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功和机械能
复习课

1. 力学中的功、动能、势能、机械能及其转化、水能和风能的利
用。（了解知道）2.功的计算、功率。（理解应用）
知识导图·思维框架
1. 物理学中的功的含义
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，就说这个力做了功。
知识点一：力学中的功
F支
Ｇ
Ｆ
F支
Ｇ
F阻
F 对小车做了功
Ｆ
F支
Ｇ
F阻
哪些力的作用对小车的运动有了“成效”？有了“贡献”呢？
　叉车举高货物
F
s
　　物理学中的功主要是吸收了“贡献”的意思。如果某个力对物体的移动做出了贡献，取得了成效，说这个力对物体作了功。
2.不做功的三种情况：
(１)有力作用在物体上，但物体在力的方向上没有通过距离。
（劳而无功）
F≠0 s＝0
举着不动
没抬动
没推动
推不动
知识点一：力学中的功
(２)有距离，但是和距离同一方向上没有力的作用。
(不劳无功)
冰壶在平滑的冰面上滑行
踢出去的足球在草地上滚动过程中,脚对足球做功了吗?
F =0 s ≠ 0
2.不做功的三种情况：
提箱子在水平路上行走
F≠ 0 s≠ 0
(3)有力作用在物体上，也有距离，但是力和距离是垂直的。
(垂直无功)
2.不做功的三种情况：
知识点一：力学中的功
s
s
s
不做功
（作用在物体上的力）
（物体在力的方向上移动的距离）
Ｆ
二者缺一不可。
必要因素
s
s
F
F
F
s
F
F≠0
S≠0
即：
知识点一：力学中的功
3. 力学中的功包括两个必要因素:
不做功的三种典型情况
（1）有力，但是在力的方向上通过的移动为零。
（2）有距离，但是和距离同一方向上没有力的作用。
（3）有力，也有距离，但是力和距离方向是相互垂直的。
①力学中规定：
功＝力×距离
W = Fs
②公式
1 J＝1 N · m
③功的单位：焦（J）
1. 功的计算
知识点二：功的计算
功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。
焦耳是英国物理学家。1818年12月24日生于索尔福。他父亲是酿酒厂的厂主。焦耳从小体弱不能上学，在家跟父亲学酿酒，并利用空闲时间自学化学、物理。他很喜欢电学和磁学，对实验特别感兴趣。后来成为英国曼彻斯特的一位酿酒师和业余科学家。焦耳可以说是一位靠自学成才的杰出的科学家。焦耳最早的工作是电学和磁学方面的研究，后转向对功热转化的实验研究。1866年由于他在热学、电学和热力学方面的贡献，被授予英国皇家学会柯普莱金质奖章。
名人简介
W = Fs
2. 力与距离的计算
?????=????????
?
?????=????????
?
已知做功多少W和物体在力的方向上移动的距离s，可求出力F的大小。
已知做功多少W和力的大小F ，可求出物体在力的方向上移动的距离s。
注意：
（2）力F与距离s具有对应性：即距离S是物体沿受力的方向移动的距离，F与s在同一直线上；
（3）F与s具有同体性：即F与s对应同一个物体。
知识点二：功的计算
（1）式中物理量全部用国际单位制。
如果物体移动的方向与一个力（阻力）的方向相反，我们就说物体克服这个力做功。
F推力
f摩擦
F拉力
G重力
克服自己的重力做功：W=Gh
重力G
h
3. 克服阻力做功
知识点二：功的计算
【例题1】下列生活实例中，力对物体做功的有 （ ）
A．甲和乙 B．甲和丙
C．乙和丙 D．丙和丁
甲：小车在推力的作
用下前进了一段距离
乙：提着滑板在
水平路面上前行
丙：物体在拉力
作用下升高
丁：用尽全力搬
石头，搬而未起
B
【例题2】 一位质量约50 kg的同学从一楼走到五楼，他上楼过程中克服重力所做的功可能为（　　）
A. 60 J
B. 600 J
C. 6 000 J
D. 10 000 J
C
典型例题
【例题3】如图，小山提着重200N的物体，在水平路面匀速前进10m，然后以相同的速度走完长10m、高5m的斜坡，则下列说法正确的是（　　）
A．水平面上，人对物体做功2000J
B．水平面上，人对物体不做功
C．斜坡上，人对物体做功2000J
D．斜坡上，人对物体不做功
B
一. 比较做功快慢的方法
①时间相同，比较物体做功的多少，做功多的做功快。
②做功相同，比较做功的时间，时间短的做功快。
③功与时间都不相同，用 可以比较做功的快慢。
知识点三：比较做功快慢的方法
功/时间
该比值越大，做功越快
1．功与时间之比叫做功率 数值上等于单位时间内所做的功。
2．表达式
3．国际单位：
常用单位：1 kW（千瓦）= 103 W 1 MW（兆瓦）= 106 W
P
焦耳
秒
瓦特
焦耳/秒
(简称：瓦 ，符号：W)
1W=1J/s（表示物体1s的时间内做功1J。）
瓦特 James Watt
英国 1736－1819
4.100W的物理意义： 。
物体在1s时间内做功为100J
二. 功率
知识点三：比较做功快慢的方法
知识点三：比较做功快慢的方法
5.功与时间的计算
t
W
P
=
W=Pt
t=
W
P
W 表示力做的功，单位：焦耳（J）
t 表示做功所用的时间，单位：秒（s）
P 表示做功的功率，单位：瓦特（W）或焦/秒（J/s）
由P=W/t 计算出的功率是平均功率 ，即在时间t内的平均功率。
例 大石头质量为6 t，起重机的吊钩在15 s 内将大石头匀速提升了 1 m，起重机提升大石头的功率是多少？
解 ：因为起重机匀速大石头的拉力宇大石头所受的重力相等，即
F = G = mg = 6×103 kg×10 N/kg = 6×103 N
石头在拉力方向上移动的距离 s =1m
拉力做的功是：W = Fs = 6×103 N ×1 m = 6×104 J
起重机提升水泥板的功率是
P =
W
t
=
Fs
t
=
Fv
力 F 作用在物体上，物体沿力的方向以速度v 做匀速直线运动时，则力F 的功率：
单位：1W=1N·m/s
变形公式：
P=Fv
F=????????
?
v=????????
?
三. 功率的推导式
注意：物体沿力的方向以速度v 做匀速直线运动。
知识点三：功率
功率变形
匀速直线运动的物体，物体受力F和运动速度v不变
（1）当物体的功率一定时，受到的牵引力越大，速度越小.
（2）当物体的牵引力一定时，功率与速度成正比.
（3）当物体速度一定时，牵引力越大，它的功率越大.
即：功率的大小等于作用在物体上的力与物体速度的乘积。
P=Fv
F=????????
?
v=????????
?
想想议议
为什么汽车上坡时，司机经常用换挡的方法减小速度？ 为什么同样一辆机动车，在满载时的行驶速度一般比空载时小得多？
由P=Fv可知，当功率P 一定时，速度v越小，力F 越大；当力F 一定时，功率P 越大，速度v 越大；当速度v 一定时，功率P 越大，力F 越大。
分析：机车发动机的功率是一定的，牵引力的大小和运动速度成反比。减少车辆的速度就会使车辆的牵引力增大。
一般机器上都有一个小牌子叫作铭牌，上面标有一些数据，功率是其中的一项。选购机器时，要根据实际需要选择功率合适的机器。
功率是机器的主要技术性能之一
所以，功率是表示物体做功本领的重要指标。
例 大石头质量为6 t，起重机的吊钩在15 s 内将大石头匀速提升了 1 m，起重机提升大石头的功率是多少？
方法二
物理量
定义
物理意义
公式
单位
功W
功率P
J（焦）
W（瓦）
W=Fs
P=W/t
功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。
功与做功所用时间之比叫做功率。
表示做功
的快慢
表示力
的“成效”
四. 功与功率的区别
例 使用机械做功时，下面说法正确的是( )。
A．功率大的机器一定比功率小的机器做功多
B．功率大的机器一定比功率小的机器做功时间少
C．功率小的机器一定比功率大的机器做功慢
D．以上说法都不对
C
D
【例题2】如图所示，用大小相同的力F，使质量不同的两物体沿力的方向移动相同的距离s，所用的时间相同，则两次所用的力对物体所做的功和功率（　　）
A．图甲做的功较多
B．图乙做的功较多
C．甲、乙的功率一样大
D．图甲的功率一定比图乙大
C
【例题3】做引体向上的规范动作是两手正握单杠，由悬垂开始。上提时，下颚须超过杠面；下放时，两臂放直，不能曲臂。在动作达到规范要求后，小敏想利用如图所示的引体向上单杠估测自己做引体向上时的功率。请你帮他完成该实验设计。
（1）实验原理：　　　????。
（2）实验需要测量的物理量及器材：　　　　　　　 　　。
（3）补充实验步骤（物理量用字母符号表示）:
①利用电子秤测量出小敏的质量m；
②用刻度尺测量出小敏完成一次规范引体向上动作时 ；
③用_____测量出小敏连续完成n次规范引体向上动作时需要的 ；
（4）功率计算表达式(用物理量的符号表示) 。
上升的高度h
时间t
停表
P=????????=????????????????????
?
P=W/t
电子秤、刻度尺和停表
【例题4】如图所示为一辆无人驾驶清扫车，它集激光雷达、摄像头、超声波雷达等传感器于一体，可自主作业。 空车行驶时牵引力的功率为810W，在10s内匀速行驶12m，车受到的阻力为多少牛？
车的速度 ????=????????=????????????????????????=????.????????/????
?
空车行驶时牵引力的功率??????????=????????=????????????=????????
牵引力 ????=????????=????????????????????.????????/????=675N
由于车做匀速运动，受到的牵引力和阻力是平衡力，
所以车受到的阻力为 f=F=675N
?
观察思考
下列现象中，哪些物体能对外做功？
流动的水推动皮筏
狂风吹倒树木
滚下的巨石砸毁路面
拉弯的弓把箭射出
一个物体能够对外做功，我们就说它具有能量。
一个物体能够做的功越多，则它的能量就越大。
能量的单位 :
焦耳（J）
2．高挂在枝头的苹果
1．疾驰的汽车
不同形式的能量　
5．拉开的弓
3．拉伸变形的皮筋
6．流动的水
4．高举的重锤
下列现象中的物体能对外做功吗？
二、能量的不同形式
物体能够对外做功，表示这个物体具有能量，能量的形式是多样的
动能
势能
物体由于运动而具有的能量
物体由于被举高而具有的能量
物体由于弹性形变而具有的能量
重力势能：
弹性势能：
一切运动的物体都具有动能
小鸟和飞机迎面相撞时，能量大到足以击落飞机，那么物体的动能大小跟哪些因素有关呢？
思考
猜想：汽车速度越大，出事故时破坏就越严重；同一速度运动时，重载比空载时出事故更严重，因此动能的大小可能与物体的速度、质量等因素有关。
动能大小可能与速度有关
动能大小可能与质量有关
三、探究：物体动能的大小跟那些因素有关
实验·观察
猜想与假设
实验方法
控制变量法
小球动能的大小不能直接显示,可以通过木块被撞击后移动距离的远近来反映,木块被推得越远,说明钢球对木块做的功越多,钢球的动能越大说明小球的动能越大 。
转换法
实验表明：速度相同时，质量越_______的钢球能将物体B 撞得越远 。所以，钢球的速度相同时，质量越大，动能越 ________。
大
大
(1)探究动能大小与质量的关系
让 的钢球，先后从 高度滚下，观察钢球推动木块的距离。
不同质量
同一
从同一高度滚下是为保证小球到达平面的速度一样。
实验表明：钢球从高出滚下，高度h越高，钢球运动到底部时越_____(快、慢)，物体B被撞得越远。所以，质量相同时，钢球的速度越大，动能越 _________。
快
大
让 钢球A，先后从斜面 高度滚下，观察钢球将木块推动的距离。
(2)探究动能大小与速度的关系
同一
不同
结 论
物体动能的大小跟速度、质量有关，质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。
用物理学的术语解释，为什么要对机动车的行驶速度进行限制？为什么在同样的道路上，不同车型的限制车速不同？
想想议议
物体的质量和它的速度都能影响物体的动能。请你研究小资料的数据，能不能看出：质量和速度相比，哪个对物体动能的影响更大？
观察思考
一些物体的动能
物体
动能/J
物体
动能/J
抛出去的篮球
约30
跑百米的运动员
约3×103
行走的牛
约60
飞行的步枪子弹
约5×103
从10 m高处落下的砖块
约2.5×103
行驶的小轿车
约2×105
分析：对比行走的牛和飞行的子弹的动能，可见：物体的速度对动能的影响更大。
重力势能：物体由于位置较高而具有的能量叫做重力势能．
滴水穿石，表明位于高处的水具有能量。
从高空落下的陨石把地面砸出一个大坑.表明位于高处的陨石具有能量。
举高的重锤能具有重力势能，把木桩打入地下
物体具有的重力势能的多少跟什么因素有关呢？
问题
探究方法：
控制变量法
转换法
猜想：
重力势能的大小跟物体被举高度和物体质量有关。
实验步骤：
转换法：通过小桌陷入沙子的深度来反映重力势能的大小。
四、物体的势能
重力势能大小与高度、质量有关
质量一定，位置越高，重力势能越大；
高度一定，质量越大，重力势能越大；
质量一定，高度越大，重力势能越大。
为什么要修拦河坝？
弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能叫作弹性势能。
压弯的跳板具有弹性势能
拉弯的弓具有弹性势能
发生形变的网球拍具有弹性势能
思考：弹性势能大小与什么因素有关？
弹簧压缩程度越大,砝码被弹起得越高.弹簧具有的弹性势能越大.
弹性势能大小与形变大小有关，物体的弹性形变越大，弹性势能越大。
设计探究实验
异同点
动能
势能
重力势能
弹性势能
不同点
形成原因
物体由于运动而具有的能量
物体由于被举高
物体由于发生弹性形变而具有的能量
特点
一切运动的物体都具有动能
一切被举高的物体都具有重力势能
一切发生弹性形变的物体都具有弹性势能
决定因素
质量和速度
　质量和高度　
弹性形变程度、材料
相同点
都是能量的一种具体形式,都具有做功的本领
比较动能和势能的异同
【例题1】如图1所示是“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验，将小钢球从高度为 的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一木块在水平面向前移动一段距离 后停下。先后完成甲、乙、丙所示的三组实验。
（1）小钢球在滚下斜面的过程中，其动能大小是通过______（选填“高度 ”或“距离 ”）大小来反映的；
距离
（2）分析比较甲和乙两组实验可得，物体质量相同时，速度越大，动能越______；
（3）分析比较________两组实验可得，物体速度相同时，质量越大，动能越大；
大
甲、丙
（4）综合上述可知，如图所示的交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定不同的最高________；
（5）在实验中，若增大水平面的粗糙程度，则木块移动的距离将________（选填“增大”、“不变”或“减小”）。
速度
减小
【例题2】如图所示为“探究物体动能跟哪些因素有关”的装置示意图。
（1）原理：运动的钢球A碰上木块B后，B被撞得越远，A对B做的功就越多，A的动能就越大，通过B被撞的距离来反映物体A动能的大小，这种探究方法属于_________法。
转换
【例题2】如图所示为“探究物体动能跟哪些因素有关”的装置示意图。
（2）为研究动能大小与质量的关系，需控制小球撞击时的速度不变，具体操作方法是： 。
让质量不等的小球从同一高度自由滚下
（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它仪器得出两组数据如表一和表二所示。分析这两组数据可以得出 对物体的动能影响较大，依据是 。
表一 钢球撞击时速度为8cm/S 表二 钢球的质量为100g
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}序号
钢球质量m/g
木块滑行距离s/cm
1
100
10
2
200
20
3
300
30
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}序号
木块速度v/cm?s-1
木块滑行距离s/cm
4
8
10
5
16
40
6
24
90
速度
速度增加一倍，动能增加为原来的四倍.
如图是打网球时，某球员挥拍击球的一瞬间，网球和球拍都处于最大形变状态。关于这一瞬间，下列说法不正确的是（　 　）
D　
A．球拍的弹性势能最大 B．球的弹性势能最大
C．球的动能为零 D．球的重力势能为零
2022年北京冬奥会赛场上，我国选手谷爱凌
摘得自由式滑雪大跳台比赛的金牌。谷爱凌离开跳台后，
从低处向高处跃起后下落，在此过程中（　　）
A．动能一直减小 B．重力势能一直减小
C．动能先减小后增大 D．重力势能先减小后增大
C　
【例题7】如图所示，一个小球从斜槽上A点沿斜槽滚下，经斜槽最低点后又沿右侧斜槽滚动到B点，经测量A和B两点到水平地面的高度均为h1。C和D是小球滚动过程中经过的两个位置，C和D两点到水平地面的高度分别为h2和h3，h2＞h3。则小球在C点的重力势能______D点的重力势能，小球在C点的动能______B点的动能（两空均选填“大于”、“等于”或“小于”） 。
大于　
大于　
动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。
机械能
动能
势能
重力势能
弹性势能
1. 机械能
机械能及其能量转化
动能、势能和机械能的单位跟功的单位相同，也是焦耳（J）。
注意：只要物体具有动能、重力势能或者弹性势能其中的一种，就说它具有机械能。
飞行中的飞机、在空中的跳水运动员同时具有动能和重力势能
2.一个物体可以同时具有动能和势能。
飞行中的飞机
物体具有机械能的总量等于动能、势能两种能量之和。
观察单摆在摆动运动过程中动能与势能是如何变化的
小实验
机械能及其转化
h
A
B
C
单摆下降时，________能减小，_______能增大。
在此过程中________能转化为_______能。
单摆上升时，_______能减小，_______能增大。
在此过程中_______能转化为_______能。
重力势
动
重力势
动
动
重力势
动
重力势
单摆实验
动能可以转化为势能，势能也可以转化为动能。动能和势能是可以互相转化的。
思考：铁锁会打到鼻子吗？
分析单摆小球在摆动过程中动能和势能是怎样相互转化的。
单摆
A
B
C
物体的动能和势能可以相互转化，如果在转化过程中，不受阻力，只有动能和势能相互转化，机械能的总量保持不变。这就是：机械能守恒定律
机械能守恒
注意机械能守恒的条件：
只有动能和势能的相互转化，而没有机械能与其他形式的能的相互转化。（忽略摩擦力阻力造成的能量损失）
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，即机械能是守恒的。
单摆
A
B
C
小球沿轨道从高处滚下
推出的铅球在空中运动
请分析上面运动过程物体的动能与势能之间是如何转化的？
机械能及其转化
滚摆
初始态
最低点
最高点
做一做
观察实验，思考滚摆在运动过程中动能和势能是如何变化的？
上升：速度 ，高度 ，动能 ，重力势能 ， 能转化为 能。
下降：速度 ，高度 ，动能 ，重力势能 ， 能转化为 能。
变慢
变高
变小
变大
动
动
重力势
重力势
变快
变低
变大
变小
滚摆运动
弓的弹性势能哪里去了？
想想议议
举高小球在下降过程中，重力势能去哪里了？
转化成小球的动能
蹦床运动员在与蹦床面接触时，动能消失了吗？
转化为蹦床的弹性势能
动能和势能能够相互转化。
观察下面几种运动，说出动能与势能转化方式
结论一
动能和重力势能可以相互转化
动能和弹性势能可以相互转化
动能和势能可以相互转化
结论二
动能和势能的相互转化的条件
（1）动能和势能的相互转化过程中，必定有动能和势能各自变化，而且一定是此增彼减。
（2）动能的增减变化要以速度的增减来判断。
（3）重力势能的增减变化要以物体离地面高度的增减变化来判断。
（4）弹性势能的增减要根据形变大小的变化来判断。
机械能守恒定律：如果在转化过程中，不受阻力，只有动能和势能相互转化，机械能的总量保持不变。
人造地球卫星的机械能转化
当卫星从远地点向近地点运动时,它的势能、动能、速度如何变化？
注意：
人造卫星没有动力驱动时，在运动过程中是机械能守恒。
如果是需要燃料燃烧提供能量的航天器，则运动过程中机械能不守恒。
人造地球卫星
自然界的流水和风都是具有大量机械能的天然资源。
水能和风能是自然界中的重要能源
水能和风能的利用
水车
水碓:水轮直接利用水的动能
水排:通过曲柄连杆机构将回转运动转变为连杆的往复运动
水碾
（2）水力发电
通过水轮机带动发电机，可以将水的机械能转化为电能，再通过输电线送到用电地区。
三峡水电站
修筑拦河坝就是为了提高水位,增加水的重力势能,更多的转化为动能,转化为更多的电能.
水力发电的原理
我国早在2000多年前就开始利用风来驱动帆船航行。
立轴式大风车（模型）
利用风能的帆船
2.风能的利用
风筝
风力发电的原理：利用风吹动风车叶片旋转，将风能转化为风车叶片的动能，再通过发电机或其他机器将动能转化为电能.
(2).风力发电
内蒙古辉腾锡勒风电场
新疆达坂城风力发电场
浙江临海括苍山风电场
甘肃酒泉千万千瓦级风电场
中国新能源战略已经把发展风力发电作为重点项目
水能的破坏性释放造成灾害
【例题1】如图所示，将一小钢球从a点竖直向上抛出（不计空气阻力），经过b点到达最高点c时静止，图中hab＝hbc，下列判断正确的是（ 　）
A．小球运动到最高点c时受到平衡力的作用
B．小球在ac段重力势能的增加量与动能的减小量相等
C．小球在ab段克服重力的做功小于在bc段克服重力的做功
D．就a、b、c三点而言，小球在a点具有的机械能最大
B
【例题2】投掷铅球能锻炼臂部肌肉，投出去的铅球从a处出手后，在空中的运动轨迹如图所示，球最终停在水平地面e点处。则实心球（　　）
A．在a处重力势能最小 B．在b处最高点动能为零
C．在c处机械能小于a处机械能 D．在d处动能为零
C
【例题3】如图所示为蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端系在运动员双脚上，另一端固定在跳台O点。运动员由静止开始自由下落，A点处弹性绳正好处于原长；B点处运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等；C点处是蹦极运动员到达的最低点。（整个过程忽略空气阻力，弹性绳的自重不计）从O点到A点的过程中，运动员的机械能_________（选填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”）。
从A点到C点的过程中，弹性绳的弹性势能_______
（选填“增大”“减小”“不变”或“先增大减小”
，下同）；运动员的动能_______________。
不变　
增大　
先增大后减小　
教材梳理·夯实基础
知识点一　功
1. 两个必要因素：一是作用在物体上的 ；二是物体在 ?
?上通过的距离。
2. 三种不做功的情况：
力　
力
的方向　
（1）不劳无功：物体没有受到力的作用，但由于惯性通过了一
段距离，例如足球被踢出后继续在地上运动，但此时踢力对足球
不做功。
（2）不动无功：物体受到力的作用，但是保持静止状态，例如
举重运动员举着杠铃在空中静止，运动员对杠铃的支持力对杠铃
不做功。
（3）劳而无功：物体受到力的作用，但是运动方向与力的方向
垂直，例如手推着物体在水平桌面上运动，桌面对物体的支持力
不做功。
3. 功的计算：功等于 与物体在 ?
的乘积，W＝ ?。
4. 单位： ，符号 ，1 ＝1 N·m
力　
力的方向上通过的距离　
Fs　
焦耳　
J　
J　
知识点二　功率
1. 定义：物理中，把 与 ?之比叫做功率。
2. 意义：表示物体 ?的物理量。
3. 公式：P＝ 。匀速直线运动的功率与牵引力的关系式P
＝ ?。由此式可知：功率一定时，如果要增加牵引力，必
须 ?。
4. 单位：基本单位 ，符号 ；常用单位是 ?
，符号 两个单位换算关系是 ＝ ?
，1 W＝1 J/s。
功　
时间　
做功快慢　
????????　
?
Fv　
减小　速度　
瓦特　
W　
千
瓦　
kW　
1 kW　
1 000
W　
知识点三　机械能
1. 能量
定义：物体能够 ，这个物体就有 ?。
单位： ，符号： ?。
功与能量：一个物体 ?越多，它具有的能量越大。
2. 动能
定义：物体由于 ?而具有的能叫动能。
实验探究方法： 法和 ?法。
影响因素：物体的 越大， ?越快，动能越大。
做功　
能量　
焦耳　
J　
能够做的功　
运动　
控制变量法　
转换法　
质量　
速度　
3. 重力势能
定义：物体由于 ?而具有的能叫重力
势能。
影响因素：物体的 越大， ?越高，重力势能
越大。
4. 弹性势能
定义：物体由于 ?而具有的能叫弹性势能。
相关因素：物体的 ?越大，弹性势能越大。
受到重力并处于一定高度　
质量　
高度　
发生弹性形变　
弹性形变　
5. 机械能
定义： 和 ?的总和。
6. 机械能转化
动能、重力势能相互转化：物体自由下落 ?能转化
成 能，滚摆上升时 能转化成 ?能。
动能、弹性势能相互转化：弓箭射出是 ?能转化
成 能，羽毛球把球拍击弯是 转化成 ?能。
7. 机械能守恒：人造地球卫星运行从远地点向近地点运动
时 能转化成 ?能。
动能　
势能　
重力势　
动　
动　
重力势　
弹性势　
动　
动　
弹性势　
势　
动　
知识点四　实验：探究物体的动能跟哪些因素有关
【设计与进行实验】
1. 实验装置图
2. 实验器材：斜面、长木板、质量不同的钢球、木块、记号笔、
刻度尺等。
3. 实验操作要点
（1）转换法：将钢球动能的大小转换为 ?
，木块运动得越远证明小球的动能越 ?（选填
“大”或“小”）。
（2）控制变量法：
①探究动能的大小与质量的关系时，改变钢球 ?的大小，
让质量不同的钢球从斜面的 ?由静止释放；
②探究动能的大小与 ?的关系时，控制钢球的质量相同，
使钢球从斜面的 ?高度由静止开始运动。
钢球推动木块运动距
离的大小　
大　
质量　
同一高度　
速度　
不同　
【分析与结论】
4. 实验结论
（1）质量相同的物体，运动的速度 ?，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　
越大　
【交流与反思】
5. 实验中的能量转化：实验中，钢球从斜面上滑下，从能量角度
来看，是 ?能转化为动能；木块最终会停下来是因为受
到了 力的作用。在此过程中，木块通过 ?
的方式把动能转化为 ?能。
6. 木块被撞后滑出木板，为了使木块不滑出木板，可进行的
操作有：
（1）换质量较大的木块；
（2） ?；
（3）换较长的木板等。
重力势　
阻（或摩擦）　
做
功　
内　
换质量较小的钢球　

{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}教材图片

A. 小车在推力作用运动 B. 物体在绳子拉力作用下上升

C. 提着滑板向前运动 D. 搬而未起 E. 举重
RJ八下P63图11.1－2RJ八下P63图11.1－3
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}命题解读
（力是否做功）（1）如图A、B、C、D所示的情景中，人对物
体做功的有 ，不做功的有 ?；
（2）如图E所示，运动员举起杠铃静止不动时，运动员对杠
铃 （选填“做功”或“不做功”）杠铃受到的重力
和运动员对杠铃的作用力是一对平衡力
AB　
CD　
不做功　
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}教材图片
命题解读

RJ八下P65图
11.2－1
（功和功率）大人和小孩同时从一楼出发，爬
到三楼，用时相同，大人做的功 ?小孩
做的功，大人做功的功率 （选填“大
于”“小于”或“等于”）小孩做功的功率
大于　
大于　
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}教材图片
命题解读

RJ八下P71图11.4－2
（机械能及其转化）如图所示，滚摆在加速下
降过程中的动能 ，重力势能 ?
（选填“变大”“变小”或“不变”）， ?
能转化为 ?能；滚摆运动到最低点
时的 ?能达到最大值
变大　
变小　
重
力势　
动　
动　
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}教材图片
命题解读


RJ八下P69
图11.3－6
（弹性势能及其转化）人拉弓射箭的示意图，弓
拉得越弯，弓的 ?能越大；弓恢复原状
的过程中，弓的 能转化为箭的 ?
能；箭在水平飞行时，箭的重力势能 ?
（选填“增大”“不变”或“减小”）
弹性势　
弹性势　
动　
不变　
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}教材图片
命题解读


RJ八下P72
图11.4－3
（机械能守恒）把一个铁锁用绳子悬挂起来，将
铁锁拉到自己鼻子附近，稳定后松手，铁锁来回
摆动，但不会碰到鼻子，在此过程中机械能 ?
（选填“守恒”或“不守恒”），你判断
的理由是 ?
?
不
守恒　
由于空气阻力一部分机械能转化成内
能　
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}教材图片
命题解读

RJ八下P73
图11.4－6
（动能和势能的转化）当卫星从远地点向近地点
运动时，重力势能 ，动能 ?；当
卫星从近地点向远地点运动时， ?能转化
为 ?能
减小　
增加　
动　
重力势　
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}教材图片
命题解读

BS九P4图10
－5
（探究重力势能相关因素）上图探究重力势能
与 的关系，下图探究重力势能与 ?
的关系，通过比较 ?间接
比较重力势能大小
高度　
质
量　
物体陷入的深度　
知识巩固·素养提升
考点一　功
[例1]（2023·连云港）下列有关功的说法正确的是（　B　）
B
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
方法技巧
判断是否做功，一看物体是否受力，二要看在力的方向上物
体是否移动距离。注意物体不动不做功，力与运动方向垂直
也不做功。
[例2]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，三者大小判断正确的是（　C　）
　 　
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
方法技巧
功的计算可以利用公式W＝Fs，公式W＝Fs要注意力与运动方向
是否相同。
考点二　功率
[例3]（2023·广州）物体A重5 N，如图甲，A在水平拉力F1作用
下，在水平面从M点匀速直线运动到N点用时3 s；如图乙，在A
上放置一个钩码，A在水平拉力F2作用下，在另一水平面从P点
匀速直线运动到Q点用时2 s。
　
（1）在MN、PQ段，A的速度分别为v1、v2，A所受摩擦力分别
为f1、f2，则v1 v2，f1 f2。（均选填“＞”“＝”或
“＜”）
（2）A从M点运动到N点，F1做的功为 J、功率
为 W，A的重力做的功为 J。
＜　
＞　
0.3　
0.1　
0　
[例4]如图甲所示，放在水平地面上的物体在水平推力F的作用下
做直线运动。当水平推力为F1时，物体运动的路程与时间关系如
图乙所示；当水平推力为F2时，物体运动的速度与时间关系如图
丙所示，则F1 F2。若两次推力的功率分别为P1、P2，则
P1 P2。（均选填“大于”“等于”或“小于”）
＝　
＜　
　 　
方法技巧
功率计算可以使用P＝????????或P＝Fv，利用P＝Fv进行计算时速度单
位必须是m/s。
?
考点三　机械能及其转化
[例5]（2022·泰安）如图所示，物理项目化学习小组在空旷的
室外测试某型号无人机负重飞行能力。测试时将重20 N的物体A
固定在无人机上，并控制无人机完成以3 m/s的速度匀速上升、
在空中悬停、以2 m/s的速度匀速下降三个阶段的测试项目，同
时利用系统软件记录多次测量的相关信息，并做出测评报告。下
列说法中（　A　）
A
①匀速上升阶段，物体A相对于地面是运动的　②匀速上升阶
段，物体A的机械能不变　③匀速下降阶段，物体A的重力势能
转化为动能　④物体A匀速下降阶段的动能小于匀速上升阶段的
动能
A. 只有①③正确
B. 只有②④正确
C. 只有①④正确
D. 只有①②③正确
[例6]（2023·荆州）2023年5月30日，景海鹏、朱杨柱、桂海潮
三名航天员乘坐神舟十六号载人飞船，成功进入中国空间站，与
神舟十五号航天员乘组会师天宫，如图所示。下列说法正确的是
（　C　）
C
A. 飞船在升空过程中，只存在动能和势能的相互转化
B. 漂浮在空间站中的宇航员重力势能为零
C. 空间站组合体在轨稳定运行过程中机械能守恒
D. 空间站组合体在太空中沿椭圆轨道绕地球运行，在近地点时
动能最小
方法技巧
动能的变化必须同时考虑质量和速度的变化，重力势能的变化必
须同时考虑质量和高度的变化。判断机械能是否守恒可以用下面
两种方法：
（1）只有重力做功时，机械能守恒；若在动能和势能转化过程
中，因受到摩擦力或各种阻力而使机械能转化为其他形式的能，
则机械能减少，或其他形式的能转化为机械能，则机械能增大。
（2）在动能和势能转化过程中，通过机械能是否等于动能和势
能的总和来判断机械能是否守恒。
考点四　实验：探究物体的动能跟哪些因素有关
[例7]如图为某学习小组“探究动能大小跟哪些因素有关”的实
验操作（步骤甲、乙、丙中小球质量分别为m、2m、3m）。
（1）让小球从同一高度由静止开始滚下，目的是使小球到达水
平面时具有相同的 ?。
（2）实验中通过比较木块B被小球撞击后移动的距离s来判断小
球具有动能的大小，这种方法在物理学中属于 ?（选填
“控制变量法”或“转换法”）。
（3）小华认为由实验步骤乙和实验步骤丙可以判断动能大小与
速度的关系，你认为该观点是 的（选填“正确”或“错
误”），理由是 ?的。
速度　
转换法　
错误　
小球质量不同　
（4）通过比较步骤 和 ?可以判断动能大小与物体质
量的关系。
（5）若斜面下方水平面光滑，本实验 ?达到实验目的。
（选填“能”或“不能”）
甲　
乙　
不能　
随堂演练·重点达标
1. （教材改编）如图所示，小丽和爷爷同时从一楼出发，爬到约
10 m高的四楼，已知小丽用时50 s，爷爷用时60 s，小丽的体重
比爷爷的体重小，下列说法正确的是（　D　）
A. 爬到四楼时，小丽做了约500 J的功
B. 小丽爬楼做功的功率约为100 W
C. 如图所示的时刻计时停止，此过程爷爷做功的功
率大
D. 全程中爷爷爬楼用时多，做功功率小
D
2. （2022·杭州）如图所示为蹦极运动的简化示意图，弹性绳一
端系在运动员双脚上，另一端固定在跳台O点。运动员由静止开
始自由下落，A点处弹性绳正好处于原长；B点处运动员受到的
重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等；C点处是蹦极运动员到
达的最低点。（整个过程忽略空气阻力，弹性绳的自重不计）
（1）从O点到A点的过程中，运动员的机械
能 （选填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减
小”）。
（2）从A点到C点的过程中，弹性绳的弹性势能 ?（选填
“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”，下同）；运动
员的动能 ?。
不变　
增大　
先增大后减小　
3. 长度均为20 cm的相同均质木块A、B平放在水平桌面上，从图
示位置开始推木块。当F为3 N时，木块静止；当F为6 N时，木
块A、B开始沿桌面做匀速直线运动，2 s后木块A掉落；继续推
木块B使其仍做匀速直线运动直到掉落。
（1）推力为3牛时，AB整体受到摩擦力为 N。
（2）木块A在桌面上匀速运动的速度大小为 m/s。
（3）从开始推动到木块B掉落的过程中，推力共做功 J。
3　
0.05　
1.2

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