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第11讲　功和机械能　第1课时　功　功率
@课标导读
　　3.1.3　结合实例，认识功的概念.知道做功的过程就是能量转化或转移的过程.
　　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.
@知识梳理
功
1.定义：通常而言，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了　距离　.
3.不做功的三种典型情况：有力但　无距离　；有距离但　无力　；有力有距离，但力和距离　垂直　.
4.功的计算公式：　W＝Fs　.单位：　焦耳　，1 J＝　1　N·m.
注意：利用公式W＝Fs计算功时，力F的单位用牛(N)，距离s的单位用米(m)，功W的单位用焦(J).
【回归教材1】　[物理学与日常生活]下列几种情景中，人对物体做了功的是 (　A　)
A.图甲，人推着小车在水平地面上前行
B.图乙，足球被踢后，在草地上滚动了一段距离
C.图丙，搬地面上的石头没有搬起来 　　　　　　　　　D.图丁，学生背着书包在水平路面上匀速前进
功率
1.物理意义：功率是用来表示　做功快慢　的物理量.
2.定义：物理学中，把　功　与做功所用的　时间　之比叫作功率.
3.公式：　P＝　.国际单位：　瓦特(W)　，常用单位：　千瓦(kW)　，换算关系：1 kW＝　1 000　W.
4.推导公式：根据P＝和W＝Fs可以推导出P＝＝　＝　Fv　.
注意：利用推导公式P＝Fv进行计算时，v的单位必须用国际单位m/s.(1 m/s＝3.6 km/h)
【回归教材2】　如图所示，一个大人和一个小孩在相同的时间内爬完相同的楼梯(大人的质量大于小孩的质量).下列说法正确的是 (　A　)
(旧版RJ八下图片)
A.大人比小孩做功多，大人比小孩做功快
B.大人与小孩做功相同，两人做功一样快
C.大人与小孩做功相同，小孩做功比大人快
D.大人比小孩做功少，小孩做功比大人快
@中考考向
功和功率的理解
　在水平地面上，如图所示的四种情景中，人对物体没有做功的是 (　A　)
常见的三种不做功的情况
①“劳而无功”：物体受力但没有移动距离；②“垂直无功”：物体所受力的方向和移动的距离方向垂直；③“不劳无功”：物体运动了一段距离，但是在此运动方向上没有受到力的作用.
变式1　(2025·常州)机器狗能帮助人们搬运重物，如图所示.不计空气阻力，下列四种情境中，机器狗对重物A做功的是 (　B　)
A.蹲着不动
B.托举重物A匀速竖直上升
C.站着不动
D.承载重物A匀速水平移动
　如图所示，大人和小孩分别将5块相同的砖从一楼搬到二楼，在这个过程中，下列说法正确的是 (　D　)
A.小孩对砖做功更多 　　B.小孩对砖做功更快
C.大人对砖做功更多 　　D.大人对砖做功更快
功和功率大小的比较
　[科学思维]如图甲所示，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的图像如图乙所示；当水平推力为F2时，物体运动的速度与时间关系的图像如图丙所示，若两次推力的功率分别为P1、P2，则 (　D　)
A.F1＞F2　P1＞P2 　　B.F1＝F2 　P1＞P2
C.F1＜F2　P1＞P2 　　D.F1＝F2　P1＜P2
【解析】由题图乙可知，物体在F1的作用下做匀速直线运动，速度大小v乙＝＝＝3 m/s；由题图丙可知，物体的速度保持不变，即物体在F2的作用下做匀速直线运动，速度大小v丙＝5 m/s；因为两次都是匀速直线运动，根据二力平衡条件可知，推力都等于摩擦力，物体对地面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，则物体受到的摩擦力不变，故受到的水平推力F1＝F2；已知v1＜v2，由P＝＝＝Fv可得，两次推力的功率P1＜P2，故选D.
　同一物体在同一水平面运动时，由于物体对水平面的压力和水平面的粗糙程度都不变，则滑动摩擦力大小不变，又因为物体两次均做匀速直线运动，所以两次推力大小相同.根据P＝＝＝Fv可知功率大小.
变式2　(回归教材)(2025·广州)在如图所示的粗糙程度相同的水平冰面上，运动员用水平推力从a点推动冰壶，经过b点时松手，冰壶到达c点停止运动，由a到b和由b到c的过程中，设冰壶受到的滑动摩擦力分别为fab和fbc、运动员对冰壶做的功分别为Wab和Wbc，则 (　B　)
A.fab＜fbc B.fab＝fbc
C.Wab＜Wbc D.Wab＝Wbc
功和功率的计算(5年4考)
　[物理学与社会发展](2024·广东节选)2024年4月30日，神舟十七号载人飞船返回舱成功着陆，如图所示.若返回舱质量为3×103 kg，在着陆过程中，从距地面1 m高处竖直向下落地，用时0.4 s.(g＝10 N/kg)求返回舱在这段时间内：
(1)平均速度；
(2)重力做的功.
解：(1)返回舱在这段时间内的平均速度v＝＝＝2.5 m/s
(2)返回舱的重力G＝mg＝3×103 kg×10 N/kg＝3×104 N
重力做的功W＝Gh＝3×104 N×1 m＝3×104 J
答：(1)返回舱在这段时间内的平均速度为2.5 m/s；(2)重力做的功为3×104 J.
变式3　(回归教材)如图所示，塔吊将质量为2 t的墙体构件从地面匀速吊起到10 m高的顶楼，用时40 s.g取10 N/kg，求：
(1)塔吊对墙体构件所做的功；
(2)提升过程中塔吊的功率.
解：(1)墙体构件所受的重力
G＝mg＝2×103 kg×10 N/kg＝2×104 N
墙体构件从地面被匀速吊起到10 m高的顶楼，所受拉力和重力是平衡力F拉＝G＝2×104 N
塔吊对墙体构件所做的功
W＝F拉s＝2×104 N×10 m＝2×105 J
(2)提升过程中塔吊的功率P＝＝＝5×103 W
答：(1)塔吊对墙体构件所做的功为2×105 J；
(2)提升过程中塔吊的功率为5×103 W.
@考点精练
1.[物理观念](2025·连云港改编)下列情景中，人对物体做功的是 (　B　)
A.司机用力推汽车，汽车不动
B.人推自行车前进
C.人搬着箱子沿水平方向做匀速直线运动
D.将篮球投出后，球在空中飞行的过程
2.如图所示，身高不同的两位同学在相同时间内都成功举起质量相同的杠铃.下列说法正确的是 (　B　)
A.乙对杠铃做功较多，功率较大
B.甲对杠铃做功较多，功率较大
C.两人对杠铃做功相同，甲的功率较大
D.两人对杠铃做功相同，乙的功率较大
3.如图所示，甲、乙重力均为100 N.10 s内，小明用拉力Fa把甲竖直匀速拉至B点；小红用拉力Fb沿斜面将乙匀速拉至D点.已知Fb＜Fa，则 (　D　)
A.Fa做功100 J
B.Fa与Fb做的功相等
C.Fa的功率为200 W
D.Fa的功率大于Fb的功率
4.[科学思维]如图甲所示，物体A在大小不变的水平拉力F的作用下，先后在粗糙程度不同的表面DE和HG上做直线运动，图乙为物体在DE、HG两段运动过程中距离和时间关系的图像.力F在DE段所做的功为W1，功率为P1，物体A受到的摩擦力为f1；在HG段所做的功为W2，功率为P2，受到的摩擦力为f2.则下列关系式正确的是 (　B　)
A.W1＞W2
B.P1＜P2
C.F＝f2
D.f1＝f2
5.[物理学与社会发展](2025·西安模拟改编)随着科技的发展，AI机器人逐渐被应用到我们的生活中.如图是我国自主研发的某款人形机器人，它具有灵活的双手能代替人们搬运货物.某次测试中，该机器人用500 N竖直向上的力将货物在5 s内匀速抬高了2 m.在这个过程中，求：
(1)货物被匀速抬高的速度；
(2)机器人对货物做功的功率.
解：(1)货物被抬高的速度v＝＝＝0.4 m/s
(2)机器人对货物做功的功率P＝＝＝＝200 W
答：(1)货物被匀速抬高的速度为0.4 m/s；
(2)机器人对货物做功的功率为200 W.
6.(2025·苏州)叉车常用于货物的转运，如图所示.叉车在
10 s内将质量为300 kg的货箱匀速竖直提升3 m，g取
10 N/kg.求此过程中：
(1)货箱的速度；
(2)叉车对货箱所做的功；
(3)叉车对货箱所做功的功率.
解：(1)货箱的速度v＝＝＝0.3 m/s
(2)叉车对货箱所做的功
W＝Gh＝mgh＝300 kg×10 N/kg×3 m＝9 000 J
(3)叉车对货箱所做功的功率P＝＝＝900 W
答：(1)货箱的速度为0.3 m/s；
(2)叉车对货箱所做的功为9 000 J；
(3)叉车对货箱所做功的功率为900 W.
第11讲　功和机械能　第2课时　动能和势能　机械能及其转化
@知识梳理
动能和势能
1.能的定义：一个物体　能够　对外做功，我们就说它具有　能量　.物体　能够对外做的功　越多，它具有的能量越大.
2.动能与势能的区别与联系
项目 动能 势能
重力势能 弹性势能
区别 定义 物体由于　运动　而具有的能量 物体由于受到　重力　并处在一定　高度　时所具有的能 物体由于发生　弹性形变　而具有的能
影响因素 质量和　速度　 与物体的　质量　和所处的　高度　有关 与物体的材料和　形变程度　有关
联系 动能和势能在一定条件下可以相互转化
机械能及其转化
1.物体的　动能　和　势能　统称为机械能.机械能的单位是　焦耳　.
2.动能与势能之间可以相互转化，机械能与其他形式的能也可以相互转化.如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和　不变　，或者说机械能是　守恒　的.
【回归教材1】　[物理观念]如图所示，滚摆由高处向低处滚动时 (　C　)
(RJ八下P97)
A.重力势能不变，动能减小
B.重力势能减小，动能不变
C.重力势能减小，动能增大
D.重力势能增大，动能减小
【回归教材2】　如图所示，一同学把一个铁锁用细绳悬挂起来，将铁锁拉到自己的鼻子附近，稳定后释放，铁锁向前摆去.下列说法中正确的是 (　D　)
(RJ八下P96)
A.铁锁向右摆动时，会打到他的鼻子
B.铁锁在左边最高点A与右边最高点C时高度相同
C.铁锁由B点摆到C点的过程中，重力势能转化为动能
D.铁锁从释放摆到最低点时，铁锁的动能最大
【归回教材3】　跳台滑雪运动中，运动员从助滑开始，直到下落至着陆坡的运动过程中经历了各个不同的位置，如图所示.不考虑摩擦和空气阻力，运动员从A运动到C的过程中，动能先　增大　后　减小　；运动员从C运动到D的过程中，机械能　不变　.(均选填“增大”“不变”或“减小”)
(RJ八下P100)
@实验过关
探究物体的动能跟哪些因素有关
　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.
　　　　
【基础设问】
(1)该实验中所探究的是　钢球　(选填“钢球”或“木块”)的动能大小，通过　木块移动的距离　判断其动能大小，这种研究问题的方法叫作　转换　法.
(2)要探究动能大小与物体质量的关系应选用　甲、丙　两图，实验中应控制　钢球到达水平面的速度　相同，具体的做法是让　质量　不同的钢球从斜面的　同一　(选填“同一”或“不同”)高度由　静止　滑下，此处用到的研究方法是　控制变量　法.
(3)要探究动能大小与速度的关系应选用　甲、乙　两图，可得出的结论是：　质量　相同的物体，速度越大，物体的动能　越大　.
【拓展提升】
(4)若图甲中木块的重力为2 N，水平移动的距离是20 cm，则重力对木块做的功为　0　J.
(5)钢球从斜面上滑下时，钢球的　重力势　能转化为　动　能，从斜面的底端直至停止的过程中，动能转化为　内　能；全程中钢球的机械能　减小　(选填“增大”“减小”或“不变”).
(6)实验中木块最终停下来是因为受到　摩擦力(阻力)　的作用.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.
(7)实验中若使用的木块质量较大，为确保实验仍有较明显的现象，可　增大　(选填“增大”或“减小”)钢球由静止下滑的高度.
(8)某同学用如图丁所示的装置探究动能的大小与质量和速度的关系，他将钢球从某一高度由静止释放，钢球摆到竖直位置时，撞击水平木板上的木块，将木块撞出一段距离.要想探究动能与质量的关系，合理的操作是　将不同质量的钢球从同一高度由静止释放　；要想探究动能与速度的关系，合理的操作是　将同一钢球从不同高度由静止释放　.
【实践应用】
(9)由此实验联想到某段道路限速牌上标明“100”和“80”字样，　小轿车　(选填“大客车”或“小轿车”)的限速应该是100 km/h.
@中考考向
动能和势能(5年2考)
　(2024·广东改编)航空器通过旋转旋翼对空气施加向下的力，从而获得升力，这说明了力的作用是　相互　的.航空器加速升空过程中，重力势能　增大　，动能　增大　.(后两空选填“增大”“减小”或“不变”).
变式1　(2025·甘孜)如图所示，在2025年春节联欢晚会上，机器人手持手绢欢快地扭秧歌.抛出的手绢在加速下落过程中 (　B　)
A.重力势能不变 B.重力势能转化为动能
C.动能减小 D.重力势能变大
机械能及其转化(5年3考)
　[科学思维](2022·广东)图甲中过山车从A点出发，先后经过B、C、D、E点.图乙是过山车在B、C、D、E点的动能和重力势能大小的示意图，则过山车的动能在　C　点最大，B点重力势能的大小　等于　E点动能的大小.在这个过程中，过山车的机械能是　变化　(选填“变化”或“不变”)的.
变式2　荡秋千是中小学生喜欢的游戏，如图为荡秋千的简化模型.甲、乙为两条水平线，摆球从A点由静止释放，到达D点后返回，B、C两点等高.下列说法正确的是(　D　)
A.摆球在A、D两点的重力势能相等
B.摆球从O点到D点的过程中动能增加
C.摆球在B、C两点的机械能相等
D.摆球从A点到O点的过程中机械能逐渐减少
【解析】由题图知，A、D两点高度不同，摆球在A点的重力势能大于D点的重力势能，故A错误；摆球从O点到D点的过程中，质量不变，速度减小，动能减小，故B错误；B、C两点高度相同，摆球质量相同，因而重力势能相同；由于存在空气阻力，所以摆球在B点的速度大于在C点的速度，即摆球在B点的动能大于在C点的动能，因此摆球在B、C两点的机械能不相等，故C错误；摆球从A点到O点的过程中，由于存在空气阻力，机械能减少，故D正确.
　判断抛出物体的机械能是否守恒，要注意题干中是否有“不计空气阻力”“不计摩擦”“光滑”等文字，若有这些文字则不考虑机械能损失，机械能总量保持不变.若考虑物体受到的阻力，则机械能总量要减小，因为有部分机械能转化为内能.
@考点精练
1.(2025·自贡)如图所示，“神舟十九号”返回舱打开降落伞后，在竖直匀速下落过程中，下列有关返回舱的说法正确的是 (　A　)
A.重力势能减小 B.动能增大
C.重力势能转化为动能 D.机械能守恒
2.(2025·深圳二模)中国食品加工行业凭借严格的卫生标准、先进的技术工艺和高效的仓储管理体系，实现了高质量发展.食品工厂规定：使用高压水枪清洗食材时，必须避开工作人员防止误伤.这是因为高速水流具有较大的 (　B　)
A.密度 B.动能 C.重力势能 D.惯性
3.[物理观念]如图是高速公路上的交通标志牌，汽车在行驶过程中，不允许超过最大限制速度.从物理角度来看，这样做的目的是减小汽车的 (　C　)
A.重力
B.惯性
C.动能
D.重力势能
4.[科学思维]掉在地上的弹性小球会跳起，但是越跳越低.如图为小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法不正确的是
(　D　)
A.小球越跳越低，说明小球的机械能逐渐减少
B.从A点运动到B点，小球的重力势能转化为动能
C.经过相同高度的B、C两点时，小球的重力势能相同
D.经过相同高度的B、C两点时，小球的动能相同
【解析】小球起跳时，由于与空气的摩擦，在弹跳的过程中部分机械能转化为内能，所以机械能逐渐减少，故A正确，不符合题意；从A点运动到B点，小球做加速运动，速度变大，动能增加，高度减小，重力势能减小，即小球的重力势能转化为动能，故B正确，不符合题意；B、C两点高度相同，小球的质量不变，所以B、C两点小球的重力势能相同，故C正确，不符合题意；小球从B点运动到C点时，由于与空气的摩擦，机械能逐渐减少，所以C点的机械能小于B点，由于B、C两点小球的重力势能相同，所以C点的动能小于B点的动能，故D错误，符合题意.
5.(2025·湖北)如图为我国海上原油加工平台“海葵一号”甲板配备的救生艇.在紧急状况下，人员可搭载救生艇从轨道上由静止释放滑入大海脱困.则救生艇 (　C　)
A.静止时不受支持力
B.下滑过程机械能增大
C.下滑过程重力势能减小
D.离开轨道后沿轨道方向做匀速直线运动
6.　 如图所示，运动员正在进行巴黎奥运会蹦床运动比赛，他从最高点落下，到接触蹦床、降至最低点的过程中，若不计空气阻力和碰撞时的能量损失，则最高点落下至接触蹦床过程中，运动员的机械能　不变　，接触蹦床至最低点过程中，蹦床的弹性势能　增大　，运动员的机械能　减小　.(均选填“增大”“减小”或“不变”)
7.[物理学与社会发展]如图所示，人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行.当卫星从近地点向远地点运动的过程中，它的重力势能　增大　，动能　减小　，机械能　不变　.(均选填“增大”“减小”或“不变”)
8.(回归教材)如图所示的魔罐，橡皮筋两头分别固定在罐子两端，中间系一个小铁块，将魔罐在水平地面上滚出，橡皮筋被缠绕绷紧，橡皮筋的弹性势能　变大　(选填“变大”“变小”或“不变”)；在橡皮筋的作用下魔罐能自动滚回来，滚回的过程中　弹性势　能向　动　能转化.第11讲　功和机械能　第1课时　功　功率
@课标导读
　　3.1.3　结合实例，认识功的概念.知道做功的过程就是能量转化或转移的过程.
　　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.
@知识梳理
功
1.定义：通常而言，如果一个 作用在物体上，物体在这个 的方向上移动了一段 ，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 ；另一个是物体在这个力的方向上移动了 .
3.不做功的三种典型情况：有力但 ；有距离但 ；有力有距离，但力和距离 .
4.功的计算公式： .单位： ，1 J＝ N·m.
注意：利用公式W＝Fs计算功时，力F的单位用牛(N)，距离s的单位用米(m)，功W的单位用焦(J).
【回归教材1】　[物理学与日常生活]下列几种情景中，人对物体做了功的是 ( )
A.图甲，人推着小车在水平地面上前行
B.图乙，足球被踢后，在草地上滚动了一段距离
C.图丙，搬地面上的石头没有搬起来 　　　　　　　　　D.图丁，学生背着书包在水平路面上匀速前进
功率
1.物理意义：功率是用来表示 的物理量.
2.定义：物理学中，把 与做功所用的 之比叫作功率.
3.公式： .国际单位： ，常用单位： ，换算关系：1 kW＝ W.
4.推导公式：根据P＝和W＝Fs可以推导出P＝＝ ＝ .
注意：利用推导公式P＝Fv进行计算时，v的单位必须用国际单位m/s.(1 m/s＝3.6 km/h)
【回归教材2】　如图所示，一个大人和一个小孩在相同的时间内爬完相同的楼梯(大人的质量大于小孩的质量).下列说法正确的是 ( )
(旧版RJ八下图片)
A.大人比小孩做功多，大人比小孩做功快
B.大人与小孩做功相同，两人做功一样快
C.大人与小孩做功相同，小孩做功比大人快
D.大人比小孩做功少，小孩做功比大人快
@中考考向
功和功率的理解
　在水平地面上，如图所示的四种情景中，人对物体没有做功的是 ( )
常见的三种不做功的情况
①“劳而无功”：物体受力但没有移动距离；②“垂直无功”：物体所受力的方向和移动的距离方向垂直；③“不劳无功”：物体运动了一段距离，但是在此运动方向上没有受到力的作用.
变式1　(2025·常州)机器狗能帮助人们搬运重物，如图所示.不计空气阻力，下列四种情境中，机器狗对重物A做功的是 ( )
A.蹲着不动
B.托举重物A匀速竖直上升
C.站着不动
D.承载重物A匀速水平移动
　如图所示，大人和小孩分别将5块相同的砖从一楼搬到二楼，在这个过程中，下列说法正确的是 ( )
A.小孩对砖做功更多 　　B.小孩对砖做功更快
C.大人对砖做功更多 　　D.大人对砖做功更快
功和功率大小的比较
　[科学思维]如图甲所示，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的图像如图乙所示；当水平推力为F2时，物体运动的速度与时间关系的图像如图丙所示，若两次推力的功率分别为P1、P2，则 ( )
A.F1＞F2　P1＞P2 　　B.F1＝F2 　P1＞P2
C.F1＜F2　P1＞P2 　　D.F1＝F2　P1＜P2
　同一物体在同一水平面运动时，由于物体对水平面的压力和水平面的粗糙程度都不变，则滑动摩擦力大小不变，又因为物体两次均做匀速直线运动，所以两次推力大小相同.根据P＝＝＝Fv可知功率大小.
变式2　(回归教材)(2025·广州)在如图所示的粗糙程度相同的水平冰面上，运动员用水平推力从a点推动冰壶，经过b点时松手，冰壶到达c点停止运动，由a到b和由b到c的过程中，设冰壶受到的滑动摩擦力分别为fab和fbc、运动员对冰壶做的功分别为Wab和Wbc，则 ( )
A.fab＜fbc B.fab＝fbc
C.Wab＜Wbc D.Wab＝Wbc
功和功率的计算(5年4考)
　[物理学与社会发展](2024·广东节选)2024年4月30日，神舟十七号载人飞船返回舱成功着陆，如图所示.若返回舱质量为3×103 kg，在着陆过程中，从距地面1 m高处竖直向下落地，用时0.4 s.(g＝10 N/kg)求返回舱在这段时间内：
(1)平均速度；
(2)重力做的功.
变式3　(回归教材)如图所示，塔吊将质量为2 t的墙体构件从地面匀速吊起到10 m高的顶楼，用时40 s.g取10 N/kg，求：
(1)塔吊对墙体构件所做的功；
(2)提升过程中塔吊的功率.
@考点精练
1.[物理观念](2025·连云港改编)下列情景中，人对物体做功的是 ( )
A.司机用力推汽车，汽车不动
B.人推自行车前进
C.人搬着箱子沿水平方向做匀速直线运动
D.将篮球投出后，球在空中飞行的过程
2.如图所示，身高不同的两位同学在相同时间内都成功举起质量相同的杠铃.下列说法正确的是 ( )
A.乙对杠铃做功较多，功率较大
B.甲对杠铃做功较多，功率较大
C.两人对杠铃做功相同，甲的功率较大
D.两人对杠铃做功相同，乙的功率较大
3.如图所示，甲、乙重力均为100 N.10 s内，小明用拉力Fa把甲竖直匀速拉至B点；小红用拉力Fb沿斜面将乙匀速拉至D点.已知Fb＜Fa，则 ( )
A.Fa做功100 J
B.Fa与Fb做的功相等
C.Fa的功率为200 W
D.Fa的功率大于Fb的功率
4.[科学思维]如图甲所示，物体A在大小不变的水平拉力F的作用下，先后在粗糙程度不同的表面DE和HG上做直线运动，图乙为物体在DE、HG两段运动过程中距离和时间关系的图像.力F在DE段所做的功为W1，功率为P1，物体A受到的摩擦力为f1；在HG段所做的功为W2，功率为P2，受到的摩擦力为f2.则下列关系式正确的是 ( )
A.W1＞W2
B.P1＜P2
C.F＝f2
D.f1＝f2
5.[物理学与社会发展](2025·西安模拟改编)随着科技的发展，AI机器人逐渐被应用到我们的生活中.如图是我国自主研发的某款人形机器人，它具有灵活的双手能代替人们搬运货物.某次测试中，该机器人用500 N竖直向上的力将货物在5 s内匀速抬高了2 m.在这个过程中，求：
(1)货物被匀速抬高的速度；
(2)机器人对货物做功的功率.
6.(2025·苏州)叉车常用于货物的转运，如图所示.叉车在
10 s内将质量为300 kg的货箱匀速竖直提升3 m，g取
10 N/kg.求此过程中：
(1)货箱的速度；
(2)叉车对货箱所做的功；
(3)叉车对货箱所做功的功率.
第11讲　功和机械能　第2课时　动能和势能　机械能及其转化
@知识梳理
动能和势能
1.能的定义：一个物体 对外做功，我们就说它具有 .物体 越多，它具有的能量越大.
2.动能与势能的区别与联系
项目 动能 势能
重力势能 弹性势能
区别 定义 物体由于 而具有的能量 物体由于受到 并处在一定 时所具有的能 物体由于发生 而具有的能
影响因素 质量和 与物体的 和所处的 有关 与物体的材料和 有关
联系 动能和势能在一定条件下可以相互转化
机械能及其转化
1.物体的 和 统称为机械能.机械能的单位是 .
2.动能与势能之间可以相互转化，机械能与其他形式的能也可以相互转化.如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和 ，或者说机械能是 的.
【回归教材1】　[物理观念]如图所示，滚摆由高处向低处滚动时 ( )
(RJ八下P97)
A.重力势能不变，动能减小
B.重力势能减小，动能不变
C.重力势能减小，动能增大
D.重力势能增大，动能减小
【回归教材2】　如图所示，一同学把一个铁锁用细绳悬挂起来，将铁锁拉到自己的鼻子附近，稳定后释放，铁锁向前摆去.下列说法中正确的是 ( )
(RJ八下P96)
A.铁锁向右摆动时，会打到他的鼻子
B.铁锁在左边最高点A与右边最高点C时高度相同
C.铁锁由B点摆到C点的过程中，重力势能转化为动能
D.铁锁从释放摆到最低点时，铁锁的动能最大
【归回教材3】　跳台滑雪运动中，运动员从助滑开始，直到下落至着陆坡的运动过程中经历了各个不同的位置，如图所示.不考虑摩擦和空气阻力，运动员从A运动到C的过程中，动能先 后 ；运动员从C运动到D的过程中，机械能 .(均选填“增大”“不变”或“减小”)
(RJ八下P100)
@实验过关
探究物体的动能跟哪些因素有关
　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.
　　　　
【基础设问】
(1)该实验中所探究的是 (选填“钢球”或“木块”)的动能大小，通过 判断其动能大小，这种研究问题的方法叫作 法.
(2)要探究动能大小与物体质量的关系应选用 两图，实验中应控制 相同，具体的做法是让 不同的钢球从斜面的 (选填“同一”或“不同”)高度由 滑下，此处用到的研究方法是 法.
(3)要探究动能大小与速度的关系应选用 两图，可得出的结论是： 相同的物体，速度越大，物体的动能 .
【拓展提升】
(4)若图甲中木块的重力为2 N，水平移动的距离是20 cm，则重力对木块做的功为 J.
(5)钢球从斜面上滑下时，钢球的 能转化为 能，从斜面的底端直至停止的过程中，动能转化为 能；全程中钢球的机械能 (选填“增大”“减小”或“不变”).
(6)实验中木块最终停下来是因为受到 的作用.若斜面下方水平面光滑，本实验 (选填“能”或“不能”)达到实验目的.
(7)实验中若使用的木块质量较大，为确保实验仍有较明显的现象，可 (选填“增大”或“减小”)钢球由静止下滑的高度.
(8)某同学用如图丁所示的装置探究动能的大小与质量和速度的关系，他将钢球从某一高度由静止释放，钢球摆到竖直位置时，撞击水平木板上的木块，将木块撞出一段距离.要想探究动能与质量的关系，合理的操作是 ；要想探究动能与速度的关系，合理的操作是 .
【实践应用】
(9)由此实验联想到某段道路限速牌上标明“100”和“80”字样， (选填“大客车”或“小轿车”)的限速应该是100 km/h.
@中考考向
动能和势能(5年2考)
　(2024·广东改编)航空器通过旋转旋翼对空气施加向下的力，从而获得升力，这说明了力的作用是 的.航空器加速升空过程中，重力势能 ，动能 .(后两空选填“增大”“减小”或“不变”).
变式1　(2025·甘孜)如图所示，在2025年春节联欢晚会上，机器人手持手绢欢快地扭秧歌.抛出的手绢在加速下落过程中 ( )
A.重力势能不变 B.重力势能转化为动能
C.动能减小 D.重力势能变大
机械能及其转化(5年3考)
　[科学思维](2022·广东)图甲中过山车从A点出发，先后经过B、C、D、E点.图乙是过山车在B、C、D、E点的动能和重力势能大小的示意图，则过山车的动能在 点最大，B点重力势能的大小 E点动能的大小.在这个过程中，过山车的机械能是 (选填“变化”或“不变”)的.
变式2　荡秋千是中小学生喜欢的游戏，如图为荡秋千的简化模型.甲、乙为两条水平线，摆球从A点由静止释放，到达D点后返回，B、C两点等高.下列说法正确的是( )
A.摆球在A、D两点的重力势能相等
B.摆球从O点到D点的过程中动能增加
C.摆球在B、C两点的机械能相等
D.摆球从A点到O点的过程中机械能逐渐减少
　判断抛出物体的机械能是否守恒，要注意题干中是否有“不计空气阻力”“不计摩擦”“光滑”等文字，若有这些文字则不考虑机械能损失，机械能总量保持不变.若考虑物体受到的阻力，则机械能总量要减小，因为有部分机械能转化为内能.
@考点精练
1.(2025·自贡)如图所示，“神舟十九号”返回舱打开降落伞后，在竖直匀速下落过程中，下列有关返回舱的说法正确的是 ( )
A.重力势能减小 B.动能增大
C.重力势能转化为动能 D.机械能守恒
2.(2025·深圳二模)中国食品加工行业凭借严格的卫生标准、先进的技术工艺和高效的仓储管理体系，实现了高质量发展.食品工厂规定：使用高压水枪清洗食材时，必须避开工作人员防止误伤.这是因为高速水流具有较大的 ( )
A.密度 B.动能 C.重力势能 D.惯性
3.[物理观念]如图是高速公路上的交通标志牌，汽车在行驶过程中，不允许超过最大限制速度.从物理角度来看，这样做的目的是减小汽车的 ( )
A.重力
B.惯性
C.动能
D.重力势能
4.[科学思维]掉在地上的弹性小球会跳起，但是越跳越低.如图为小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法不正确的是
( )
A.小球越跳越低，说明小球的机械能逐渐减少
B.从A点运动到B点，小球的重力势能转化为动能
C.经过相同高度的B、C两点时，小球的重力势能相同
D.经过相同高度的B、C两点时，小球的动能相同
5.(2025·湖北)如图为我国海上原油加工平台“海葵一号”甲板配备的救生艇.在紧急状况下，人员可搭载救生艇从轨道上由静止释放滑入大海脱困.则救生艇 ( )
A.静止时不受支持力
B.下滑过程机械能增大
C.下滑过程重力势能减小
D.离开轨道后沿轨道方向做匀速直线运动
6.　 如图所示，运动员正在进行巴黎奥运会蹦床运动比赛，他从最高点落下，到接触蹦床、降至最低点的过程中，若不计空气阻力和碰撞时的能量损失，则最高点落下至接触蹦床过程中，运动员的机械能 ，接触蹦床至最低点过程中，蹦床的弹性势能 ，运动员的机械能 .(均选填“增大”“减小”或“不变”)
7.[物理学与社会发展]如图所示，人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行.当卫星从近地点向远地点运动的过程中，它的重力势能 ，动能 ，机械能 .(均选填“增大”“减小”或“不变”)
8.(回归教材)如图所示的魔罐，橡皮筋两头分别固定在罐子两端，中间系一个小铁块，将魔罐在水平地面上滚出，橡皮筋被缠绕绷紧，橡皮筋的弹性势能 (选填“变大”“变小”或“不变”)；在橡皮筋的作用下魔罐能自动滚回来，滚回的过程中 能向 能转化.

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