2024中考物理总复习第八章　功和机械能

第八章功和机械能第一编中考总复习ZHONGKAOZONGFUXI内容索引0203考点必备梳理考法必研突破01安徽真题体验安徽真题体验命题点1·机械能及其转化1.下图为卫星绕地球远行的轨道示意图。卫星在远行过程中机械能不变,当卫星运行到近地点时,其动能最

(选填“大”或“小”)。

答案

大解析

卫星在绕地球运动过程中,质量不变,卫星在近地点时,高度最低,速度最快,所以它的动能最大。2.(2020·安徽)一人造地球卫星沿椭圆轨道运行,我们把卫星运行过程中离地球最近的一点叫近地点,最远的一点叫远地点(如图所示)。已知卫星在运行过程中机械能保持不变,那么(

)A.卫星在远地点的势能最大、动能为零B.卫星在近地点的动能最大、势能为零C.卫星从近地点向远地点运动过程中,势能增大、动能减小D.卫星从近地点向远地点运动过程中,动能增大、势能减小答案C解析

卫星质量一定,在远地点时相对月球距离最大,势能最大,卫星仍在运动,故动能不为零,故A错误;卫星质量一定,在近地点时速度最大,动能最大,相对地球有一定距离,势能不为零,故B错误;卫星在运行过程中机械能保持不变,从近地点向远地点运动过程中,速度变小,动能变小,高度变大,势能变大,动能转化为势能,故C正确,D错误。3.掷实心球是某市的中考体育加试项目之一。掷出去的实心球从a处出手后,在空中运动的轨迹如图所示,球最终停在水平地面e点处(不计空气阻力)。则实心球(

)A.在a处重力势能最小B.在b处动能为零C.在a、b、c三处机械能相等D.在d处动能为零答案C解析

由于不计空气阻力,出手后的实心球在落地前机械能都是守恒的,所以在a、b、c三点机械能相等。由于a点不是在最低处,所以重力势能不是最小的,实心球到达最高点b时,由于在水平方向上还是运动的,所以动能不为零;实心球到地面d处后还能运动到e点,说明d处时,实心球的动能不为零。4如图,在光滑的水平台面上,一轻质弹簧左端固定,右端连接一金属小球,O点是弹簧保持原长时小球的位置。压缩弹簧使小球至A位置,然后释放小球,小球就在AB间做往复运动(已知AO=OB)。小球从A位置运动到B位置的过程中,下列判断正确的是(

)A.小球的动能不断增加B.弹簧的弹性势能不断减少C.小球运动到O点时的动能与此时弹簧的弹性势能相等D.在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变答案D解析

由题知,O点是弹簧保持原长时小球的位置,则AO段弹簧处于压缩状态,OB段弹簧处于拉伸状态;小球从A运动到O的过程中,弹簧逐渐恢复原状,形变程度变小,弹性势能变小,小球所受弹力方向向右、速度不断增大,动能变大,此过程中弹性势能转化为动能;到达O点时,弹簧恢复原长,弹性势能为零,小球所受弹力为零,此时速度最大,动能最大;小球从O运动到B的过程中,弹簧被拉长,形变程度变大,弹性势能变大,此时小球所受弹力方向向左、速度不断减小,动能变小,此过程中动能转化为弹性势能;则小球从A位置运动到B位置的过程中:小球的动能先增加后减少,故A错误;弹簧的弹性势能先减少后增大,故B错误;小球运动到O点时的动能(最大)与此时弹簧的弹性势能(为零)不相等,故C错误;水平台面光滑,且AO=OB,说明没有机械能转化为内能,小球和弹簧组成的整体机械能守恒,所以在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变,故D正确。5如图为探究物体(钢球)动能大小跟哪些因素有关的实验装置。(1)实验原理:①钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动,到达斜面底端时的速度只与钢球起点位置的高度有关。起点位置越高,该速度越

。

②钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动,在水平木板上撞击木块,木块运动的距离越长,运动钢球所具有的动能越

。

(2)实验现象:①同一钢球从斜面上不同高度处由静止向下运动。在水平木板上撞击木块,钢球开始向下运动的起点位置越

,木块运动的距离越长。

②同一高度由静止向下运动,在水平木板上撞击木块,钢球的质量越

,木块运动的距离越长。

答案

(1)①大

②大

(2)①高

②大解析

(1)①钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动,重力势能转化为动能,起点位置越高,重力势能越大,到达斜面底端时的动能越大,速度越大;②实验中是通过钢球撞击木块移动的距离来观察钢球动能大小的,利用了转换法;被撞木块的运动距离越长,说明钢球对被撞物体所做的功就越多,钢球原来所具有的动能就越大;(2)①质量一定的钢球开始向下运动的起点位置越高,到达水平面时的速度越大,因此动能越大,对木块做功越多,木块移动的距离越长;②不同质量的钢球从同一高度由静止向下运动,到达水平面时的速度一定,质量越大,所具有的动能越大,对木块做功越多,木块移动的距离越长。6.已知物体的重力势能表达式为Ep=mgh,动能表达式为Ek=mv2,其中m为物体的质量,h为物体距离水平地面的高度,v为物体的运动速度,g为常量,取10N/kg。如图所示,将一质量为0.4kg的物体从距离地面1.5m的高度沿水平方向以2m/s的速度抛出。不

计空气阻力,物体从被抛出到落地的瞬间,整个过程中机械能守恒。求:(1)物体被抛出时的重力势能Ep和动能Ek1;(2)物体从被抛出至落地的过程中,其重力所做的功W;(3)物体落地前瞬间的动能Ek2。答案

(1)6J

0.8J

(2)6J

(3)6.8J解析

(1)重力势能Ep=mgh=6

J,命题点2·功和功率的计算7.(安徽,21,6分)某家用轿车,重为1.5×104N。当车以72km/h的速度匀速直线行驶了0.5h时,消耗汽油3kg,期间车受到的阻力为车重的8%。已知汽油的热值为4.6×107J/kg,在此过程中,求牵引力做功的功率。答案

2.4×104W解析

F=0.08G=0.08×1.5×104

N=1

200

Nv=72

km/h=20

m/s,P=Fv=1

200

N×20

m/s=2.4×104

W。8.如图,水平地面上一个重为50N的物体,在大小为10N的水平拉力F作用下,向左做匀速直线运动,在5s的时间内通过的距离为2m。求物体运动过程中,(1)所受摩擦力的大小;(2)拉力F做功的功率。答案

(1)10N

(2)4W解析

(1)用10

N的水平拉力,拉着物体向左做匀速直线运动,物体处于平衡状态,则地面对物体的摩擦力与拉力是一对平衡力,大小相等,故Ff=F=10

N;(2)拉力F做的功W=Fs=10

N×2

m=20

J,拉力F做功的功率考点必备梳理K考点清单考点1

功

(10年8考)

1.功的计算功的计算物理学中规定:功等于力与物体沿力的方向上移动的距离的乘积,即功=力×沿力的方向上移动的距离功的计算公式功的单位焦耳(J),1J=1N·m公式W=Fs中“F”和“s”的“三同”性同体性:公式中的“F”和“s”必须对应于同一个物体同时性:在计算做功多少时,一定要弄清s是不是在力F作用下运动的距离同向性:F是作用在物体上的力,s是物体在力的作用下“在力的方向上移动的距离”,二者的方向必须在一条直线上2.常见不做功的三种情况

示意图没有力,

有距离

有力,没有距离

有力,也有距离特点物体在运动方向上不受力,因惯性而动物体受力,但静止有力有距离,力的方向与距离的方向垂直举例踢出去的足球,脚对球不做功推而未动,搬而未起人提水桶水平前进,提水桶的力和水桶的重力不做功考点2

功率

(10年5考)

比较项要

点说

明物理含义功率用来表示做功的快慢

。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决定,在分析问题时,不能认为做功多的物体功率就大,因为做功时间不确定;也不能认为做功时间短功定义功与做功所用时间之比叫做功率

比较项要

点说

明公式定义式率就一定大,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

适用于各种情况下功率的计算,它算出的是平均功率,有时也用其变形式W=Pt来计算功的大小。③推导式P=Fv算出的是瞬时功率推导式P=Fv

(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机械能动能和势能之和称为机械能动能和势能之间的转化

机械能守恒定律在只有重力(或弹力)做功的情形下,物体的重力势能(或弹性势能)和动能发生相互转化,但机械能的总量保持不变同其他形式的能之间的转化在一定条件下,机械能还可以与内能、电能、光能、化学能、核能等进行转化考点3

机械能及其转化

(10年8考)

常考隐含条件解读(质量不变)(1)匀速→速度不变,动能不变;加速→速度增大,动能增大;减速→速度减小,动能减小。(2)上升→高度增大,重力势能增大;下降→高度减小,重力势能减小。(3)光滑、不计阻力→无机械能转化为内能;粗糙→有机械能转化为内能。命题点图片练一练判断力是否做功

(人教八下P71图11.4-2)(说明:也可以考查机械能的转化)1.(2020·安徽肥东县二模)如图所示,一根不可伸缩的细线的上端固定,下端系着一个小球。小球可以从A点摆动到B点,再摆动到C点。其中小球从A点摆动到B点的过程中,细线对小球的拉力

(选填“不做”或“做”)功

T图解物理不做命题点图片练一练比较做功的快慢

(沪粤九上P9图11-12)2.如图所示,两位搬运工人均从一楼搬运物体到三楼,楼层高度相同。(1)采用

的方法比较做功快慢。

(2)采用

的方法比较做功快慢

做相同的功,比较做功时间在相同时间内,比较做功的多少命题点图片练一练机械能及其转化

(人教八下P73图11.4-6)3.迄今为止,我国已发射40余颗北斗导航卫星。若某卫星沿椭圆轨道绕地球运行,如图所示,则卫星从远地点向近地点运行的过程中,

能转化为

能

重力势动命题点图片练一练机械能及其转化

(人教八下P72图11.4-3)4.如图所示,一个铁锁用绳子悬挂起来,将铁锁拉到刚贴到自己的鼻子,然后从静止时释放。当铁锁摆回时

(选填“会”或“不会”)打到你的鼻子

不会J基础自测1.(RJ八下P64动手动脑学物理第1题,改编)在水平地面上,用50N的力沿水平方向拉着重为100N的小车匀速前进4m,则小车受到的摩擦力为

N,拉力做功为

J。

2.(HY九上P6自我评价与作业第3题,改编)一辆汽车在平直公路上匀速行驶160m用时8s。在此过程中,汽车牵引力做功8.0×104J。这辆汽车的牵引力为

N,牵引力的功率为

W。

3.(HK八年级P198作业第2题)在水平地面上,用60N的水平拉力拉重100N的木箱,使木箱沿拉力方向前进5m,拉力所做的功等于

J,重力所做的功等于

J。

502005001×10430004.(HK八年级P200内文,改编)自行车运动员在比赛时的功率可达1kW。若某运动员以此功率骑车1min,他能够做功

J。

5.(HK八年级P210作业第3题)跳伞运动员在空中匀速下落过程中,下列说法正确的是(

)A.动能增大,机械能不变B.动能不变,势能减小C.势能减小,机械能变大D.动能减小,势能增大6×104

B考法必研突破K考法突破考法1功及其计算例1(2020·湖北荆门)如图甲所示,物体在水平拉力F的作用下由静止沿粗糙水平面向右运动,0~6s内拉力随时间变化的规律如图乙,速度随时间变化的规律如图丙,则在2~4s内,物体克服摩擦力所做的功为(

)A.10J B.30J C.50J D.80J答案B解析

由图乙可知,在2~4

s内,拉力F=3

N,由图丙可知,在2~4

s内,物体做匀速运动,v=5.0

m/s,此时摩擦力与拉力是一对平衡力,大小相等,f=F=3

N,由

可得,物体运动的距离s=vt=5.0

m/s×2

s=10

m,物体克服摩擦力所做的功W=fs=3

N×10

m=30

J。方法归纳

对物体做功的条件有力有距离,力对物体不一定做功,物体必须在力的方向上通过了距离,即力的方向和物体前进的距离的方向一致,力对物体才做功。力对物体做功的两个条件:一是力,二是物体沿力的方向通过的距离。两个条件缺一不可。对应练1(2020·湖南湘潭)用20N的水平推力,将重为280N的购物车沿水平地面向前推动了5m。在此过程中,购物车的重力做功

J,水平推力对购物车做功

J。

答案

0

100解析

购物车在水平地面上移动5

m,没有在重力的方向上移动距离,所以重力不做功,即重力做功为0;推力对购物车做功W=Fs=20

N×5

m=100

J。考法2功率及其计算例2(2020·安徽淮南模拟)用测力计沿水平方向两次拉着同一物体在同一水平面上运动,两次运动的s-t图像如图所示,其对应的测力计示数分别为F1和F2,功率分别为P1和P2,则F1

F2,P1

P2(填“>”“<”或“=”)。

答案

=

>解析

由图像知,前后两次物体通过的路程与时间都成正比,也就是物体都做匀速直线运动,所以两次的拉力都等于摩擦力,摩擦力不变,拉力不变。因此F1=F2;在相同时间内,①经过的路程大,所以①的速度大于②的速度,根据公式

知,拉力相同时,P1>P2。方法归纳

功的计算功的计算公式有W=Fs和W=Pt,其s是力在力的方向上移动的距离。功率的计算公式有

和P=Fv,其F是牵引力,v是物体运动的速度。对应练2(2020·安徽亳州模拟)如图所示,用力F拉着物体水平向右做匀速速直线运动,在20s内前进了12m,这段时间拉力F做功的功率是48W,则F的大小为

N。

答案

80解析

这段时间内拉力F做的功W=Pt=48

W×20

s=960

J,由W=Fs可得,拉力F的大小答案D解析

无人机匀速上升过程中,无人机的质量不变,高度增大,重力势能增大;速度不变,质量不变,其动能不变;无人机上升过程中,没有发生弹性形变,不具有弹性势能,所以机械能等于重力势能与动能的总和,重力势能增大,动能不变,其机械能增大,故D正确,ABC错误。考法3动能和势能大小的比较例3(2020·四川巴中)无人机已被应用于诸多领域。如图所示,是一款我国具有完全自主知识产权的大疆无人机。在无人机匀速上升的过程中,对其分析正确的是(

)A.质量增大 B.动能减小C.机械能不变 D.重力势能增大

方法归纳

动能、势能的比较动能、势能和动量都是高中学习的重要内容,中考时会有与之衔接的内容。动能:物体由于运动而具有的能量,其大小等于物体的质量与速度平方乘积的一半,即Ek=mv2。势能:物体由于被举高而具有的能量,其大小等于物体的重力与高度的乘积,即Ep=Gh=mgh。对应练3(2020·四川乐山)2020年6月17日15时19分,我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭,成功将高分九号03星送入预定轨道,发射获得圆满成功。在运载火箭加速升空的过程中,下列说法正确的是(

)A.动能增大,势能减小 B.动能不变,势能增大C.动能增大,势能增大 D.动能减小,势能增大答案C解析

火箭加速升空过程中,质量不变,速度增大,动能增大;质量不变、高度增大,重力势能增大。考法4机械能及其转化例4(2020·新疆)羽毛球比赛中,空中飞行的羽毛球先后经过A、B两点时的动能相等,相比A点,羽毛球在B点时(

)A.机械能较小,重力势能较大B.机械能较大,重力势能较大C.机械能较小,重力势能较小D.机械能较大,重力势能较小答案C解析

空中飞行的羽毛球需要克服空气阻力做功,会有一部分机械能转化为内能,所以B点的机械能小于A点的机械能;动能和势能统称为机械能,A、B两点时的动能相等,故相比A点,羽毛球在B点时的重力势能较小。故ABD错误,C正确。方法归纳

机械能及其转化(1)判断能量之间的转化,关键是分析物体的质量、速度、高度或形变程度如何变化,具体如下。一般,减小的某种形式的能转化为增加的另一种形式的能。(2)有其他形式能参与时,机械能不守恒,如火箭发射时,高温高压燃气做功,内能转化为机械能,使机械能增大;汽车匀速下坡,重力势能转化为内能,动能不变,机械能变小。对应练4(2020·广东深圳)2020年6月30日,“北斗三号”最后一颗全球组网卫星成功定点在地球同步轨道。对卫星加速上升的过程中能量的变化,说法正确的是(

)A.动能增大,势能不变,机械能增大B.动能增大,势能增大,机械能增大C.动能增大,势能增大,机械能不变D.动能减小,势能增大,机械能不变答案B解析

卫星从地面发射升空的过程中,卫星是加速升空的,卫星的质量不变,速度增大,动能增大;质量不变,高度增大,重力势能增大;卫星升空时,没有发生弹性形变,不具有弹性势能,机械能等于动能与重力势能之和,机械能增大。初高中知识衔接一、动能、重力势能1.(2019·安徽全椒一模)已知物体的重力势能表达式为Ep=mgh,动能表达式为

Ek=mv2,其中m为物体的质量,h为物体距离水平地面的高度,v为物体的运动速度,g为常量,取10N/kg。如图所示,滑雪场的弯曲滑道由AB、BC两部分组成,AB段高度H=20m,BC段高度h=10m。总质量m=70kg的运动员从A点由静止开始沿AB滑道下滑,经过B点后沿BC滑道运动。不计摩擦和空气阻力。(1)求运动员在A点处的重力势能Ep。(2)求运动员经过B点时的速度大小v。(3)判断运动员到达C点时速度是否为零,请说明理由。答案

(1)1.4×104J

(2)20m/s

(3)不为零;不计摩擦和空气阻力,运动员在运动过程中机械能守恒,由于A点的高度大于C点的高度,所以,运动员在A点的重力势能大于在C点的重力势能,则运动员在C点还应具有动能,即运动员在C点的速度不为零。解析

(1)运动员在A点处的重力势能Ep=mgH=70

kg×10

N/kg×20

m=1.4×104

J。(2)运动员从A到B的过程中,速度变大,高度变小,故动能变大,重力势能变小,重力势能转化为动能,不计摩擦和空气阻力,从A到B的过程中运动员的机械能守恒,则B处的动能等于A处的重力势能,故有则运动员经过B点时的速度二、单摆2.(2019·安徽长丰二模)绕一个悬点来回摆动的物体,称为摆。如图,用一根不可伸长的细线系住一个小球,在A位置由静止自由向下摆动,到达最低点O,然后向右摆动到右端最高点B。如果忽略空气阻力和绳子固定点的摩擦,整个过程机械能守恒。设摆长为L,摆角为θ,动能用Ek表示,重力势能用Ep表示,若物体的动能Ek与物体的质量m、速度v的定量关系可表示为Ek=mv2。(g取10N/kg)(1)请证明:小球到达最低点O的速度大小v与小球质量m的大小无关。(2)若摆长L=40cm,θ=60°,求在整个摆动过程中小球的最大速度为多少?答案

(1)证明见解析

(2)2m/s解析

(1)小球在A点的重力势能Ep=mgh小球在O点的动能Ek=mv2因为Ep=Ek所以,小球到达最低点O的速度大小v与小球质量m的大小无关。(2)若摆长L=40

cm,θ=60°,小球在最低点时速度最大如图,当小球在A点时,在直角三角形中,因为∠AMO=θ=60°,DO=OM-MD=AM-MD=40

cm-20

cm=20

cmh=20

cm=0.2

m所以小球最大速度是2

m/s。S实验突破实验点

探究物体的动能跟哪些因素有关

考查方向

如何使物体获得动能、控制变量法和转换法的理解和运用、实验的设计和评估。项目要

点实验方法控制变量法、转换法实验装置

实验过程1.如图甲和乙,让同一个小球从不同的高度滑下,记录木块移动的距离。2.如图甲和丙让不同的小球从相同的高度滑下,记录木块移动的距离实验结论如图甲、乙所示,当物体的质量一定,速度越大,动能越大;如图甲、丙所示,速度不变时,质量越大,动能越大注意事项

为了控制小球到达水平面的速度,必须让小球从斜面的