专题九 功和能——（学案）（有答案）2023年中考物理（人教版）一轮复习讲义

专题九 功和能
课程要求
通过实验，认识浮力。
探究浮力大小与哪些因素有关。
知道阿基米德原理，运用物体的浮沉条件说明生产、生活中的一些现象。
了解能量及其存在的不同形式。描述各种各样的能量和生产、生活的联系。
知道动能、势能和机械能。通过实验，了解动能和势能的相互转化。举例说明机械能和其他形式能量的相互转化。
知道能量守恒定律。列举日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒的观点分析问题的意识。
知道能量的转化和转移有一定的方向性。
基础知识梳理
一、功
1、功的概念：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、功的必要因素：力学里所说的做功，包含两个必要因素，作用在物体上的力和物体在这个力的方向上移动的距离。
3、力对物体不做功的三种情况
“不劳无功”（F=0） “不动无功”（s=0） “劳而无功”
诠释 物体不受力，但因为惯性通过一段距离，没有力做功 物体受到力的作用，但静止不动，没有移动距离，力对物体不做功 力和距离垂直时，这个力也没有对物体做功
举例 踢出去的足球靠惯性在空中飞行时，脚对球没有做功 人用力搬石头，但没有搬动，人对石头没有做功 人提着水捅。在水平地面上行走了一段距离，人对水桶没有做功
图示
4、功的计算
（1）计算方法：功等于力物体在力的方向上移动的距离的乘积。
（2）公式：
（3）国际单位制：焦耳，简称焦，符号是J。1J=1N·m
（4）注意问题：s是物体沿F的方向移动的距离不一定是物体实际通过的距离如人上楼时克服重力做功，s是楼的高度，不是楼梯长度。
二、功率
1、物理意义：表示做功的快慢
2、定义：功与做功所用时间之比
3、表达式：
4、国际单位制：瓦特，简称瓦，符号是W。1kW=103W
5、说明：功率是机械的主要性能之一
三、能与动能
1、能
（1）定义：如果一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。一个物体能够做的功越多，就表明这个物体的能量越大。
流动着的风、张开的弓、举高的重锤都可以对外做功，说明它们都具有能。
提示：判断一个物体是否具有能就是看它能否对外做功。“能够做功”并不等于正在做功，只要该物体具有做功的本领，不论它是否正在做功，该物体都具有能。
（2）能量的单位：在国际单位制中能量的单位是焦耳。一个物体能够对外做多少焦耳的功，它就具有多少焦耳的能。
2、动能
（1）定义：物体由于运动而具有的能
（2）实例：行驶的汽车、奔驰的骏马
（3）影响因素：质量、速度
四、势能
重力势能和弹性势能是常见的两种势能。
1、重力势能
（1）定义：物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能
（2）实例：悬挂的电灯、高山上的石头
（3）影响因素：质量、高度
2、弹性势能
（1）定义：物体由于发生弹性形变而具有的能
（2）实例：压缩的弹簧、拉开的弓
（3）影响因素：材料性能、弹性形变程度。物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能越大。
五、机械能及其转化
1、机械能：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。
（1）动能和势能都属于机械能，一个物体可以有动,能，也可以有势能，还可以同时具有动能和势能；
（2）物体具有的机械能的大小等于物体具有的动能和势能之和，即机械能=动能+势能。
2、转化：在一定条件下，动能和势能是可以相互转化的。
3、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，但两者的总和不变，或者说，机械能是守恒的。
机械能守恒是有条件的，只有动能和势能相互转化时，机械能才是守恒的。
六、水能和风能的利用
水能 风能
概述 水能属于自然界中其有大量机械能的自然资源，自然界中的瀑布、潮汐、河流都其有大量的水能 风是流动的空气，由于不同地区、不同时刻、不同高度的空气温度不同，压强也不同，空气就会流动起来，形成风，风具有风能
特点 无污染、蕴藏量大，可循环利用 资源丰富、无污染、不稳定、不便于储存
利用 （1）早期：人们利用水车来汲水、磨粉、碾谷等 （2）到18世纪：人们利用大功率水车来带动纺织机械、冶金鼓风机工作 （3）近代：利用水力带动水轮发电机发电 （1）利用风能来驱动帆船航行 （2）利用风能来推动风车做功 （3）利用风能来发电
方法技巧点拨
一、判断力是否对物体做功的思路
二、功率的相关计算
计算功率时，公式里适用于任何情况下功率的计算，而推导公式一般用于做匀速直线运动的物体。解答这类题目时要善于挖掘题干中的信息，题目中的“在平直公路上匀速行驶”相当于告诉了牵引力F与阻力f大小相等，这是解题的关键。
一、影响动能和势能大小因素的实验探究
探究影响动能和势能大小因素的实验中，运用了“转换法”和“控制变量法”。在设计实验和分析得出结论时，要注意控制变量法的运用。
三、机械能及其转化的判断
分析动能和势能相互转化的一般步骤：①明确要研究的对象和所要研究的过程；②根据物体在初始状态的位置、速度、形变情况，确定物体具有的机械能类型及大小；③根据物体在最终状态的位置、速度、形变情况，确定物体具有的机械能类型及大小；④对比②③中的结论做出机械能类型转化的判断。
四、对机械能守恒的理解
判断物体的机械能是否守恒，一看过程：若只有动能和势能的相互转化，则机械能守恒，若有其他形式的能参与了转化，则机械能不守恒。二看标志：“物体只受重力作用，没有其他力的作用”、“不计能量损失”、“不计空气力及摩擦”等都是其他形式能量没有参与转化的标志。
经典例题解读
例1 周末，小明和小华去爬山。他们从山脚下同一地点同时出发，沿着不同路径上山（小明走的道路比较陡峭，但是路程短，小华走的道路比较平缓，但是路程长），同时到达山顶。已知，小明的质量为48kg，小华的质量为55kg。则下列说法正确的是( )
A.小明克服自身重力所做的功比较多 B.他们克服自身重力所做的功一样多
C.小华克服自身重力做功的功率比较大 D.小明克服自身重力做功的功率比较大
答案：C
解析：AB.小明的质量为45kg，小华的质量为60kg，根据可知，小明的重力小于小华的重力；升高的高度相同，根据可知，小华克服自身重力所做的功比较多，故AB错误；
CD.用时相同，小华克服自身重力所做的功比较多，根据可知，小华克服自身重力做功的功率比较大，故C正确，D错误。
故选C。
例2小红和小金进行爬楼比赛，规定从一楼爬到三楼，功率大者获胜.为此，下列物理量中一定要测量的是( )
①三楼地面到一楼地面的高度；②从一楼到达三楼所用的时间；③小红和小金的体重；④一楼到三楼楼梯的长度
A.①④ B.①③④ C.①②③ D.②③
答案：D
解析：爬到三楼的功率
因h相同，只需要测量的物理量是参赛者的体重以及登楼所用的时间，一定要测量的是②③，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
例3甲、乙两人沿同一竹竿进行爬竿比赛，甲从地面爬到竿顶用了16s，乙从地面爬到竿顶用了12s，已知甲、乙两人的体重之比为3:4，则甲、乙两人爬竿的功率之比为( )
A.4:3 B.3:4 C.9:16 D.16:9
答案：C
解析：爬杆比赛过程中，克服自身重力做功，由分析可知，由题可知h相同，所以
所以甲、乙两人爬杆的功率之比为
故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
例4电梯匀速上升过程中，电梯的( )
A.动能不变，重力势能不变 B.动能减小，重力势能变大
C.动能变小，重力势能不变 D.动能不变，重力势能变大
答案：D
解析：电梯匀速上升过程中，质量不变，速度不变，动能不变；高度增加，重力势能增大。故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D
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