2016河南《奋斗者——中考全程备考方略》物理知识梳理：第十章　功和机械能

课件41张PPT。第十章 功和机械能考情分析考点梳理典例精析实验强化过关备战演练考情分析 考纲要求：结合实例认识机械功的概念。理解做功的两个必要因素。能用生活、生产中的实例解释机械功的含义。理解功的计算公式W = Fs，并能进行有关计算。结合实例理解功率的概念。了解功率在实际中的应用。会用公式 P = 进行简单计算。通过实例认识物体的动能、势能和机械能。能用实例说明物体的动能和势能的相互转化。能用实例说明机械能和其他形式能的转化。W
t2011～2015年河南中考考情一览表 1. 力学中的功
（1）功：通常而言，如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上_________________，就说这个力对物体做了功。
（2）做功的两个必要因素：一个是__________________；另一个是__________________________________________。作用在物体上的力考点梳理物体在这个力的方向上移动的距离答案移动了一段距离考点一 功W = Fs 2. 功的计算
（1）功的计算：力学中，功等于力与物体在力的方向上________________的乘积。表达式为：___________。
（2）功的单位：在国际单位制中，力的单位是牛，距离的单位是米，则功的单位是牛米，它有一个专门的名称叫做________，简称_________，符号是________。
【温馨提醒】 物体在力的方向上位置没有发生变化或者在运动方向上没有受力，都没有力对它做功。移动的距离答案焦耳焦J功 1. 功率：______与__________________之比叫做功率。
2. 功率物理意义：表示______的快慢。它在数值上等于_____________所做的功。
3. 功率表达式：__________。变形公式：P = = = Fv。
4. 功率单位：在国际单位制中，功的单位是焦耳，时间的单位是秒，则功率的单位是焦耳每秒，它有个专门的名称叫做_______，简称_________，符号是______。工程技术上还常用千瓦（kW）作为功率的单位。1 kW = _________W。做功所用时间答案103W
tFs
t做功单位时间内瓦特瓦W考点二 功率 1. 能量：物体能够对外______，我们就说这个物体具有能量，简称能。能量的单位与功的单位相同，也是焦耳。一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。
2. 动能
（1）动能：物体由于________而具有的能，叫做动能。
（2）物体动能的影响因素：质量相同的物体，运动的_________越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，_________越大，它的动能也越大。
【温馨提醒】 一切运动的物体都具有动能。答案质量速度 运动做功 考点三 动能和势能 3. 势能
（1）重力势能
A. 重力势能：在地球表面附近，物体由于_________所具有的能，叫做重力势能。
B. 重力势能影响因素：物体的_______越大，_______越高，它具有的重力势能就越大。
（2）弹性势能
A. 弹性势能：物体由于发生______________而具有的能叫做弹性势能。
B. 弹性势能影响因素：物体的_______________越大，它具有的弹性势能就越大。弹性形变答案位置质量高度弹性形变 1. 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。
（2）动能和势能可以相互________。
（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，但机械能的总和_______，或者说，机械能是守恒的。
2. 水能和风能的利用：风能和水能都可以用来发电。一定量的水，上、下水位差越大，水的重力势能越大，能发出的电就越多。风吹动风车，可以带动发电机发电。答案不变 转化 考点四 机械能及其转化典例精析A 【典例 1】（2015 自贡，8）下列说法中正确的是（　　）
A. 用手从地面竖直提起水桶，手竖直向上的拉力对水桶做了功
B. 提着水桶在路面上水平向前移动一段路程，手竖直向上的拉力对水桶做了功
C. 抛出手的铅球在空中向前运动的过程中，推力对铅球做了功
D. 用力推一辆汽车，汽车静止不动，推力在这个过程中对汽车做了功答案解析类型一 判断是否有力对物体做功 【解析】 功的两个必要因素是作用在物体上的力和物体在这个力的方向上移动的距离。用手从地面提起水桶，在拉力的竖直方向上移动了距离，拉力对水桶做了功，A正确；提着水桶水平前进时，水桶只在水平方向移动了距离，所以竖直向上的拉力不对水桶做功，B错误；抛出去的铅球不受推力作用，故不存在推力做功，C错误；用力推汽车没有推动，汽车没有在力的方向上移动距离，推力没有对汽车做功，D错误。故选A。 【变式训练 1】
如图 1 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。（均选填“做”或“不做”）答案做不做 【典例 2】（2015 桂林，8）如图 2 所示，用 50 N 的水平拉力 F 拉着物体在 2 s 内沿水平方向前进了 4 m 。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 100 J
D. 拉力的功率为 100 WD答案解析 【解析】 拉力做功W = Fs = 50 N × 4 m = 200 J，拉力的功
率 P = = = 100 W。故选D。200 J
2 sW
t类型二 功和功率的相关计算 【变式训练 2】
新建成的牛栏江引水济昆工程，是将水从海拔较低的德泽水库，引到海拔较高的盘龙江上游。每年对昆明提供 5.67 亿立方米的水，耗电及相关运行费用已近 10 亿元。所以，珍惜水资源是每一个市民应尽的责任和义务。此工程是在德泽水库库区建泵站，将水泵入山坡高处的水池后，再自流回昆明。泵站的提水高度约 220 m ，每秒流过水流横截面的水量是 18 m3 。将 1.8 × 104 kg 的水提高 220 m ，水泵对水所做的功是__________J，做功的功率是___________ W。（ g 取10 N/kg，ρ水 = 1.0 × 103 kg/m3）答案3.96 × 1073.96 × 107 【典例 3】（2015 巴中，10）如图 3 所示，一物体在拉力 F 的作用下沿斜面向上匀速运动，在向上运动的过程中，下列说法正确的是（　　）
A. 物体的动能不变，机械能不变
B. 物体的重力势能增大，机械能增大
C. 物体的重力势能转化为动能
D. 物体的动能转化为重力势能B解析 【解析】物体的动能大小和物体的运动速度与质量有关，重力势能和物体的质量与高度有关。物体在向上匀速运动的过程中，质量不变，速度不变，所以动能不变，又因为物体的高度增加，所以重力势能增大，物
体的机械能增大；物体在运动过程中没有动能和重力势能的转化。
故选B。答案类型三 机械能及其转化 【方法指导】判断一个物体的动能、重力势能是否改变，看该物体的质量、速度、所处的高度是否改变。 【变式训练 3】
如图 4 所示是蹦床运动员表演的情景，运动员从最低点到达最高点的过程中，运动员的动能和重力势能变化情况分别是（　　）
A. 动能减小，重力势能增大
B. 动能增大，重力势能减小
C. 动能先增大后减小，重力势能增大
D. 动能先减小后增大，重力势能减小答案C实验强化过关 【命题角度】1. 转换法的运用
2. 控制变量法的运用
3. 实验设计
4. 实验过程中的能量转化
5. 分析数据，比较影响动能较大的因素
6. 实验结论及其应用
7. 实验中，若水平面没有阻力将出现的情况实验 探究物体的动能跟哪些因素有关 【典例精讲】（2015 泸州，30）某物理兴趣小组设计了如图 5 所示的实验装置来探究物体的动能跟哪些因素有关。让同一钢球 A 分别从不同的高度由静止开始滚下，观察木块 B 被撞击后移动距离 s 的长短，是为了判断钢球_______的大小；实验中他控制了钢球的质量不变来研究动能大小跟_______的关系。钢球沿斜面滚下过程中，重力势能减小，动能________（选填“增大”“不变”或“减小”）；若水平面绝对光滑，木块 B 被撞击后将以_________永远运动下去。答案动能解析速度增大匀速 【解析】本实验利用转换法，通过观察木块运动的距离来判断钢球动能的大小；控制钢球质量不变，是研究动能大小与速度的关系；钢球沿斜面滚下时，重力势能转化为动能，所以重力势能减小，动能增大；若水平面绝对光滑，则木块在水平方向上不受力的作用，将以匀速永远运动下去。 【强化练习】
如图 6 所示，是“研究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置。
（1）实验中通过观察__________________的大小，来判断小球动能的大小。
（2）实验中为了研究动能大小与质量的关系，需要控制小球撞击时的速度不变，具体的控制方法是_______________________________。答案木块运动的距离使小球每次在同一高度静止释放 （3）质量和速度谁对动能的影响较大呢？小文所在的物理兴趣小组借助速度传感器和其他仪器得出的两组数据如表一和表二所示。
表一（钢球撞击时的速度为 v = 8 cm/s）
表二（钢球质量为 m = 100 g）
分析这两组数据可以得出：_________对物体的动能影响较大。依据是________________________________________________________。答案速度物体的动能与质量成正比，与速度的平方成正比一、填空题
1. （2015 安顺）如图 7 所示，氦气球释放后，
若它的运动可看成是匀速上升，则上升过程中氦气
球的动能______，机械能________。（均选填“增
大”“不变”或“减小”）
2. （2014 呼伦贝尔）大石头重 6 × 104 N，起重机在 15 s 内将大石头沿竖直方向匀速提升 1 m，则起重机提升大石头所做的功是_________ J，功率是_________W。备战演练不变答案6 × 1044 000增大真题演练 3. （2015 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 8 所示。由图可知，甲车的动能_________（选填“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）答案小于1 ∶ 4 4. （2015 铜仁）小龙背着质量为 25 kg 的实验器材从实验楼的一楼上到三楼，又沿着走廊水平走了 5 m 到达实验室。每层楼高 3 m，小龙对实验器材做功______ J。若在搬运实验器材的整个过程中小龙总共做功 4 500 J，则小龙自身体重______kg。（ g = 10 N/kg）
5. （2015 绵阳）“绿色环保，低碳出行”。2015 年 1月 18 日，绵阳市首批 30 辆纯电动公交车投入试运行。假定一辆纯电动公交车在水平路面上匀速行驶，其电动机的输出功率为 120 kW，速度为
36 km/h，共行驶 2 h，其电动机做功为___________ J，公交车的牵引力为____________N。答案1 5008.64 × 1081.2 × 10450二、选择题
6. （2015 深圳）甲机械比乙机械的功率大，表示两机械在做功时（　　）
A. 甲做功多 B. 甲更省功
C. 甲做功快 D. 甲用时少
7. （2015 开封模拟）在排球运动中，跳发球（图 9）
是最具威力的发球方式，其动作要领可简化为“抛球、腾
空、击球和落地”四个过程，其中运动员对排球做功的过
程有（　　）
A. 球抛出后在空中上升 B. 人腾空
C. 手击球 D. 球落地CC答案 8. （2015 安顺）举重是我国的优势体育项目。一位身高 170 cm 的运动员和一位身高 160 cm 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 10 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（　　）
A. W1 = W2 、 P1 = P2
B. W1 ＞ W2 、 P1 = P2
C. W1 ＞ W2 、 P1 ＞ P2
D. W1 ＜ W2 、 P1 ＜ P2C答案 9. （2015 河南师大附中模拟）甲、乙两个完全相同的物体分别在水平拉力 F甲 和 F乙 作用下，在同一水平面上做匀速直线运动，且 v甲 ＞ v乙，若不计空气阻力，则它们所受的拉力 F甲 和 F乙 及两拉力在相同时间内所做的功 W甲 和 W乙 之间的关系是（　　）
A． F甲 ＞ F乙 B． F甲 ＜ F乙
C． W甲 ＞ W乙 D． W甲 ＜ W乙
10. （2014 泰安）如图 11 ，用 F = 20 N 的水平推力推着重为 40 N 的物体沿水平方向做直线运动，若推力 F 对物体做了 40 J 的功，则在这一过程中（　　）
A. 重力做的功一定为 40 J
B. 物体一定受到 20 N 的摩擦力
C. 物体一定运动了 2 m
D. 物体一定运动了 4 mC答案C 11. （2015 大连）如图 12 所示，一
弹簧的左端固定，右端连接一个小球，把
它们套在光滑的水平杆上。a 点是压缩弹
簧后小球静止释放的位置，b 点是弹簧原长时小球的位置，c 点是小球到达最右端的位置。则小球由 a 点运动到 c 点的过程中，下列说法正确的是（　　）
A. 小球在 a 点，弹簧的弹性势能最小
B. 小球在 b 点，小球的速度最小
C. 从 a 点到 b 点，小球的动能逐渐增大
D. 从 b 点到 c 点，弹簧的弹性势能逐渐减小答案C三、实验探究题
12. （2015 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 13 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 2 m，让 A、B 两球从距沙表面高 H 静止下落，C 球从距沙表面高 2 H 静止下落，D 球从距沙表面高 2 H 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，下落的高度越高，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，因此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径________（选填“有关”或“无关”）。
（5）小球在下落过程陷入沙面前，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。答案动铅球陷入沙的深度物体的质量越大，重力势能越大无关内A、C四、综合应用题
13. （2015 长沙）扫地机器人是智能家用电器的一种，正逐渐进入我们的生活。如图 14 所示，是一款集自动清扫技术和人工智能设计于一体的地面清扫机器人，小王在室内运动场上试用中发现，该机器人在 1 min 内沿直线匀速清扫的距离为 18 m ，若它在运动中所受阻力为 105 N ，问：
（1）此机器人在清扫地面时运动的速度为多大？
（2）此过程中机器人的水平推力所做的功及功率
分别为多大？答案 解：（1）机器人的速度 v = = = 0.3 m/ss
t18 m
1 × 60 s一、填空题
1. （名师原创）小欣在放学回家的公交车上，看到路边的工地正用叉车向上吊起重物，就想此时叉车对重物是_________功的。小欣到站后在下车时，对其背上的书包是_________功的。（两空均选填“做”或“不做”）做答案做前瞻预测答案400640 4. （2014 杭州改编）用手将一重为 G 的铁
球缓慢放在一弹簧上（如图 15 ），放手后，铁球
从 A 位置开始向下运动，到达 B 位置速度达到最
大，到达 C 位置小球的速度为零。已知 AC 间的高
度差为 h ，则从 A 位置到 C 位置铁球的重力做功是______；在此过程中弹簧的弹性势能__________（选填“增大”“减小”或“不变”）。B 位置到C位置的过程中铁球所受的重力___________（选填“大于”“小于”或“等于”）弹簧所施加的弹力。答案Gh增大小于二、选择题
5. （名师原创）如图 16 所示，同一物体在大小相等的力 F 作用下，分别在光滑水平面、粗糙水平面、粗糙斜面上沿着力的方向移动了相同的距离 s ，力 F 做的功分别为 W1、W2、W3 ，则下面选项正确的是（　　）
A. W1 = W2 = W3 B. W1 ＞ W3 ＞ W2
C. W1 ＞ W2 ＞ W3 D. W3 ＞ W1 = W2 答案A 6. （2015 德州改编）2015 年 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。关于救灾飞机的说法正确的是（　　）
A. 动能、重力势能均不变
B. 动能、重力势能均变小
C. 动能变小，机械能不变
D. 动能不变，机械能变小
7. （2014 衡阳改编）小明从一楼提 20 个普通鸡蛋送给五楼的张奶奶，小明对这些鸡蛋做的功大约为（　　）
A. 0 J B. 1 200 J C. 120 J D. 12 J答案BC 8. （2014 盐城改编）小姜的体重比小华的大，他们从一楼爬到五楼，同时出发，同时到达，此过程中（　　）
A. 小姜做功多
B. 小华做功多
C. 小华的功率大
D. 他们的功率一样大答案A三、实验探究题
9. （2015 长春改编）在探究物体动能大小与质量的关系时，利用如图 17 所示的装置，让不同质量的钢球，从同一斜面同一高度由静止滚下，撞击水平面上的木块。
（1）通过观察甲、乙两图的实验现象，可得出结论：在______相同时，物体的质量越大，动能越大。答案速度 （2）此实验用到的科学实验方法有______________法和________法。
（3）交通规则中“禁止超载”就是通过限制车辆装载货物的______，减小车辆的惯性和_______，防止造成重大伤害。
（4）甲、乙两次实验中，木块移动过程中受到的摩擦力分别为 f甲、 f乙，则_________（选填序号）。
① f甲 ＞ f乙 ② f甲 ＜ f乙 ③ f甲 = f乙答案控制变量质量转换动能③四、综合应用题
10. （名师原创）已知小汽车的总质量为 1 500 kg，车轮与地面接触总面积为 0.15 m2 ，该车在高速公路上匀速行驶 108 km 所用时间为 1 h ，小汽车在行驶过程中受到的阻力为车重的 0.16 倍（ g 取10 N/kg）。求：
（1）小汽车（空载）停放在水平地面时对地面的压强。
（2）在 1 h 内牵引力做功的功率。 解：（1）小汽车对地面的压强 p = = = =
= 1 × 105 PaFN
SG
Smg
S1 500 kg × 10 N/kg
0.15 m2答案谢谢观赏