()A．弹簧K1和K2的势能同时增大B．弹簧K1和K2的势能同时减小C．弹簧K1的势能增大，K2的势能减小D．弹簧K1的势能减小，K2的势能增大7．(2022·钦州)在图示的情景中，重力势能转化为动能的过程是() A．箭离开弓过程 B．运动员撑起过程 C．杠铃被举起过程 D．运动员下落过程命题点 探究动能大小跟哪些因素有关探究动能的大小与什么因素有关在中考试题中常从以下几个方面进行考查：(1)控制变量法的应用：控制速度不变，探究动能大小与质量的关系；控制质量不变，探究动能大小与速度的关系．(2)转换法的应用：通过观察木块被撞击的距离，判断动能的大小．(3)总结实验结论． (2022·眉山)为探究“动能大小的影响因素”，科学小组利用斜面、钢球、木块等器材开展了如图所示的活动．(1)实验中通过比较木块________来判断钢球动能的大小．(2)在图甲和图丙中，用质量不同的两个钢球从斜面上相同高度自由滚下，目的是使钢球撞击木块时的________相同；比较甲、丙两图，得到的结论是________________________________________．10\n(3)由实验中钢球撞击木块做功，同学们联想到汽车撞击行人出现交通事故的情景，并猜想到交通事故的危害程度与“超载”、“超速”有关．进一步探究，获得了表格内的数据：实验序号钢球质量m/g钢球自由滚下高度h/cm木块被撞后运动的距离s/cm甲202016乙20104丙402032 分析表格内的数据可知，利用甲、丙两次实验可验证危害程度与________(填“超载”或“超速”)有关；在质量和速度两个因素中，对动能影响较大的因素是________，理由是________________________________________________________________________．(1)控制变量法的应用：控制高度不变，探究动(重力势)能大小与质量的关系；控制质量不变，探究动能(重力势能)大小与速度(高度)的关系．(2)转换法的应用：通过观察实验中木块被推动的距离，来判断动能的大小：木块被推动的距离越远，动能越大．通过观察沙坑中的深浅程度，判断重力势能的大小：沙坑下陷的越深，重力势能越大．(3)总结实验结论：动能的影响因素：与物体的质量、物体的运动速度有关．质量越大，速度越快，动能越大；重力势能的影响因素：与物体的质量、物体的高度有关．质量越大，高度越高，重力势能越大．(4)小华利用如图装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”：将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度θ的位置，然后由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，将与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块会在水平面上滑行一定距离后停止．图中的摆长L相同，θ1＜θ2，球A、B的质量分别为mA、mB(mA＜mB)．①如图甲、乙所示，同时释放A、B，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置，这表明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球的________无关．②如图甲、乙所示，观察到B球能将木块C撞得更远，由此可得出结论：________________________________________________________________________.③图乙中小球B到达竖直位置时的速度________(填“大于”“小于”或“等于”)图丙中小球B到达竖直位置时的速度；如图乙、丙所示，图丙中木块C滑行得更远些，由此可得出结论：________________________________________________________________________.一、选择题1．(2022·咸宁)如图所示的情景中，关于力对物体做功的叙述，正确的是() 10\n2．(2022·桂林)如图所示，用50N的水平拉力F拉着物体在2s内沿水平方向前进了4m．下列说法正确的是()A．拉力做功为零B．拉力的功率为零C．拉力做功为100JD．拉力的功率为100W第2题图 第3题图3．(2022·株洲)如图，从物理学角度看，足球比赛中，守门员的作用主要是()A．改变足球的动能B．改变足球的重力势能C．改变足球的弹性势能D．改变足球的运动状态4．(2022·呼和浩特)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地变化5．(2022·柳州模拟)下列过程中，属于动能转化为势能的是()A．将一块石头向上抛出B．张开的弓把箭沿水平方向射出去C．雨滴自房顶落下D．山坡上滚下的大石头6．(2022·聊城)如图所示，捻动滚摆的轴使其升高后释放，观察滚摆运动过程，长时间后滚摆停止上下滚动．下列说法正确的是()A．滚摆下降时，重力势能减小，动能减小B．滚摆到最低点后又上升，重力势能转化为动能C．滚摆整个运动过程中，机械能守恒D．滚摆每次上升的高度逐渐减小，说明滚摆的机械能减小7．(2022·德州)某运动员做蹦极运动，如图甲所示，从高处O点开始下落，A点是弹性绳的自由长度，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()10\nA．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C．t0时刻运动员动能最大D．运动员重力大小等于F08．(2022玉林一模)在学习“机械能及其转化”时，“想想做做”栏目提供了如图所示情景，用绳子把一个铁锁悬挂起来．把铁锁拿近自己的鼻子，稳定后松开手，头保持不动，铁锁向前摆去又摆回来．下列说法正确的是()A．铁锁在摆动过程中机械能保持不变B．铁锁摆动到最低点时动能最小C．铁锁在下降过程中，重力势能转化为动能D．铁锁在上升过程中，重力势能转化为动能二、填空题9．(2022·钦州)如图所示的单摆，让小球从A点静止释放，小球从A点向B点摆动的过程中，小球受到的重力对小球________功，细绳对小球的拉力________功．(填“做”或“不做”)10．(2022·内江)在探究“汽车的速度”的实验中，甲、乙两辆相同的汽车在同一水平地面上做直线运动的s－t图像如图所示．由图可知，甲车的动能________(填“大于”“小于”或“等于”)乙车的动能；经过相同的时间，甲、乙两车牵引力做的功之比为________．(空气阻力忽略不计) 甲 乙11．(2022·河池)2022年12月14日，“嫦娥三号”探测器在月球表面着陆．着陆前速度从1700m/s逐渐减小到0(以月球为参照物)，悬停在距月面100m高处．“嫦娥三号”探测器所载的“月兔”号月球车在减速下降过程中重力势能________，动能________．(填“增大”“不变”或“减小”)12．(2022·德州)2022午4月25日，尼泊尔发生里氏8.1级强震．地震发生后，我国快速行动，参与救援．救灾过程中，飞机在一定高度匀速飞行，向灾区投放物资，则飞机的机械能会________．13．(2022·徐州)如图是自动回转的“魔罐”，橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，中间系一个钩码，当你将“魔罐”在水平地面上滚出后，它能自动滚回来，原因是________能转化为________能．第13题图 第14题图14．(2022·百色)如图所示，小明从滑梯高处加速下滑，臀部有热乎乎的感觉，这过程中小明的动能________，机械能________(填“增大”“减小”或“不变”)．三、实验题15．(2022·莱芜)在探究物体的动能与哪些因素有关的实验中，小华猜想：10\nA．物体的动能可能与物体的质量有关；B．物体的动能可能与物体的速度有关；C．物体的动能可能与物体的材料有关．为了验证猜想，小华设计了以下探究实验：让小球从斜面上某一高度静止释放，撞击静止在水平地面上的木块，实验过程如图甲、乙、丙、丁所示．图中m1<m2、s1<s2、s1<s3、h1<h2，水平面上所用的木块是同一木块．(1)小华通过比较甲和乙得出猜想(填猜想代号)是正确的．(2)小华通过比较________两次实验，得出猜想A是正确的．(3)你认为通过比较________两次实验，可以验证猜想C是错误的．(4)小华在本次实验中是通过观察______________来判断小球动能大小的．16．(2022·衡阳)某同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到：物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关．于是设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球，其中A、C、D三球的质量为m，B球质量为2m，让A、B两球从距沙表面高H静止下落，C球从距沙表面高2H静止下落，D球从距沙表面高2H的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下(球在光滑管道中运动的能量损失不计)．实验测得A、B两球陷入沙深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙深度均为h3，且h1＜h2＜h3.(1)本实验中，铅球的重力势能大小是通过________________来反映的．(2)比较A、B两球，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当下落高度一定时，________________________．(3)比较________两球，发现C球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当物体质量相同时，下落高度越高，物体的重力势能越大．(4)比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径________(填“有关”或“无关”)．(5)小球在下落过程中(陷入沙面前)，将重力势能转化为________能，陷入沙中后到小球静止过程中，将机械能转化为________能．四、计算题17．(2022·玉林、防城港)一辆汽车在平直公路上以72km/h的速度匀速行驶了30min，汽车所受阻力为1000N．问：10\n(1)汽车发动机所做的功为多少焦耳？(2)汽车发动机的功率是多少瓦特？(3)如图所示，请你用物理知识解释，为什么要对机动车的最高行驶速度进行限制？为什么在同样的道路上，对不同车型设定不一样的最高行驶速度？第11讲 功和机械能考点解读考点1 1.力 力的方向 力 物体在力的方向上移动的距离 W＝Fs 焦耳 J 2.功 做功所用时间 做功快慢 瓦特 W 千瓦 kW 103考点2 做功 能量 能 焦耳 J 运动 木块被推动的距离 速度 高度 使两球到达水平面时的速度相同 高度 质量 举得 越大 举高的高度 物体质量 发生弹性形变 弹性形变 越大考点3 动能 重力势能 弹性势能 焦耳 J 动 重力势 重力势 动 不变各个击破例1 由W＝Fs得W＝10N×30m＝300J；P＝＝＝15W.10\n题组训练 1.D 2.C 3.(1)G＝mg＝8kg×10N/kg＝80N；(2)对储物箱所做的功：W＝Gh＝80N×6m＝480J，对储物箱做功的功率：P＝W/t＝480J/30s＝16W.4．(1)反应时间内匀速行驶，速度为v＝20m/s，路程s＝14m，由v＝得t＝＝＝0.7s；(2)由P＝＝＝Fv＝2×103N×20m/s＝4×104W；(3)制动过程的平均速度：v＝＝＝10m/s.例2 a c题组训练 5.C 6.A 7.D实验突破例 (1)运动距离 (2)速度 速度一定时，物体的质量越大，动能越大 (3)超载 速度 物体的动能与物体速度平方成正比拓展训练 (4)①质量 ②速度相同时，物体质量越大，动能越大 ③小于 质量相同时，物体的速度越大，动能越大整合集训1．A 2.D 3.D 4.B 5.A 6.D 7.A 8.C 9.做 不做 10.小于 1∶4 11.减小 减小 12.减小 13.弹性势 动 14.增大 减小 15.(1)B (2)甲、丙(3)甲、丁 (4)木块移动的距离 16.(1)铅球陷入沙子的深度 (2)物体质量越大，重力势能越大 (3)A、C (4)无关 (5)动 内 17.(1)72km/h＝20m/s，30min＝1800s，汽车行驶距离s＝vt＝20m/s×1800s＝3.6×104m，汽车发动机所做的功W＝Fs＝1000N×3.6×104m＝3.6×107J；(2)汽车发动机的功率P＝W/t＝3.6×107J/1800s＝2×104W；(3)①动能与质量和速度有关；质量越大，速度越大，动能越大．机动车的质量一定，速度越快，动能越大，刹车制动距离越大，容易出现交通事故，所以要限速行驶；②惯性与质量有关；质量越大，惯性越大．大车质量大，在速度相同时，其惯性大，动能也大，遇到紧急情况不容易停车，且发生事故时伤害更严重．在同样的道路上，对质量较小的车，其允许的速度可大些，所以对不同车型设定不一样的最高行驶速度．10
