第12讲 功和机械能-人教版中考物理一轮复习（讲义）

第12讲功和机械能-人教版中考物理一轮复习（讲义）课标要求3.1.1了解能量及其存在的不同形式。能描述不同形式的能量和生产生活的联系；3.1.2通过实验，认识能量可以从一个物体转移到其他物体，不同形式的能量可以相互转化；3.2.1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；3.2.2知道机械功和功率。用生活中的实例说明机械功和功率的含义。考查内容一、功；二、功率；三、动能和势能四、机械能及其转化考点分布考查频率命题趋势01功与判断力对物体是否做功☆☆《功和机械能》是力学的重点内容，同时也是学习学习过程中对概念理解较难的内容。本单元涉及到的概念和知识点较多，尤其是在理解功与能的关系上，通过社会生活的实例来加以说明。本单元常考题型有：选择题、填空题、实验探究题、计算题和综合题等。主要命题点有：功的概念、功的简单计算、功率及其计算、动能和势能、动能和势能之间的转化、机械能守恒等。02功的计算☆☆☆03功率☆☆04功率的计算☆☆☆05功和能的关系☆☆06动能和势能的大小☆☆☆07探究动能大小的影响因素☆☆08探究重力势能大小的影响因素☆09动能和势能之间的转化☆☆☆10机械能的转化和守恒☆☆一、功的概念概念释义功如果有力作用在物体上，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做功的两个必要因素一个是作用在物体上的力，另一个是物体在这个力的方向上移动的距离。这两者缺一不可。三种不做功的情况足球由于惯性移动一段距离，球滚动时踢足球的力不再对足球做功有力作用在物体上，但物体没有移动，即物体没有在力的方向上移动距离，力对物体没有做功学生在平直路上行进，人对书包的力与书包移动的方向垂直，即物体在力的方向上没有移动距离，则这个力对物体没有做功有距离无力（不劳无功）有力无距离（劳而无功）力与移动方向垂直（垂直无功）对“物体在力的方向上移动距离”的理解力对物体做功时，物体的移动方向并非一定要与力的方向完全一致，移动的方向和力的方向有夹角（夹角不等于90°）时力也对物体做功。如图中，拉力F对物体做功。二、功的计算1.功功的公式W=Fs。W表示功，F表示力，s表示物体在力的方向上移动的距离功的单位在国际单位制中，力的单位是牛顿（N），距离单位是米（m），则功的单位是牛·米（N·m），它用专门的名称“焦耳”来表示，简称为焦，符号是J，1J=1N·m。1J的物理意义1N的力的作用在物体上使其沿力的方向移动1m距离所做的功2.对公式W=Fs的理解同向性公式中的s是物体在力F的方向上移动的距离。例如，某人用50N的水平推力，推动重100N的箱子，箱子在水平地面上前进10m，求重力对箱子做的功。如果按W=Gs=100N×10m=1000J计算，则计算结果是错误的，因为这个10m不是在重力方向上移动的距离，实际是重力没有做功。同体性F、s必须对应同一物体同时性W=Fs中的力在使物体沿着力的方向移动距离s的过程中，应始终作用在物体上，该力撤销后物体移动的距离不能计算在内。3.应用公式W=Fs计算功时的注意事项分过程计算应用公式W=Fs计算时，力的大小和方向应是不变的，若力的大小和方向是变化的，应分过程计算单位统一利用公式进行计算时，必须同时使用国际单位制中的单位，F的单位用N，s使用m，W使用J相关因素力对物体做功的多少，只与作用在物体上的力F，以及物体在力的方向上移动的距离s有关，与物体的质量m、速度v、运动状态（加速、减速或匀速）无关4.功的公式的变形公式及其应用F=已知力做的功和物体在力的方向上移动的距离，可求出力s=已知力所做的功和施加在物体上的力，可求出物体在该力的方向上移动的距离5.对做功的两种表述（1）力的方向与物体移动方向一致，称为力对物体做功。（2）力的方向与物体运动方向相反，可以称为克服某个力做功。如克服重力做功：向上抛出某个物体时，重力方向向下，物体运动方向向上，对于该物体，我们一般说物体克服重力做功。【例1】1．关于对功的理解，下列说法正确的是（）A．作用在物体上的力越大，力做的功就越多B．把重1N的物体举起1m所做的功为1JC．物体通过的路程越长，作用力做功越多D．力作用的时间越长，做的功就越多【变式1-1】2．如图所示的几个情形中，人做功的是（）A．图甲中女孩把一箱报刊搬起来B．图乙中学生背着书包在水平路面上匀速前进C．图丙中虽然司机费了九牛二虎之力，汽车还是纹丝不动D．图丁中足球被踢后，在草地上滚了一段距离【变式1-2】3．如图的四种情景中，人对物体没有做功的是（）A．用力推小车前进B．提着滑板车在水平路面上前行C．用力把石头搬离地面D．将货物从地面拉到高处【变式1-3】4．在粗糙程度均匀的水平地面上运动的物体，受到方向不变的水平拉力F的作用，其F−t和v−t图像分别如图甲和图乙所示。下列有关拉力做功及其功率的分析正确的是（）A．0-3s内拉力做功9J B．3-6s内拉力的功率逐渐变小C．第10s拉力的功率为60W D．9-12s内拉力做功18J一、功率1.功率的概念比较物体做功的快慢时间相同，比较做功的多少；做功多少相同，比较所用时间；做功多少、所用时间都不相同时，用做功多少除以做功时间功率功与做功时间之比叫功率。它在数值上等于单位时间内所做的功功率的物理意义（1）功率是物体做功快慢的物理量。功率越大，物体做功越快；功率越小，物体做功越慢；（2）功率的大小表示物体单位时间内做功的多少功率的定义式功率的单位在国际单位制中，功的单位是焦耳（J）,时间单位是秒（s），则功率的单位是焦耳/秒（J/s）。为了纪念英国著名发明家瓦特，给功率单位一个专门的名称，叫做瓦特，简称瓦，符号为W，即1W=1J/s。瓦特是焦耳每秒的专用名称功率的常用单位还有千瓦（kW）、兆瓦（MW）。1kW=103W，1MW=106W功率推导式当物体在力F作用下，以速度v沿力的方向做匀速直线运动时，力F做功的功率可以表示为P=WP=Fv在生活中的应用：某些阻力较大的情况下，当发动机输出功率不能改变时，人们常常通过降低速度来获得较大的牵引力。所以，当汽车要爬又长又陡的坡时，司机常换低挡位，以获得更大的牵引力从而顺利上坡。做功“多少”与“快慢”的意义不同，做功多的不一定做功快，做功少的不一定做功慢。只有做功时间相同时，做功多的做功才快，即功率才大。所以，描述功率时不能说物体做功越多，功率越大，也要注意时间的多少，一般描述为单位时间内（或相同时间内），物体做功越多，功率越大。2.功和功率的比较功功率概念力与物体在力的方向上移动的距离乘积功与做功所用时间之比物理意义表示物体做功的多少表示物体做功的快慢符号WP计算公式W=FsP=决定因素力F、物体在力F方向上移动的距离s功W、做功所用时间t单位焦耳（J）瓦特（W）联系W=Pt二、功率的测量1.功率的测量【实验原理】由P=W【实验器材】体重计（或磅秤），皮尺（或米尺），计时器（停表、手表等）。【实验步骤】（1）体重计（或磅秤）测出自己的质量（m），求出自己的重力G。（2）用皮尺（或米尺）测出所登楼层的高度h（或测出一个台阶的高度h0，然后数出楼梯的台阶数n，则所登楼层高度为h=nh0）。（3）用停表（或手表）测出自己上楼所用时间t。功率的计算式为：P=Wt=2.实验注意事项（1）测量人上楼的功率时，登楼梯是克服人自身重力做功。（2）测量过程中，应测量楼层的高度，而不测量楼梯的长度。（3）做功的时间越短，测量误差越大，因此在测量时要适当增加做功所用时间，以减小测量误差。【例2】5．下列说法正确的是（）A．功率跟时间成反比，所以只要时间短，功率就大B．甲每小时做的功比乙多，甲的功率就比乙大C．功率大的机器比功率小的机器做的功多D．由P=W【变式2-1】6．如图所示，用大小相等的拉力F，分别沿光滑的斜面和粗糙的水平面拉木箱，拉力方向和运动方向始终一致，运动时间tAB>tCD，运动距离sAB=sCD，比较两种情况下拉力所做的功和功率（）A．AB段做功较多 B．CD段做功较多C．AB段功率较小 D．AB段与CD段的功率一样大【变式2-2】7．初中生小慧在放学回家的途中，对一些情境中的功和功率进行了估计，其中最接近事实的是（）A．她在回家路上骑车的功率约为70WB．进入单元楼后，她爬楼的功率约为2000WC．她每爬一层楼，大约需要对自己做功500JD．她从一楼回到五楼家中，对书包中的物理课本做功约为100J【变式2-3】8．如图所示，水平地面G点两侧粗糙程度不同，物体一直受到沿水平方向5N的拉力F，物体经过E点开始计时，每经过相同时间，用虚线框记录物体的位置，物体在EG段做匀速直线运动，则（）A．物体在EF段的速度大于GH段的速度B．物体在GK段受到的摩擦力等于5NC．拉力F在EF段所做的功大于在GH段所做的功D．拉力F在EF段的功率小于在GH段的功率一、能量1.能做功的物体具有能量（1）物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。（2）能量的单位与功的单位相同，在国际单位制中，能量的单位是焦耳（J）。2.对能的理解（1）能量是表示物体做功本领的物理量。（2）物体做功过程实质上是能量转化或转移的过程，物体能够做功越多，表示这个物体所具有的能量越大。3.能与功的区别与联系区别功是一个过程量，能是一个状态量功是描述力对物体作用过程中取得的成效的物理量，是相对于一个过程而言的；能是描述一个物体做功本领的物理量，是一个状态量具有能量的物体不一定做功，而正在做功的物体一定具有能量联系功是能量变化的量度二、动能1.动能：物体由于运动而具有的能叫做动能。一切运动的物体都具有动能。例如，空中飞行的小鸟、行驶的汽车、流动的水等。2.实验探究：物体的动能跟哪些因素有关提出问题物体的动能跟哪些因素有关？猜想与假设（1）“十次车祸九次快”，猜想动能可能与物体运动的速度有关；（2）同样速度的自行车和汽车，碰到行人后造成的伤害不同，猜想动能可能与物体的质量有关设计实验与制订计划用如图所示的装置探究钢球的动能与速度及质量的关系。实验中，通过换用不同质量的钢球来改变质量，让同一钢球从不同高度处滚下来改变速度。钢球动能的大小由木块被推动的距离远近来反映（转换法），木块被推动的越远，说明钢球的动能越大。进行实验（1）让同一钢球从斜面的不同高度处由静止开始滚下，推动木块移动，比较两次木块被推动距离的远近，如图甲、乙所示。甲乙（2）换用质量不同的钢球，让它们从斜面的同一高度处由静止开始释放，滚下后推动木块移动，比较两次木块被推动距离的远近，如图丙、丁所示。丙丁分析与论证（1）同一钢球从不同高度处滚下，钢球碰撞木块时的速度不同。高度越高，钢球碰撞木块时速度越大，木块被推得越远，说明物体的动能与物体的速度有关；（2）不同钢球从同一高度处滚下，钢球碰撞木块时的速度相同。质量大的钢球将木块推得远，说明物体的动能与物体的质量有关。实验结论物体动能与物体的质量和运动的速度有关。质量相同的物体，运动速度越大，动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，动能越大。3.理解动能大小时应注意的问题一切运动的物体都具有动能，物体的动能由物体质量和运动速度决定，在讨论物体动能大小时，必须同时分析两个因素。例如，一颗子弹的速度大于火车的速度，但子弹的动能不一定比火车的动能大，因为子弹的质量比火车的质量小得多；也不能因为火车的质量比子弹的质量大得多，就认为火车的动能一定比子弹的动能大，例如当火车的速度为零时，其动能一定比飞行的子弹小。三、势能1.重力势能：位于高处的物体具有能量。（1）重力势能：在地球表面附近，物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能，叫做重力势能。（2）实验探究：影响重力势能大小的因素提出问题重力势能的大小与哪些因素有关？猜想与假设（1）生活中手机从几厘米高处跌落一般不会损坏，但从几米高处跌落，一般会造成较严重的损坏，由此猜想，重力势能的大小可能与高度有关；（2）下冰雹时，重冰雹比轻冰雹造成的危害大得多，由此猜想，重力势能的大小可能与物体的质量有关设计实验与制订计划将小方桌放置在沙箱中铺平的沙面上，让物体从某一高度自由下落撞击小方桌，小方桌下陷越深，说明下落的物体能够做的功越多（转换法），即物体具有的重力势能越大。改变同一物体下落的高度，或从同一高度释放不同质量的物体，比较物体对小方桌做功的多少。进行实验（1）让同一物体从不同高度处自由下落撞击小方桌，如图（b）、（c）所示。（2）让不同物体从同一高度处自由下落撞击小方桌，如图（c）、（d）所示。实验现象（1）同一物体下落时的高度越高，小方桌下陷得越深。（2）从同一高度下落时，质量大的物体比质量小的物体使小方桌下陷得更深。分析与论证（1）质量相等时，较高处物体使小方桌下陷的深度大，说明质量相等时，高度大的物体重力势能大；（2）高度相等时，质量大的物体使小方桌下陷的深度大，说明同一高度，质量大物体的重力势能大。实验结论同一高度，物体的质量越大，重力势能越大；同一质量物体，高度越大，物体的重力势能越大。2.弹性势能（1）弹性势能的定义：物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。（2）决定弹性势能大小的因素：物体弹性势能的大小与物体的弹性形变程度和物体本身的材料有关。对同一物体，弹性形变越大，弹性势能越大。★特别提醒一个物体是否具有弹性势能，关键看该物体是否发生了弹性形变。若物体发生了弹性形变，则此物体具有弹性势能；若物体虽然发生了形变，但不是弹性形变，则没有弹性势能，如一捏就扁的的面团，就不具有弹性势能。（3）弹性势能的应用：弹性势能的应用很广泛。如发条玩具，只要上紧玩具内的发条，松手后玩具就会再弹性势能的作用下动起来。3.势能：重力势能与弹性势能是常见的两种势能。4.动能和势能的异同点概念特点决定因素共同特点动能物体由于运动而具有的能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，三种形式的能单位都是焦耳（J）势能重力势能物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能一切受到重力且位于高处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一切发生弹性形变的物体都具有弹性势能弹性形变程度、材料【例3】9．周末，小明一家到游乐园游玩。如图所示为游乐园的过山车运行的情景，下列说法正确的是（）。A．过山车从高处加速滑下的过程中，动能增加B．过山车从低处上升的过程中，重力势能增加C．过山车到达圆形轨道最高点时不受任何力的作用D．过山车从低处上升的过程中，重力势能转化为动能【变式3-1】10．在“探究动能的大小与哪些因素”有关的实验中（如图），让同一铁球从斜面的不同高度由静止释放，撞击同一木块。下列说法中正确的是（）。A．这样做的目的是研究物体的动能大小与质量的关系B．铁球能从斜槽上滚下是因为它具有惯性C．铁球从斜面上滚下的过程中，铁球受到的支持力没有做功D．该实验研究对象是木块B【变式3-2】11．在探究“重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，重物的质量关系为mAA．若C将木桩打入沙中的深度相同，则mB．比较A、C可知，重力势能与重物被举高度的关系C．木桩打入沙中的深度可以反映重物重力势能的大小D．本实验用到的实验方法有控制变量法和转换法【变式3-3】12．如图所示是蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，到A点处弹性绳自然伸直。B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点，C点是蹦极运动员到达的最低点（忽略空气阻力），下列说法正确的是（）A．从O点到C点运动员速度一直减小B．从O点到C点运动员的机械能一直在增大C．从O点到A点运动员的机械能不变D．运动员在A点时速度最大一、机械能及其转化1.机械能（1）定义：动能、重力势能、弹性势能统称为机械能。机械能是和物体运动紧密联系的能量。机械能的单位是焦耳（J）。（2）对机械能的理解：一个物体可以只有动能，也可以只有势能，还可以既有动能又有势能，都称为物体具有机械能。2.动能和势能的转化（1）动能和势能的相互转化：在一定条件下，动能和重力势能可以互相转化。（2）动能和弹性势能的相互转化：在一定条件下，动能和弹性势能可以互相转化。动能和弹性势能的之间的转化，可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间。例如，由高处落下的篮球在撞击地面发生了弹性形变过程中，球的动能转化为自身的弹性势能；球在恢复原状的过程中，球的弹性势能转化为自身的动能，动能和弹性势能在一个物体上相互转化。运动员进行蹦床表演时，运动员的动能和蹦床的弹性势能在两个物体间相互转化。二、机械能守恒1.机械能守恒：大量研究结果证明，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，但机械能的总和不变，或者说机械能守恒。机械能守恒的条件是只有动能和势能之间发生转化，没有其他形式的能参与转化。但在现实生活中，由于摩擦阻力的存在，动能和势能相互转化的过程中总要克服摩擦力做功，总有部分机械能转化为其他形式的能，机械能的总量减少。2.判断机械能如何变化①当物体的机械能守恒时，动能和势能中一种形式的能量减少，另一种形式的能量必然增加。示例（忽略空气阻力和摩擦导致的机械能损失）判断依据能的转化速度高度形变滚摆上升时减小增大——动能转化为重力势能过山车下降时增大减少——重力势能转化为动能运动的小球压缩弹簧时减小——增大动能转化为弹性势能弯弓射箭时增大——减小弹性势能转化为动能②物体受外力作用机械能不守恒时，可先分析动能和势能的变化情况，再结合“机械能=动能+势能”来判断。示例动能变化势能变化机械能水平路面上加速运动的小车增大不变增大水平路面上减速运动的小车减小不变减小匀速上升的热气球不变增大增大匀速下降的热气球不变减小减小斜面上减速下滑的滑块减小减小减小汽车加速冲上斜面增大增大增大③人造卫星运行时的机械能转化人造卫星绕地球椭圆轨道运行过程中，不受空气阻力，只有动能与势能的相互转化，故卫星的机械能守恒。如图所示，它离地球中心最远的一点叫远地点，离地球中心最近的一点叫近地点，卫星在两点间运行时能量转化情况如图所示。【例4】13．如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点（形变在弹性限度内），然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图像如图乙所示，不计空气阻力。（1）在整个运动过程中，小球的机械能（选填“守恒”或“不守恒”）。（2）小球动能最小的时刻是（选填“t1”“t2”或“t3”）。（3）在t2~t3这段时间内，小球的动能（选填“先增大后减小”“先减小后增大”“一直增大”或“一直减小”）。【变式4-1】14．体育课上，余枫同学投掷实心球时球的运动轨迹如图所示，球在空中飞行的A、B、C、D四点中，点处的重力势能最大，球离开手后在空中飞行的过程中，该同学对球（有/没有）做功，球落地后由于受到最终停在了E点。【变式4-2】15．如图所示是“模拟蹦极”的小实验。一根橡皮筋一端系一个小石块，另一端固定在a点，b点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置，c点是小石块从a点自由下落所能到达的最低点。在小石块从a点到c点运动的过程中，下列说法正确的是（）。A．小石块动能一直在增加B．小石块减少的重力势能部分转化为动能C．小石块经过b点时，橡皮筋具有弹性势能D．小石块到达c点时，动能为零【变式4-3】16．如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，则下列说法正确的是（）。A．t1B．t2C．t2D．t201功与判断力对物体是否做功【点拨】（1）判断了是否做功的两个必要因素（作用在物体上的力和物体在力的方向上移动的距离）是否同时存在；（2）看是否符合三种不做功的情况，即有距离无力、有力无距离、有力有距离但力的方向与物体移动的方向垂直。17．如图a所示，在一次社会实践活动中，小明用一辆小车运送货物时，先后经过同一平直路面上的甲、乙、丙三个地点，图b为运动路径示意图。小明先用水平推力F把装有货物的小车从甲匀速推到乙，用时为t1；在乙停车卸货用时为t2；再用水平推力将空车从乙匀速推到丙，用时为t3；两次推力做功之比为2：1。下列说法正确的是（）A．小明全程的平均速度为sB．从乙到丙的过程中，小明的水平推力为FC．从乙到丙的过程中，小明推力做功的功率为FD．若把空车从丙沿原路匀速推回到甲，推力做功为F(18．起重机将1000N的重物先竖直向上匀速提升3m，再悬停6s，起重机对重物做功情况是（）A．提升过程做了功，悬停过程做了功B．提升过程不做功，悬停过程不做功C．提升过程不做功，悬停过程做了功D．提升过程做了功，悬停过程不做功02功的计算19．某老旧小区改造工地，工人用起重机将重1.2×104N的施工材料匀速吊上6m高工作台，用了10s。施工材料上升的速度是20．2024年2月20日，临沂迎来强降雪。环卫部门以雪为令，迅速启用除雪车全力除雪以保障道路畅通。图甲是一辆除雪车正在水平路面上除雪的场景，该车10min内的运动图象如图乙所示。若该除雪车的总质量为6t，除雪过程中所受水平阻力为6×103N，车轮与地面的总接触面积为0.4（1）对水平地面的压强；（2）10min内通过的路程；（3）10min内牵引力所做的功。03功率21．如图所示，一个人先后两次用同样的时间、同样大小的力，将不同质量的物体在不同的表面上分别移动相同的距离。该力在此过程中所做功的大小分别为W1、WA．W1<WC．W1=W22．塔吊吊起重物，在竖直方向匀速上升时，若以地面为参照物，则此重物是，的（选填“运动”或“静止”）；若拉力为1×104N，重物上升的距离为40m，重物上升所用的时间为50s，则拉力做功为焦，功率为瓦。04功率的计算23．如图，木板B置于水平地面上，物块A叠放于B上。水平拉力F1=70N，水平拉力F2=50N。B静止，A沿木板B以10cm/s的速度向右匀速滑动。则拉力F24．一起重机在10s内将重为5000N的物体竖直向上匀速提升2m.求：（1）物体上升的速度大小；（2）起重机提升物体的功率。05功和能的关系【点拨】（1）能是由物体状态决定的物理量，有能量的物体有做功的本领；（2）物体通过对外做功来释放能量；（3）功是能量变化的量度，即功是做功过程中物体的能量的多少。25．某架无人机重330N，在一次试飞中从高空竖直下降1000m，无人机所受重力做的功为J，在此过程中无人机的重力势能将。26．下列关于功和能的关系的说法中，正确的是（）A．一个物体没有做功，它一定不具有能量B．一个物体能够做的功越多，其动能一定越大C．一个物体具有能量，说明它正在做功D．一个物体能够做功，说明它具有能量06动能和势能的大小11．掷实心球是我市中考体测项目之一。不计空气阻力，投掷后的实心球在上升过程中（）。A．动能变大，重力势能变大B．动能变小，重力势能变小C．动能变小，重力势能变大D．动能变大，重力势能变小【答案】C【解析】【解答】投掷实心球时，实心球离开手后继续上升，是因为实心球具有惯性，此时实心球不再受到手的作用力；实心球在上升过程中，质量不变，速度减小，动能减小；高度增大，重力势能增大。故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。11．用橡皮筋来做几个小实验：①手拉橡皮筋，橡皮筋伸长，说明力可以使物体发生；②用手拨动拉紧的橡皮筋，橡皮筋会发出声音，说明声音是由物体产生的；③用橡皮筋做成“弹弓”，能将物体弹射，说明拉长的橡皮筋具有能。【答案】形变|振动|弹性势【解析】【解答】[1][2]用手拉橡皮筋，橡皮筋被伸长，橡皮筋的形状发生了变化，表明力能使物体发生形变；因为声音是由物体的振动产生的，所以拨动橡皮筋，橡皮筋会振动而发出声音。[3]物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能，橡皮筋被拉长后，发生弹性形变，此时橡皮筋具有弹性势能。07探究动能大小的影响因素27．如图，某同学将篮球掷向地面，经过甲位置后碰到地面，接着向上反弹经过乙位置，忽略空气的作用力。位置机械能/J重力势能/J甲136乙1210（1）篮球直径为24.6（选填“mm”、“cm”或“dm”），质量为0.6kg，g取10N/kg，则该篮球受到的重力为N；（2）请在图中乙位置画出篮球的受力示意图；。（3）篮球经过甲、乙两位置时的机械能和重力势能如表所示，则篮球与地面碰撞过程损失的机械能为J，在乙位置时的动能为J。28．请完成下列填空。（1）如图-1，量筒中液体的体积为mL。

（2）如图-2，是某固体熔化前后温度随时间变化的图像，分析图像可知该固体是（选填“晶体”或“非晶体”）。

（3）如图-3，在“探究动能大小与哪些因素有关”的实验中，将质量相同的小球从同一斜面的不同高度由静止释放，比较纸盒被推动的距离可知：质量相同的物体，速度越大，动能越。如果要探究动能大小与物体质量的关系，应该将质量不同的小球从同一斜面的（选填“相同”或“不同”）高度由静止释放，比较纸盒被推动的距离。

08探究重力势能大小的影响因素29．用“模拟打桩”来探究物体重力势能的大小与哪些因素有关，物体的质量m1=m3<m2。实验时，让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落，将木桩打入沙中，三次实验木桩进入沙中的深度如图所示。木桩进入沙中的深度越深，则物体对木桩做的功越。比较A、B可知：物体重力势能的大小与物体的有关；比较可知：物体重力势能的大小与物体被举的高度有关。30．小明探究“重力势能与重物质量和下落高度的关系”，如图所示，重物质量m＜M。实验步骤ABC具体操作实验现象（1）让重物自由下落到平放在细沙表面的小桌上，通过观察桌腿下陷的深度判断（小桌/重物）的重力势能大小；（2）由实验步骤和，可判断重力势能的大小和重物下落高度的关系；（3）小明认为由实验步骤B和C，可判断重力势能的大小和重物质量的关系，该观点（正确/错误），理由是。09动能和势能之间的转化【点拨】（1）动能与重力势能间的转化：看到下落，学生就容易习惯性的认为重力势能转化为动能，当当物体匀速下落时，速度不变，物体的动能不变，此时重力势能没有转化为动能。（2）动能与弹性势能间的转化：解答此类问题的关键是确定哪个阶段物体做加速运动，哪个阶段小球做减速运动。1）加速运动时：弹性势能转化为动能；2）减速运动时：动能转化为弹性势能。（3）动能、重力势能、弹性势能间的转化：不计空气阻力时，物体的机械能守恒。在分析动能、重力势能和弹性势能之间的转化时，根据物体运动情况，可以把物体的运动的整个过程进行分段。考虑每段运动过程中，物体运动速度的变化情况，物体的形变情况，即可分析重力势能和弹性势能的变化规律，以及动能与重力势能和弹性势能之间的转化。31．如图所示为某次蹦极运动的精彩瞬间，若一游客从平台上由静止开始下落。从开始下落至第一次到达最低点的过程中，游客的（）A．动能一直增大 B．重力势能一直减小C．机械能保持不变 D．机械能一直增大32．如图所示，人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行的过程中，机械能是守恒的，当卫星从远地点向近地点运动时，下列说法正确的是（）A．动能减小，重力势能增大 B．动能转化为重力势能C．动能增大，重力势能减小 D．卫星的速度一直在减小10机械能的转化与守恒33．2024年5月7日，河北省首条低空无人机物流运输航线试航成功。下图为正在运输货物的无人机，下列说法正确的是（）A．无人机上升过程中，货物的重力势能可能减小B．无人机水平匀速飞行时，货物的机械能保持不变C．无人机在某一高度悬停时，货物的机械能一定为零D．无人机下降过程中，货物的动能一定增大34．如图所示，将摆球从A点静止释放，经过最低点O到达B点，A、B两点等高，摆球到达B点时动能为J；摆球从A点到O点的过程中，能转化为动能。整个过程中，摆球的机械能大小（选填“不变”或“减小”）。

答案解析部分1．【答案】B【解析】【解答】ACD．根据W=Fs可知，力和力方向上移动的距离决定功的大小，功的大小和时间无关，ACD错误B．根据W=Fs计算把重1N的物体举起1m所做的功为W=Gh=1N×1m=1J，故B正确；故选B。

【分析】1、功的计算：总功为W=Fs，总功包括两部分，有用功和额外功，其中有用功就本题目来说是克服重力做功即W有=Gh，额外功的计算包括总功和有用功的差，也可以根据功的定义W=Fs计算，机械效率：η=。

2、做功的条件：物体受到力作用，且在力的方向有距离。2．【答案】A【解析】【解答】A．图甲中女孩把一箱报刊搬起来的过程中，女孩对报刊施加竖直向上的力，而报刊在竖直向上的方向移动了距离，所以女孩对报刊做功，故A符合题意；B．图乙中学生背着书包在水平路面上匀速前进的过程中，学生对书包施加竖直向上的力，而书包是在水平方向上移动了距离，力与距离相互垂直，所以学生对书包不做功，故B不符合题意；C．图丙中司机费了九牛二虎之力，汽车还是纹丝不动，司机对汽车施加了力的作用，但汽车没有移动距离，所以司机对汽车不做功，故C不符合题意；D．图丁中足球被踢后，在草地上滚动了一段距离，足球在滚动的过程中，人没有对足球施加力的作用，所以人不对足球做功，故D不符合题意。故选A。

【分析】做功的必要条件：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上移动距离，据此进行分析。3．【答案】B【解析】【解答】A．用力推小车前进，小车在推力的作用下沿力的方向上通过一段距离，故该力对物体做功，故A不符合意题；B．提着滑板车在水平路面上前行，人对滑板车的拉力方向沿竖直向上，而滑板车在水平方向移动的距离，没有在拉力的方向上移动距离，所以力对物体不做功，故B符合题意；C．用力把石头搬离地面，在力的作用下石头沿力的方向移动了距离，所以力对物体做功，故C不符合题意；D．将货物从地面拉到高处，货物受到的拉力沿竖直向上的，且在拉力的方向上通过了距离，所以力对物体做功，故D不符合题意。故选B。

【分析】（1）做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离；

（2）不做功的三种情况：物体受到力的作用，但没有移动距离；物体由于惯性移动距离，有距离没有力，故没有力做功；当力的方向和移动的距离方向垂直，力对物体不做功。4．【答案】D【解析】【解答】A．由图乙知，0~3s内，物体处于静止状态，拉力没有做功，故A错误；B．由图甲可知，3~6s内，物体受到的拉力F=9N，由图乙知，3~6s内，物体做加速运动，根据P=WC．由图甲可知，第10s物体所受的拉力F1=6N，由图乙可知，10s时物体运动的速度v=1m/s，则拉力的功率为：P=故C错误；D．由图甲可知，9~12s内，物体所受的拉力F2=6N，由图乙知，9~12s内，物体做匀速直线运动，速度v=1m/s，所以9~12s内物体移动的距离为：s=vt=1所以物体在9-12s内拉力做功为：W=Fs=6故D正确。故选D。

【分析】1.做功的必要条件：一是作用在物体上的力，二是在力的方向上移动一段距离；

2.由图可知物体所受的拉力和运动的运动状态及速度，根据P=Wt=5．【答案】B【解析】【解答】ACD.功率是表示物体做功快慢的物理量，由P=Wt可知，功率的大小与做功的多少和做功的时间有关，故ACD错误；故选B。

【分析】功率是表示物体做功快慢的物理量，由P=W6．【答案】C【解析】【解答】AB．由题意可知，用大小相等的拉力F，分别沿光滑的斜面和粗糙的水平面拉木箱，拉力方向和运动方向始终一致，运动距离sAB=sCD，根据W＝Fs可知，AB段和CD段拉力所做的功一样多，故AB错误；CD．拉力做的功WAB=WCD，运动时间tAB>tCD，根据P=Wt可知，PAB＜P故选C。

【分析】由题意可知拉力的大小关系和物体运动的距离关系，根据W＝Fs分析比较拉力所做功的大小关系，结合物体运动时间关系，根据P=W7．【答案】A【解析】【解答】A．人以正常速度骑自行车的功率约为70W，故A符合题意；BC．中学生的体重约为G=500N，一层楼的高度约为h=3m，爬一层楼的时间约为t=3s，所以她每爬一层楼，大约需要对自己做功为：W=Gh=500N×3m=1500J爬楼的功率约为：P=故BC不符合题意；D．物理课本的重力约为G'=2.5N，从一楼回到五楼的高度约为h'=3m×5−1W=Gh=2.5N×12m=30J故D不符合题意。故选A。

【分析】首先要对相关物理量有个初步的认识，不同物理量的估算，有的需要凭借生活经验，有的需要经过简单的计算，有的要进行单位换算，最后判断符合要求的选项。8．【答案】D【解析】【解答】A．由图可知，物体在EF段和GH段运动的路程相同，EF段所用的时间大于GH段所用的时间，根据v=sB．由图可知，在相同的时间内，HK段运动的路程大于GH段运动的路程，可知物体在GK段做加速运动，则摩擦力小于拉力，所以摩擦力小于5N，故B不符合题意；CD．根据W=Fs可知，物体在EF段和在GH段所受的拉力大小相等，物体在拉力的方向上移动的距离也相同，所以拉力F在EF段和GH段所做的功相等，EF段所用的时间大于和GH段所用的时间，根据P=W故选D。

【分析】1.由图可知物体运动的路程和所用的时间，由速度公式进行分析比较；

2.由图可知物体在GK段做加速直线运动，根据力与运动的关系进行分析；

3.根据功的两个要素，利用W=Fs进行分析；

4.根据P=W9．【答案】A,B【解析】【解答】A．过山车从高处加速滑下的过程中，速度变大，质量不变，动能增加，故A正确；

BD．过山车从低处上升的过程中，质量不变，速度减小，动能减小；高度增大，重力势能增加，动能转化为重力势能，故B正确，D错误；

C．过山车到达圆形轨道最高点时，会受到重力的作用，故C错误。

故选AB。

【分析】1.动能大小的影响因素：质量、速度；质量越大，速度越大，动能越大；

2.重力势能大小的影响因素：质量、被举的高度；质量越大，高度越高，重力势能越大；

3.地球表面所有的物体都会受到重力作用。10．【答案】C【解析】【解答】A．让同一铁球从斜面的不同高度由静止释放，铁球的质量相同，到达水平面的速度不同，这样做的目的是研究物体的动能大小与速度的关系，故A错误；

B．铁球从斜槽上滚下时做加速运动，原因是铁球受力不平衡，故B错误；

C．铁球从斜面上滚下的过程中，铁球运的方向与支持力垂直，即铁球没有在支持力的方向上移动距离，所以铁球受到的支持力没有做功，故C正确；

D．实验时是通过比较木块移动的距离来比较铁球的动能大小，所以该试验的研究对象是铁球，故D错误。

故选C。

【分析】1.动能的决定因素有两个：质量和速度，在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”时，应该利用控制变量法进行分析；

2.力是改变物体运动状态的原因；

3.做功的条件是：作用在物体上有力，物体沿力的方向移动一段距离；

4.该实验通过木块移动的距离来研究铁球的动能的影响因素。11．【答案】B【解析】【解答】AC．由图甲可知，B下落时的高度大于C下落时的高度，实验时用木桩打入沙中的深度反映重物重力势能的大小，若B、C将木桩打入沙中的深度相同，说明B、C的重力势能相同，则mB<mC，故AC正确；

B．由图甲可知，A下落时的高度大于C下落时的高度，A、C的质量不同，所以不能得出重力势能与重物被举高度的关系，故B错误；

D．用木桩打入沙中的深度反映重物重力势能的大小，用到转换法；重力势能与高度和质量有关，用到控制变量法，故D正确。

故选B。

【分析】1.重力势能与高度和质量有关，根据控制变量法进行分析；

2.转换法：用木桩打入沙中的深度反映重物重力势能的大小。12．【答案】C【解析】【解答】C.运动员从O点自由下落，到A点处弹性绳自然伸直，运动原在重力的作用下，做加速运动，不计空气阻力，所以从O点到A点运动员的机械能不变，故C正确；

D.B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点，可知运动员从A到B的过程中，重力大于拉力，运动员继续做加速运动，到B点时速度最大，故D错误；

A.从B到C点，拉力大于重力，运动员做减速运动，所以从O点到C点运动员的速度先增大后减小，故A错误；

B.从O点到C点运动员运动员的机械能会转化为弹性绳子的弹性势能，所以运动员的机械能减小，故B错误。故选C。

【分析】1.影响动能的因素是物体的质量和物体运动的速度；影响重力势能的因素是物体的质量和物体的高度；影响弹性势能的因素是弹性形变的程度；

2.根据动能、重力势能、弹性势能影响因素的情况得出动能、重力势能、弹性势能的大小情况。再根据能量变化的规律：减小的能量转化为增大的能量得出答案；

3.当重力大于弹性绳对运动员拉力时，运动员做加速运动；当弹性绳对运动员拉力大于重力时，运动员做减速运动。13．【答案】（1）不守恒（2）t2（3）一直增大【解析】【解答】（1）在整个运动过程中，小球的机械能会转化为弹簧的弹性势能，所以小球的机械能不守恒。（2）由图乙可知，在t2时刻弹簧弹力最大，此时小球的速度减小到0，此时动能最小。（3）在t2~t3这段时间内，弹簧的弹性势能转化为小球的动能，所以小球的动能一直增大。

【分析】1.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，但机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的；

2.物体的动能与物体的质量和速度有关，据此进行分析。（1）在整个运动过程中，小球的机械能发生改变，不守恒。（2）由图得，t2时刻弹簧弹力最大，此时小球的速度减小到0，速度最小，此时小球动能最小。（3）在t2~t3这段时间内，弹簧不断恢复原状，对小球做功，小球的动能一直增大。14．【答案】B；没有；阻力【解析】【解答】动能和重力势能之间可以相互转化．动能和重力势能之间的相互转化一般发生在只受重力作用下的运动过程中。物体由于被举高而具有的能叫重力势能。重力势能大小的影响因素：质量、高度，质量越大，高度越高，重力势能越大。球在空中飞行的A、B、C、D四点中，质量不变，B点时最高，所以此时的重力势能最大。做功的两个必要因素：一是有力作用在物体上；二是物体在力的方向上移动了距离。球离开手后在空中飞行的过程中，手对球没有力的作用了，故该同学对球没有做功。力可以改变物体的运动状态，当球落地后，由于受阻力的作用，最终会停在E点。【分析】物体由于被举高而具有的能叫重力势能。重力势能大小的影响因素：质量、高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。做功的两个必要因素：一是有力作用在物体上；二是物体在力的方向上移动了距离。力可以改变物体的运动状态。15．【答案】B,D【解析】【解答】ABD．小石块从a到b的过程中，质量不变，高度减小，速度增大，减少的重力势能转化为小石块的动能，动能一直在增加；小石块从b到c的过程中，受到向上的弹力，随着形变的增大，弹力增大，减少的重力势能不仅转化为了小石块的动能还转化为橡皮筋的弹性势能；当弹力小于重力时，合力向下，小石块做加速运动，其动能逐渐增大；当弹力等于重力时，速度最大；当弹力大于重力时，合力向上，小石块做减速运动，其动能逐渐减小，到达c点时，动能为零，所以小石块的动能先增加、后减小，故A错误，BD正确；

C．b点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置，所以小石块经过b点时，橡皮筋自然下垂，不发生弹性形变，不具有弹性势能，故C错误；

故选BD。

【分析】1.影响动能的因素有：质量和速度；影响重力势能的因素有：质量和高度；小石块的质量在下落过程中不会改变，因此只需考虑速度的变化情况和高度的变化情况，这就要从小石块的受力分析入手解答。

2.弹性势能的大小与物体弹性形变的程度有关，物体弹性形变的程度越大，弹性势能越大。

3.当小石块越过b点后，橡皮筋伸长，产生的弹力由小到大，从而直接影响到运动状态和速度的大小变化。16．【答案】B,C【解析】【解答】AB．由乙图知，t1时刻小球刚与弹簧接触，此时小球的重力大于弹簧的弹力，小球将继续向下做加速运动，随着弹簧的形变增大，弹力增大，当弹力增大到与重力相等时，小球的速度最大，动能最大；当弹力大于重力时，小球做减速直线运动，t2时刻，小球运动到最低点，速度为0，动能最小，故A错误，B正确；

CD．t2～t3这段时间内，小球处于上升过程，随着弹簧形变的减小，弹力减小，当弹簧的弹力大于重力时，小球向上做加速直线运动；当弹力小于重力时，小球向上做减速直线运动，所以小球的动能先增大后减少；由于小球和弹簧系统机械能守恒，所以小球增加的动能和重力势能之和等于弹簧减少的弹性势能，故C正确，D错误。

故选BC。

【分析】1.t1时刻小球刚与弹簧接触，t1～t2这段时间内，随着弹簧的形变增大，弹力增大，当小球的重力大于弹簧的弹力时，小球向下做加速运动；当弹力增大到与重力相等时，小球的速度最大，动能最大；当弹力大于重力时，小球做减速直线运动，t2时刻，小球运动到最低点，速度为0；t2～t3这段时间内，小球处于上升过程，随着弹簧形变的减小，弹力减小，当弹簧的弹力大于重力时，小球向上做加速直线运动；当弹力小于重力时，小球向上做减速直线运动，据此分析作答。

2.小球和弹簧系统机械能守恒，小球增加的动能和重力势能之和等于弹簧减少的弹性势能。17．【答案】B,C【解析】【解答】A、小明全程的平均速度为：v=s1+s2t1+t2+t3，故A错误。

B、小车在甲、乙段做的功为：W1=Fs1，

由两次推力做功之比为：W1W2=Fs1F's2=2：118．【答案】D【解析】【解答】起重机对重物做功即重物克服重力做功，根据W=Gh可知，在提着重物上升过程中，做功，在悬停时没有位移，所以重物不做功，D正确，ABC错误

综上选D

【分析】根据做功的条件判识选项

做功的条件为有力，且在力的方向上有位移，本题中悬停时无位移，所以悬停时不做功19．【答案】0.6；7.2×104；7.2×103【解析】【解答】由题意可知，施工材料上升的高度h=6m，所用时间t=10s，则施工材料上升的速度为：

v=ht=6m10s=0.6m/s

起重机将重1.2×104N的施工材料匀速吊上6m高工作台的过程中，起重机对施工材料做的功为：

20．【答案】（1）解：除雪车对水平地面的压力为：

F除雪车对水平地面的压强为：

p=F压S=（2）解：由图乙知，0~6min是除雪前的情况，其速度为4m/s，6~10min为除雪后的情况，其速度为5m/s。除雪车前6min内通过的路程为：

s1=v1除雪车10min内通过的路程为：

s=s1（3）解：除雪过程，车做匀速匀速直线运动，所受的牵引力等于所受的水平阻力，除雪车10min内牵引力所做的功为：

W=Fs=fs=6×103N×2640m=1.【解析】【分析】（1）除雪车对水平地面的压力等于自身重力，根据F=G=mg求出除雪车对水平地面的压力，已知总接触面积（受力面积），根据压强公式求出对水平地面的压强；

（2）根据s=vt求出除雪车前6min、6-10min除雪车通过的路程，进而求出总路程；

（3）除雪车在0-6min、6-10min内均做匀速运动，牵引力等于阻力，根据W=Fs求牵引力所做的功。21．【答案】C【解析】【解答】因为用相同的力移动相同的距离，根据W=Fs可知它们做功相等，所用时间相同，根据P=Wt得到功率的大小相同。

故答案为：C。

【分析】根据W=Fs得到该力在此过程中所做功；根据22．【答案】运动；4×105J；8×103W【解析】【解答】（1）塔吊吊起重物时，因为重物相对于地面的位置发生了改变，所以重物相对与地面是运动的。

（2）已知钢丝绳对物体的拉力为1×104N，物体运动的距离为40m，

则拉力做的功为：W=Fs=1×104N×40m=4×105J，

功率为：P=Wt=4×105J50s=8000W23．【答案】5；20【解析】【解答】由题意可知，物块A在水平拉力F2的作用下，以10cm/s=0.1m/s的速度向右匀速滑动，则拉力F2的功率为：

P=Wt=Fst=F2v=50N×0.1m/s=5W

物块A在水平向右的拉力F2和水平向左的摩擦力的作用下，向右匀速滑动，根据二力平衡知识可知，物块A所受的摩擦力为：

fA=F2=50N

由于物体间力的作用是相互的，则木板B会受到物块A对其产生的水平向右的摩擦力，即fB=50N；

木板B在水平向左的拉力F1、物体A对木板B水平向右的摩擦力、地面对B的水平向右的摩擦力作用下，处于静止状态，根据平衡力的关系可知，地面对木板B的摩擦力为：

f地=F1-fA=70N-50N=20N

24．【答案】（1）解：物体上升的速度：v=（2）解：由题意知，物体匀速上升，在物体受到的拉力与重力是一对平衡力，

所以，拉力F=G=5000N；

起重机做的功：W=Fh=5000N×2m=10000J；

起重机提升物体的功率：

P=【解析】【分析】（1）已知物体竖直向上匀速提升的高度和时间，由v=st可求得速度大小。

（2）已知物体所受重力，根据公式W=Gh求功，结合P=25．【答案】3.【解析】【解答】（1）无人机所受重力做的功为W=Gh=330N×1000m=3.3×105J；

（2）无人机的质量不变，但是高度减小，则无人机的重力势能减小。

【分析】（1）根据W=Gh计算无人机重力做功；

（2）重力势能与质量和高度有关。26．【答案】D【解析】【解答】解：A、一个物体没有做功，可能具有能量．例如：静止在高处的苹果具有重力势能．此选项错误；B、物体能够做功，表示这个物体具有能量，能够做功越多，说明该物体具有的能量就越大，并不一定是动能越大，也有可能是重力势能，或其他形式的能．此选项错误；C、一个物体具有能量，说明它具有做功本领，但物体不一定做功．此选项错误；D、一个物体能够做功，具有做功的本领，说明它一定具有能．此选项正确．故选D．【分析】①一个物体能够对另一个物体做功，这个物体就具有能量，能量反映了物体做功的本领，不同的物体做功的本领也不同，一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大；②机械能包括动能和势能．27．【答案】（1）cm；6（2）（3）1；2【解析】【解答】（1）比较刻度尺上，24.6mm、24.6cm、24.6dm的长度，明显能看出，篮球的直径为24.6cm；该篮球受到的重力G=mg=0.6kg×10N/kg=6N；

（2）忽略空气的作用力，图中乙位置篮球只受重力，受力示意图如图所示：

（3）篮球经过甲、乙两位置时的机械能和重力势能如表所示，机械能有13J变为12J，篮球与地面碰撞过程损失的机械能为1J；在乙位置时机械能为12J，其中重力势能10J，所以在乙位置时的动能为2J。

故答案为：（1）cm；6；（2）如图所示；（3）1；2。

【分析】（1）比较刻度尺上，24.6mm、24.6cm、24.6dm的长度。

（2）利用G=mg计算篮球受到的重力。

（3）忽略空气的作用力，空中飞行的篮球，只受重力。

（4）动能与势能的总和称为机械能。28．【答案】（1）60（2）晶体（3）大；相同【解析】【解答】（1）根据图片可知，量筒