章末复习：第十一章 《机械功和机械能》原卷版

学而优教有方第十一章《机械功和机械能》知识梳理思维导图思维导图项目要点做功的两个必要因素(1)一是物体在力的方向上____________；(2)二是________________________。物体在力的方向上通过了一段距离指距离与力具有同向性和同时性，即物体移动的距离是力作用在物体上产生的功效。力对物体不做功的三种常见情况(1)有力无距离：有力作用在物体上，但物体没动，也就是物体没有通过距离，比如搬石头搬而未起，推车推而不动；(2)力与距离垂直：物体受到了力的作用，也通过了一段距离，但距离与力的方向垂直。比如背着书包在平直公路上行走；(3)有距离没有力：物体没有受到力的作用，但因为惯性通过一段距离，比如足球离开脚后在草地上滚动一段距离。功的定义力学中，功等于力与物体在力的方向上移动距离的______。(1)分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；(2)公式中s一定是在力的方向上通过的距离，强调对应(3)功的单位“J”(N·m＝J)不要和力与力臂的乘积(N·m，不能写成“J”)单位搞混。功的公式W＝Fs功的单位国际单位中是焦耳(J)要点说明物理含义功率用来表示做功的______。功率越大，表示做功越快。(1)功率的大小由做功多少和做功时间的长短共同来决定，在分析问题时，不能认为做功多的物体就是功率大，因为做功时间不确定；也不能认为做功时间短功率就一定大，因为做功的多少不确定。功率大，表示该物体做功快，并不表示它做功一定多，做功的多少还跟做功的时间有关。(2)定义式P＝eq\f(W,t)适用于各种情况下功率的计算，有时也用其变形W＝Pt来计算功的大小，它算出的是平均功率。定义功与做功所用时间之比叫做______。公式定义式P＝eq\f(W,t)推导式P＝______(用此公式计算，必须采用国际单位制)。数值与单位功率在数值上等于单位时间内物体所做的功。国际单位制中，功率的单位是瓦特(W)，1W＝1J/s；1kW＝103W。推导式P＝Fv只适用于做匀速直线运动的物体，它算出的是瞬时功率。知识点具体内容说明三种功有用功使用机械时，完成工作目的必须做的功，用W有表示。(1)有用功总______总功，所以机械效率总小于1，通常用百分数%表示。(2)提高机械效率的方法：减小____________、减小机件间的______、增大______。额外功并非需要，又不得不做的功，用W额表示。总功有用功与额外功的和，也是作用在机械上的动力做的功：W总＝Fs＝W有＋W额。机械效率有用功跟总功的比值，用公式表示为η＝eq\f(W有,W总)×100%，实际中η<1。影响机械效率的因素滑轮组(1)被提升的物重：物重增加，机械效率提高；(2)动滑轮重：动滑轮增加，机械效率减小；(3)绳重和摩擦。斜面(1)斜面的倾斜程度：斜面越陡，机械效率越高。(2)斜面的粗糙程度：斜面越粗糙，机械效率越低。要点概念特点决定大小的因素共同特点动能物体由于______而具有的能量一切运动的物体都具有动能质量、速度具有能的物体都能够做功势能重力势能物体由于被______而具有的能量一切被举高的物体都具有重力势能质量、高度弹性势能物体由于发生弹性形变而具有的能量一切发生弹性形变的物体均具有弹性势能形变程度、材料机械能能量一个物体能够______，我们就说这个物体具有______。(1)能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量；(2)一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”，也不是“正在做功”或“已经做功”。如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功，也不一定要做功。机械能间的转化无外力作用下能的转化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，但机械能的总和保持不变1．实验器材：一盒钩码、(材料不同的)两组滑轮、铁架台、__________________、____________。2．实验方法：____________。3．实验结论：滑轮组的机械效率与提升物体的重力、滑轮组的自身结构以及摩擦有关。(1)在滑轮组的自身结构相同时，提升的物体重力越大，滑轮组的机械效率越大。(2)在提升的物体重力相同时，滑轮组自身的结构越简单，滑轮组的机械效率越大。4．问题探究：(1)实验中，应怎样拉动弹簧测力计？为什么要这样做？__________________________________________________________________________________________。(2)如何探究滑轮组的机械效率与物重的关系？__________________________________________________________________________________________。(3)如何探究滑轮组的机械效率与滑轮组的自身结构的关系？__________________________________________________________________________________________。(4)实验结束后，如何计算总功、有用功、额外功？①W总＝______(F是绳端的拉力，s是绳端通过的距离)；②W有＝______(G是提升钩码的重力，h是钩码被提升的高度)；动能的大小与什么因素有关实验02③W额＝____________。动能的大小与什么因素有关实验021．实验器材：木球、铁球(与木球体积相同)、______、______。2．实验方法：__________________和____________。3．实验现象：(1)同一铁球从不同高度滚下，高度越高，到达水平面的速度______，撞得木块运动的距离越远。(2)木球与铁球从同一高度滚下，到达水平面的速度______，铁球撞得木块运动得远。4．实验结论：物体的动能与物体的质量和速度有关，质量______，速度______，物体具有的动能就越大。5．问题探究：(1)在实验中，铁球动能的大小是如何显示的？__________________________________________________________________________________________。(2)在实验中，为什么让不同的小球从斜面的同一位置释放？__________________________________________________________________________________________。(3)在实验中，为什么让同一小球从斜面的不同位置释放？__________________________________________________________________________________________。(4)在实验中，应注意什么问题？__________________________________________________________________________________________。真题练真题练一、单选题1．（2023·江苏连云港·统考中考真题）下列有关功的说法正确的是（

）A．用力推车没有推动，人对车也做了功B．足球在水平地面上滚动时重力对足球没有做功C．运动员举起杠铃在空中静止不动时对杠铃做了功D．学生背着书包在水平路面匀速前进时对书包做了功2．（2023·四川自贡·统考中考真题）2022年5月14日，一架国产C919大飞机（如图所示）从浦东机场起飞，经过3个多小时的飞行后安全降落，这标志着即将交付的首架C919大飞机首飞试验成功。下列说法正确的是（）A．飞机在升空过程中，飞行员的重力势能逐渐增大B．飞机从起飞到安全降落的整个过程中，飞行员的动能一直保持不变C．飞机从起飞到安全降落的整个过程中，飞机的机械能一直保持不变D．飞机降落后，在水平道上滑行过程中，飞机的动能转化为重力势能3．（2023·湖南常德·统考中考真题）“低碳出行，骑行天下”，骑行越来越受到人们的青睐。下列有关自行车的结构及使用的说法中正确的是（）A．上坡前加快蹬车是为了增大惯性B．自行车的刹车把手是一个费力杠杆C．自行车在水平路面快速行驶过程中，人和重力都做了功D．自行车轮胎做得凹凸不平是为了增大摩擦4．（2023·湖北鄂州·统考中考真题）小刚用如图所示的滑轮组，将重为10N的物体匀速提升0.5m，已知动滑轮重2N，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（）

A．拉力F为5NB．有用功为10JC．绳子自由端移动的距离为1.5mD．该滑轮组的机械效率为83.3%二、填空题5．（2023·湖北鄂州·统考中考真题）如图所示，水平桌面上放一物体A，物体A在3N的水平推力F的作用下，运动0.2m，从甲图位置运动到乙图位置，在此过程中，推力F对物体A做功___________J，物体A受到桌面的摩擦力___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

6．（2023·吉林·统考中考真题）如图所示，物体的重力是1600N，图中拉力F是1000N，物体在10s内上升了5m，物体的运动速度是______m/s，该滑轮组的机械效率是______。

7．（2023·四川泸州·统考中考真题）小聪探究斜面的机械效率时，将粗糙程度均匀的长木板用支架支撑构成斜面，如图所示。用刻度尺量出斜面底端A点到斜面上B点的距离L为80cm，B点距水平地面高度h为20cm。沿斜面向上用0.8N的拉力F将重为2N的木块匀速拉到B点，用时2s，则这段过程中拉力F做功的功率P=_________W，斜面的机械效率η=_________%，木块在该斜面上受到的滑动摩擦力f=________N。

8．（2023·广东深圳·统考中考真题）如图甲，A、B是两个完全相同的物体，思考乐琴琴同学分别将A、B两物体拉到斜面顶端，对物体做功情况如图乙所示，请问对物体A做的有用功是______J，对物体B做的额外功是______J。

三、实验题9．（2023·甘肃兰州·统考中考真题）近年来，渣土车因“多拉快跑”而引发的交通事故时有发生，引起了交通管理部门的高度重视。小彤设计了如图所示的实验来模拟汽车超速、超载带来的危害，通过电磁铁的控制，让质量分别为和（<）的小钢球从圆弧轨道的一定高度（）由静止滚下，撞击水平面上的纸盒并将纸盒推动一段距离（实验中的圆弧轨道、水平面和纸盒均不变）。

（1）分析甲、乙两图可知，___________（选填“甲”或“乙”）图中的小钢球在刚到达水平面时的速度更大；（2）比较甲、乙两图可知，在___________一定时，小钢球的___________越大，动能越大。（3）比较________两图可以模拟汽车超载带来的危害；（4）假如你是一名汽车驾驶员，请你从物理学的角度谈谈在安全行车方面需要注意哪些事项___________。10．（2023·广西·统考中考真题）在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让不同质量的钢球从斜槽同一高度由静止开始滚下，将静止在水平面上的木块撞出一段距离，如图所示：

（1）在钢球从斜槽滚下的过程中，钢球的重力势能转化为______；（2）实验表明，钢球质量越大，将木块撞得越远，对木块做功越______，钢球的动能就越______；（3）在水平面上，被撞出的木块由于受到______力的作用而停下。假如水平面光滑且足够长，它将做直线运动。四、计算题11．（2023·湖南益阳·统考中考真题）早在3000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳，通常用于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳，由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着质量为10kg的水缓慢上升了4m，水桶的质量为1kg，在这一过程中，人做的总功为500J，g取10N/kg。求此次取水的过程中（1）人做的有用功为多少？（2）辘轳的机械效率多大？（3）人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是多少？

12．（2023·湖南长沙·统考中考真题）如图，小明用一个动滑轮和几个相同的杠铃片自制了一个健身器，已知动滑轮的质量为5kg，每个杠铃片的质量为10kg。不计绳重和摩擦，g取10N/kg，小明通过握杆竖直向上匀速拉动绳子提升杠铃片的过程中，求：（1）杠铃片在0.5s内上升0.2m，杠铃片的速度；（2）动滑轮下挂着两个杠铃片，握杆对绳子拉力的大小；（3）动滑轮下挂着四个杠铃片，杠铃片上升了0.1m，在此过程中握杆对绳子的拉力做的功。

模拟练模拟练一、单选题1．（2023·贵州·统考模拟预测）如图所示，轻质弹性绳的一端系上小球，另一端固定在O点，将小球从O点自由释放，下落到A点时绳子达到原长，随后落到最低点B（B点位于地面之上）。不计空气阻力，则下落过程中有关小球的分析正确的是（）

A．O到B小球的机械能保持不变B．A到B小球减小的重力势能全部转化为绳子的弹性势能C．O到A小球减小的重力势能全部转化为动能D．A到B小球所受到的重力始终大于绳子对它的弹力2．（2023·内蒙古包头·包头市第二十九中学校考三模）如图，木块随小车向右匀速直线运动，下列说法正确的是（）

A．木块受到小车对它的摩擦力方向水平向左B．小车受到桌面对它的摩擦力方向水平向右C．小车的机械能不变D．小车的机械能减小3．（2023·江西九江·校联考模拟预测）如图所示是跳伞运动员在匀速下落过程中，下落的速度v、下落的路程s、重力做的功W和重力做功的功率P随时间t变化规律的图象，其中正确的是（）A．

B．

C．

D．

4．（2023·辽宁丹东·统考一模）如图所示，物体沿斜面匀速上升，其重力为100N，沿斜面向上的拉力为50N，斜面长为10m，高为4m。下列说法正确的是（）

A．此过程中物体的动能转化为重力势能B．斜面的效率为62.5%C．物体与斜面间的摩擦力为10ND．利用此装置既可以省力，也可以省功二、填空题5．（2023·广东广州·统考二模）在水平地面上有一长方体木箱，小明用水平推力F把木箱向前推动如图甲所示，此过程中，推力F随时间t的变化如图乙所示，木块前进的速度v的大小随时间t的变化如图丙所示。

（1）0~1s内，木箱受到摩擦力是____N；（2）1~3s内，木箱的运动状态_______（选填“改变”或“不变”），受到的摩擦力是___N；（3）3~5s内，推力对木箱做功_______J。6．（2023·湖南长沙·长沙市雅礼实验中学校联考二模）建筑工地上，起重机吊臂上的滑轮组如图所示。在匀速起吊重3.6×103N的物体时，物体5s内上升了10m，则起重机做的有用功为_______J；若滑轮组的机械效率为80%，则动滑轮重_______N（不计摩擦和绳重）。

7．（2023·广东中山·华南师范大学中山附属中学校考模拟预测）用如图所示的滑轮组，拉动水平地面上重为100N的物体匀速前进2m，测出绳子上A点拉力的大小为16Ｎ，忽略滑轮和绳重，绳子末端的拉力F至少要等于__________N，力F做功__________J，此时物体受到地面的摩擦力大小为__________N。

8．（2023·辽宁丹东·统考一模）如图所示的滑轮组将重为400N的物体沿竖直方向提升2m，所用的拉力F为250N，（不计绳重和摩擦），则动滑轮重为______N，该滑轮组的机械效率为______。

三、实验题9．（2023·江西·校联考二模）为了探究物体的动能大小跟哪些因素有关，同学们设计了如下实验。实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平方向向右运动直至停止，其中h2＞h1，不考虑空气阻力。（1）实验中是通过观察______来判断______（选填“钢球”或“木块”）的动能大小的；用来研究超速安全隐患时，我们应选择______两图所示实验来进行比较；（2）实验中钢球碰撞木块后继续向前运动一段距离，则开始时钢球的重力势能______（选填“＞”、“＜”或“＝”）木块克服摩擦力所做的功；（3）若完成了图乙操作后，在做图丙所示的实验时，木块滑出了水平木板，如果仅对图丙所示的实验进行改进，下列措施中可行的是______（填写序号）；A．换质量更大的木块B．降低钢球开始的高度C．换质量大于m2的钢球D．换质量小于m1的钢球（4）小斌在实际操作的过程中，发现钢球从斜面上滚下时，运动的方向难以控制，有时撞不到木块，有时撞歪了，请你为小明提供一种改进的实验方案：______；（5）小斌还利用图丁来研究动能和势能相互转化，图中两个相同的光滑弧形槽，一个为凸形，一个为凹形，A、B两个相同的钢球分别进入两弧形槽的速度都为v，运动到槽的末端速度也都为v，A小球通过凸形槽的时间为t1，B小球通过凹形槽的时间为t2，则通过时间较长的是小球______（选填“A”或“B”）。10．（2023·河北石家庄·校考一模）同学们进行了“影响滑轮组机械效率因素”的实验探究，用到的装置如图甲、乙、丙所示。实验数据记录如表所示。

实验次数钩码重力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η120.11.