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(共44张PPT)
第一部分　考点探究 教材梳理
第九讲　功和机械能
考点1　功和功率（必考，2022年考查）
1.功（1）定义：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）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　 。
方向
力
移动的距离
易混辨析
力不做功的情况
示意图
特点 物体在水平方向上不受力，因惯性而运动 物体受力，但静止 有力有距离，力的方向与距离的方向垂直
实例 踢出去的足球（忽略一切阻力） 搬石头未搬动 手提水桶在水平面上行走
2.功的计算
（1）大小：力学中，功等于 　力　 与物体在力的方向上 　移动的距离　 的乘积。
（2）公式： 　W＝Fs　 。其中F表示力，s表示沿力的方向移动的距离，W表示功。
（3）国际单位：力的单位 　牛顿　 ，符号是 　N　 ；距离的单位是 　米　 ，符号是 　m　 ；功的单位是 　焦耳　 ，简称 　焦　 ，符号是 　J　 。
3.比较做功快慢的方法
（1）做功相同比时间，时间越少，做功越 　快　 。　
（2）时间相同比做功，做功越多，做功越 　快　 。　
力
移动的距离
W＝Fs
牛顿
N
米
m
焦耳
焦
J
快
快
4.功率
（1）物理意义：在物理学中，用功率表示做功的 　快慢　 。
（2）定义：功与 　做功所用时间　 之比叫做功率，它在数值上等于单位时间内所做的功。
（3）公式： 　P＝　 。W表示某个力做的功，单位为 　J　 ；t表示做这些功所用的时间，单位为 　s　 ；P表示这个力做功的功率，单位是 　W　 。
（4）单位：功率的单位是 　瓦特　 ，简称 　瓦　 ，符号是 　W　 。常用单位还有 　千瓦　 ，兆瓦，它们的换算关系是1 MW＝ 　103　 kW，1 kW＝ 　103　 W。
（5）对功率推导公式的理解
快慢
做功所用时间
P＝
J
s
W
瓦特
瓦
W
千
瓦
103
103
①P＝＝＝Fv，此公式对功率的实际应用有较大的意义。
②汽车发动机的功率一定，由F＝可知，牵引力与速度成反比，在汽车爬坡时，司机采用的措施是换挡减速，以获得更大的牵引力。
一题过考点（针对考点1）
（原创）在水平地面上，一个重为20 N的物体在大小为6 N的水平拉力的作用下，恰能以50 cm/s的速度匀速运动，若物体运动了5 m，则此过程中，重力对物体 　不做功　 （选填“做功”或“不做功”）；拉力做的功为 　30　 J；拉力的功率为 　3　 W。
不做功
30
3
考点2　动能和势能（必考，2022年考查）
1.能量：物体能够 　对外做功　 ，我们就说这个物体具有 　能量　 ，简称能。物体做功的过程，就是能的转化过程，物体做的功越多，说明某种能转化为其他形式的能越多，因此，能的单位与功的单位相同，在国际单位制中都是焦耳，符号是 　J　 。
2.动能
（1）定义：物体由于 　运动　 而具有的能，叫做动能。
（2）决定因素
①质量相同的物体，运动的速度 　越大　 ，它的动能越大。
②运动速度相同的物体，质量 　越大　 ，它的动能也越大。
对外做功
能量
J
运动
越大
越大
3.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，叫做重力势能。
②决定因素：物体的质量越大，位置 　越高　 ，它具有的重力势能就越大。
（2）弹性势能
①定义：物体由于发生 　弹性形变　 而具有的能叫做弹性势能。
②决定因素：物体的 　弹性形变　 越大，它具有的弹性势能就越大。
受到重力并处在一定高度时
越高
弹性形变
弹性形变
名师点拨
1.具有能量的物体，一定具有做功的本领，但不一定正在做功。
2.物体重力势能的大小是相对的，判断物体重力势能的大小，一般以水平地面为参照面。
考点3　机械能及其转化（必考，2022年考查）
1.机械能及其转化
（1）定义： 　动能　 、 　重力势能　 和 　弹性势能　 统称为机械能。
动能
重力势能
弹性势能
（2）机械能转化：动能和势能可以相互转化。
能量转化 小球从 A 摆到B，重力势能转化为 　动　 能；小球从 B 摆到 C，动能转化为 　重力势　 能 助跑起跳人体升高，动能转化为撑杆的 　弹性　 势能和人体的 　重力　 势能；撑杆恢复弹性形变到人体从高处落下过程中，弹性势能和重力势能又转化为动能
动
重力势
弹
性
重力
2.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 　不变　 ，或者说机械能是 　守恒　 的。
3.水能和风能
（1）能量：流动的水和风具有大量的 　动　 能。
（2）利用：发电，即将水能和风能具有的 　机械　 能转化为电能。
不变
守恒　
动
机械　
名师点拨
1.一个物体可以同时具有动能和势能，也可以只具有动能或势能。
2.不仅机械能之间可以相互转化，机械能与其他形式的能量之间也可以相互转化。例如，摩擦生热过程中机械能转化为内能。
3.在现实生活中存在各种摩擦，所以机械能是不守恒的。
一题过考点（针对考点2～3）
（原创）如图所示，人在玩蹦蹦床的过程中，在最低处时 　弹性势　 能最大；在空中上升过程时 　动　 能转化为 　重力势　 能；在最高处时重力势能最大，此时动能 　等于　 （选填“大于”“等于”或“小于”）零。
弹性势
动
重力势
等于
教材图片 命题点 一题练透
做功的条件 本题涉及物理观念（运动观念、相互作用观念、能量观念及其应用）、科学思维（模型建构）等物理学科核心素养
1.如图所示，小清想用力搬起石头，然而搬而未起，石头在力的方向上 　没有　 移动距离，则人对石头的作用力 　没有　 做功。
没有
没有
教材图片 命题点 一题练透
功的计算 本题涉及物理观念（运动观念、相互作用观念、能量观念及其应用）、科学思维（模型建构）等物理学科核心素养
2.运动员将质量为m的杠铃从地面举过头顶，假设杠铃离地的距离是h，则运动员做功为 　mgh　 ，杠铃在头顶停留的时间内运动员对杠铃做功为 　0　 J。
mgh
0
教材图片 命题点 一题练透
比较功和功 率的大小 本题涉及物理观念（运动观念、相互作用观念、能量观念及其应用）、科学思维（模型建构）等物理学科核心素养
3.爬相同的楼梯，大人比小孩质量大，他们移动的距离相等，两者做的功却不同，大人比小孩做的功 　多　 ；如果两人在相同时间内爬完，做功的快慢不同，大人比小孩做功 　快　 。
多
快
教材图片 命题点 一题练透
影响动能大 小的因素 本题涉及物理观念（运动观念、相互作用观念、能量观念及其应用）、科学思维（模型建构）、科学态度与责任（STSE）等物理学科核心素养
4.从图中可以看出质量越大的车型限制的最高车速越低，这是因为在速度相同时，质量越大，动能 　越大　 ，车辆越不易停下，易引发交通事故，所以对于大型车辆采用的方法是降低 　速度　 ，减小 　动能　 ，以保障安全。
越大
速度
动能
教材图片 命题点 一题练透
机械能转化 本题涉及物理观念（运动观念、相互作用观念、能量观念及其应用）、科学思维（模型建构）等物理学科核心素养
5.如图甲、乙分别是老师在课堂上进行的滚摆和单摆的演示实验，滚摆或单摆向下运动时， 　重力势能　 转化为 　动能　 ；向上运动时， 　动能　 转化为 　重力势能　 。
重力势
能
动能
动能
重力势能
教材图片 命题点 一题练透
机械能的转 化和守恒 本题涉及物理观念（运动观念、相互作用观念、能量观念及其应用）、科学思维（模型建构）等物理学科核心素养
6.如图所示为人造地球卫星绕地球飞行的轨道示意图，卫星从远地点向近地点运动的过程中，重力势能 　变小　 ，这是因为近地点卫星的高度低；动能 　变大　 （前两空均选填“变大”“变小”或“不变”），这是因为 　机械能守恒　 。
变小
变大
机械能守恒
实验1　探究物体的动能大小与哪些因素有关
实验过程梳理
【设计实验与制订计划】
1.实验装置：
甲
乙
丙
2.实验器材：斜面、质量不同的钢球、水平木板、木块。
3.实验器材作用
（1）斜面：让钢球在某一高度的重力势能转化为钢球在水平面上的动能。
（2）质量不同的钢球：改变钢球的质量，以便探究动能与质量的关系。
（3）水平木板：让钢球在竖直方向上受到的重力和支持力平衡，在水平方向上只受到摩擦力的作用。
4.转换法的应用：通过木块被撞击后移动的距离来反映钢球动能的大小。
实验中探究的动能是指钢球撞击木块时的动能。若水平面绝对光滑，本实验将 　不能　 （选填“能”或“不能”）达到探究目的。
不
能
5.控制变量法的应用
（1）探究动能大小与速度的关系：保持质量不变，改变运动速度。具体做法是让两个质量相同的钢球从斜面上的不同高度由静止释放，观察木块被推动的距离。
（2）探究动能大小与质量的关系：控制运动速度相同，改变质量。具体做法是让两个质量不同的钢球从斜面上同一高度由静止释放，观察木块被推动的距离。
6.使钢球获得动能的操作方法：将钢球 　从斜面某一高度由静止释放　 。
7.让钢球从斜面同一位置处由静止释放的目的：控制钢球到达水平面的 　速度相同　 。
从斜面某一高度由静止释放
速度相同
【分析与论证】
8.实验结论
（1）质量相同的物体，运动的速度越 　大　 ， 它的动能越 　大　 。
（2）运动速度相同的物体，质量越 　大　 ，它的动能越 　大　 。
大
大
大
大
【评估】
9.实验中，木块运动到末端之外的解决方法：减小斜面倾角或降低钢球由静止释放的高度。
一题过实验
（2022绥化改编）为了探究动能大小的影响因素，利用斜面、钢球、木块等器材在同一水平面上开展了如图所示的探究活动。
（1）该实验中所探究物体的动能是指 　钢球　 （选填“钢球”或“木块”）的动能。
（2）分析甲、乙两图的实验现象，可以初步得出的结论是 　当物体质量相同时，速度越大，动能越大　 。
（3）如图甲、丙所示，让不同质量的钢球从同一斜面的 　同一高度　 由静止滚下，目的是 　使钢球运动到水平面时的速度相同　 ，可得出结论： 　当物体速度相同时，质量越大，动能越大　 。
（4）若斜面下方水平面光滑，本实验 　不能　 （选填“能”或“不能”）达到实验目的。
钢球
当物体质量相同时，速度
越大，动能越大
同一高度
使钢球运动到水平面时的速度相同
当物体速度相同时，质量
越大，动能越大
不能
【角度拓展】
（1）物块最终会停下来的主要原因是 　物块受到阻力的作用　 ，在此过程中物块通过做功的方式把动能转化为 　内　 能。
（2）如果物块在运动过程中所受的摩擦阻力为0，物块将做 　匀速直线运动　 。
（3）在探究“动能大小与速度的关系”时，若拿走木块，在水平木板上铺上毛巾，通过比较钢球在毛巾面上开始滑行到静止的距离，也得出了正确的结论，你认为他的方案是否合理： 　合理　 ，理由是 　钢球的动能全部转化成了内能，钢球在毛巾表面上受到的阻力相同，滑动的距离越远，说明钢球的动能越大　 。
物块受到阻力的作用
内
匀速直线运动
合理
钢球的动能全部转化成了内能，钢球在毛巾表面上受到
的阻力相同，滑动的距离越远，说明钢球的动能越大
编者注：本版块主要展示河南6年真题及备用卷试题，让考生熟知河南考法。对于重难命题点，用真题做例题，以流程化的解题思维，强化考生解题思路，击破章节重难点，提高考生解决同类型题的能力。此外，兼顾展示全国各省市创新题型，帮助考生了解中考动向。
命题点1　功、功率相关判断
【方法指导】
1.做功快不代表做功多，做功快的物体做功不一定多，若做功快，但做功时间短，则所做的功可能少。
2.做功多不等于做功快，做功的快慢还与做功所用的时间有关。
1.（2018河南13题）（双选）如图所示，水平木板上有甲、乙两个木块，甲的质量大于乙的质量。两木块下表面的粗糙程度相同。甲、乙分别在水平拉力 F1 和 F2 的作用下，以相同速度匀速直线运动了相同时间，下列说法中正确的是（　AB　）
A.F1大于F2 B.F1比F2做功多
C.F2比 F1的功率大 D.甲的重力做功较多
AB
【变式训练】
2.（2022杭州）现有甲、乙、丙三个质量不同的物体（m甲＞m乙＞m丙），在相等的恒力F作用下，分别在水平方向、沿斜面向上、竖直方向通过了相等的距离s，如图所示。F在三种情况下做的功分别为W甲、W乙、W丙，下列关于三者大小判断正确的是（　C　）
A.W甲＞W乙＞W丙 B.W甲＜W乙＜W丙
C.W甲＝W乙＝W丙 D.W甲＝W乙＜W丙
C
命题点2　功、功率相关计算（2022.20）
【方法指导】
进行功的计算，必须掌握力（F）与距离（s）的关系：
1.F与s必须是对于同一个物体而言的；
2.物体在力F的作用下移动了距离s才能说明力F做了功；
3.如果物体运动时撤去力F，物体仍继续运动，但力F不再对物体做功。
类型一　竖直方向
【例】3.核心素养 （2022河南20题节选）小明在科技博览会上参加义务劳动，需要把一个质量为12 kg的展品从地面搬到高1.2 m的展台上，如图所示。g取10 N/kg。
（1）要把展品从地面搬到展台上，他至少需要对展品做多少功？
解：（1）展品的重力
G＝mg＝12 kg×10 N/kg＝120 N
对展品做的功
W＝Gh＝120 N×1.2 m＝144 J
类型题解题思维
确定做功的力（重力G）
↓
确定物体沿力的方向移动的距离h
↓
根据W＝Gh计算功
【变式训练】
4.核心素养 （2022解析与检测）有测试显示，跳绳不但可以让全身肌肉匀称有力，同时会让你的呼吸系统、心脏、心血管系统得到充分的锻炼。若跳绳者的质量为60 kg，跳绳者的重心高度随时间变化的情况如图所示。根据所给条件可算出此跳绳者每跳一次克服重力所做的功是 　54　 J，在1 min内克服重力做功的平均功率为 　162　 W。（g取10 N/kg）【解析】
54
162
类型二　水平方向
【例】5.（2021河南20题节选）电动清扫车以其环保、高效等优点，在创建卫生城市中大显身手。如图所示为一电动清扫车正在工作时的情景。
（3）清扫车完成任务后，在平直道路上以5 m/s的速度匀速直线行驶，经10 min到达垃圾处理站，行驶过程中车所受阻力大小恒为400 N，则牵引力做的功为多少？
解：（3）清扫车10 min内通过的路程
s＝vt＝5 m/s×10×60 s＝3 000 m
由于清扫车做匀速直线运动，所以牵引力和阻力是一对平衡力，即F＝f＝400 N
牵引力做的功W＝Fs＝400 N×3 000 m＝1.2×106 J
类型题解题思维
确定力F，匀速直线运动时，F牵引力＝F阻力（或F摩擦力）
↓
确定物体沿力的方向移动的距离s
↓
根据W＝Fs计算功（根据P＝计算功率，
匀速直线运动时可以根据P＝Fv计算功率，
v的单位必须是m/s）
6.（2017河南备用卷20题节选）如图所示是一款备受青年人喜爱的双轮电动平衡车，已知该车重200 N，设计的最大行驶速度为5 m/s。试问：
（3）在水平路面上，当车以最大速度匀速行驶24 km时，所受阻力恒为25 N，则车行驶的时间和功率分别为多少？
解：（3）设计的最大行驶速度为5 m/s，在水平路面上，当车以最大速度匀速行驶24 km，所用的时间
t＝＝＝4 800 s＝80 min
车沿水平方向匀速行驶，由二力平衡条件知，牵引力与阻力大小相等，即F＝f＝25 N
则车行驶的功率
P＝＝＝Fv＝25 N×5 m/s＝125 W
命题点3　机械能及其转化（2022.12）
7.（2022河南12题改编）为了将一物块送到高处，小杰用木板和滑轮搭建了如图所示的装置。用力F拉动绳端，物块沿斜面匀速向上运动，此过程中物块的动能 　不变　 ，重力势能 　变大　 。（选填“变大”“变小”或“不变”）
第7题图
不变
变大
8.（2020河南12题）频闪照相是研究物体运动的重要手段之一，如图所示的频闪照片记录了竖直下落的小球每隔相等时间的位置。不计空气阻力，在小球下落的过程中，下列说法正确的是【解析】（　D　）
A.小球的重力势能逐渐增大
B.小球的机械能逐渐减小
C.小球的重力在ab段做功比在cd段多
D.小球的重力在ab段做功比在cd段慢
第8题图
D
9.（2018河南21题节选）在研究性学习活动中，小玲所在的科研小组对南水北调中线工程进行了调查与研究。
（1）南水北调中线工程从我省南阳丹江口水库引水，穿过黄河，直通北京。两地海拔高度差约100 m，经过工程师的精心设计，实现了渠水全程自流。渠水流动的动能是由 　 重力势　 能转化而来的。
重力势
命题点4　探究物体的动能跟什么因素有关
10.（2022宜昌）小明和小红在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中，让钢球从斜槽上一定高度的位置滚下，在水平面上运动，碰上木块C并将C推动一段距离，通过推动距离的大小来判断动能大小。
（1）实验中探究的动能是指 　A　 。
A.钢球撞击木块时的动能
B.钢球撞击木块后的动能
C.木块被钢球撞击后的动能
（2）如图甲、乙为小明两次实验的示意图，钢球A、B的质量mA＞mB，高度hA＞hB，距离sA＞sB。他得出“物体的质量越大，动能越大”的结论，他的实验方法 　错误　 （选填“正确”或“错误”），理由是 　没有控制钢球的速度相同　 。
（3）小红让钢球A分别从同一斜面的不同高度由静止自由滚下，撞击木块，这是为了探究物体动能与 　速度　 的关系。
A
错误
没有控制钢球的速度相同
速度

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