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第十三讲　功和机械能(5年13考,2~10分)
一、功和功率
1.功:
(1)做功的两个必要因素:
①作用在物体上的 。
②物体在这个力的方向上 。
(2)力不做功的三种情况:
示 意 图 缺距离无功 缺力无功 垂直无功
说 明 物体受力,但保持静止状态(s=0) 物体在水平方向上不受力,因惯性而动(F=0) 力的方向与运动方向垂直(F⊥s)
实 例 用力推汽车,推而未动 踢出去的足球在空中飞行 背着书包水平前进
(3)概念:功等于力与物体在力的方向上移动的距离的 。
(4)公式: 。
(5)国际单位:焦耳,符号为 。
2.功率:
(1)比较做功快慢的方法:
①做功相同比时间,时间 ,做功越快。
②时间相同比做功,做功 ,做功越快。
(2)功率:
①概念:功与做功所用时间之 。
②公式: 。
(3)国际单位:瓦特,符号为W,1 kW= W。
【名师点拨】(1)物体受到的力和移动距离不垂直时,此力才对物体做功。
(2)功与功率没有必然的联系,做功多,功率不一定大;但做功快,功率一定大。
二、动能和势能
1.能量:物体能够 ,我们就说这个物体具有能量,简称能。
2.动能和势能的大小
类别 定义 影响因素
机 械 能 动 能 物体由于 而具有的能 质量越大,速度越大,动能越
势 能 重力 势能 物体由于受到重力且处在一定 时所具有的能 质量越大,高度越高,重力势能越
弹性 势能 物体由于发生 而具有的能 弹性形变越大,弹性势能越
3.机械能的转化:动能和势能可以相互转化,如果只有动能和势能相互转化,尽管动能和势能的大小会变化,但机械能的总和 。
4.水能和风能:
(1)能量:流动的水和风具有大量的 能。
(2)利用:发电,即将水能和风能具有的 转化为 能。
【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。
【主题】研究物体的动能跟哪些因素有关
1.动能大小的显示:利用 。比较同一水平面上木块被撞的距离的远近。木块运动的距离越 ,具有的动能越 。
2. 控制变量法的应用:
(1)探究动能与物体质量的关系
在实验中,让不同的钢球在同一位置释放,目的是让钢球在撞击木块时 相同,不同钢球的质量不同,探究动能与质量的关系。
(2)探究动能与物体速度的关系
在实验中,让同一个钢球在不同的位置释放,目的是保持钢球的质量相同,从不同位置滚下, 不同,只改变钢球在撞击木块时的 ,探究动能与物体速度的关系。
【示范案例】如图,小明所在的小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,让小球从同一斜面某处由静止释放,撞击同一水平面上的同一木块,木块移动一段距离后停止。
[基础探究]
(1)实验中,探究的动能是指 。
A.小球在斜面上的动能
B.小球撞击木块时的动能
C.小球撞击木块后的动能
D.木块被小球撞击的动能
(2)实验中是通过观察木块被撞击后所移动的距离来比较小球动能的大小。木块被撞击后移动的距离越大,表明撞击它的物体 越大。这种研究问题的方法是 。
(3)让不同质量的两个小球分别从斜面同一高度2h由静止滚下的目的是使两球到达水平面时具有相同的 ,这是为了探究动能的大小与 的关系。
(4)小球滚下斜面的过程中,它的 能转化为动能。
(5)分析比较 两次实验,可探究出的结论是:质量相同的物体,速度越大,动能越大。
(6)分析比较 两次实验,可探究出的结论是:速度相同的物体,质量越大,动能越大,这个结论可用于解释汽车 (选填“超速”或“超载”)带来的危害。
[创新拓展]
(7) 若斜面光滑,小球从斜面由静止滚下碰撞木块后,木块在水平面上滑动一段距离后停下来。增大斜面的倾角,仍让小球从同一高度处由静止滚下,如图丁所示,则木块在水平面上移动的距离 (选填“变大”“不变”或“变小”)(不计空气阻力)。
(8)撞击木块后,小球在水平面上不能立即停下,是因为小球具有 ,木块最终停下来,是由于受到 ,如果水平面光滑,则 (选填“能”或“不能”)完成本实验。
(9) 善于动脑的小明设计了如图戊所示的方案:用同一个小球两次将同一弹簧压缩到不同程度,两次实验弹簧具有的弹性势能 (选填“相同”或“不同”),放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的木块时的速度也不同,从而验证了动能与速度的关系。接着让质量不同的两个小球两次将同一弹簧压缩到相同程度,放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的木块,这样做 (选填“能”或“不能”)验证动能与质量的关系。
【考点1】判断力是否做功
【示范题1】判断以下情况关于力是否做功的说法的正误,用“√”“×”表示。
(1)小明用力搬桌子但桌子未被搬动,小明没有做功。(√)
(2)小丽背着书包在平直的道路上匀速行走,小丽对书包做了功。(×)
(3)起重机吊着重物竖直上升后又水平移动了一段距离,整个过程起重机都在对重物做功。(×)
(4)下课后,小华用黑板擦将黑板上的粉笔字擦去,小华对黑板擦做了功。(√)
(5)小强将篮球投出去,小强对篮球没有做功。(×)
【考点2】功和功率的计算
【示范题2】(2025·昆明五华区模拟)如图所示,弹簧测力计水平拉动质量为1 kg的木块做匀速直线运动,弹簧测力计的示数为0.8 N,木块5 s时间内移动的距离为0.5 m。g取10 N/kg,求:
(1)木块所受的重力;
(2)5 s内拉力对木块所做的功;
(3)5 s内拉力对木块做功的功率。
解:(1)木块所受的重力:
G=mg=1 kg×10 N/kg=10 N;
(2)5 s内拉力对木块所做的功:
W=Fs=0.8 N×0.5 m=0.4 J;
(3)5 s内拉力对木块做功的功率:
P===0.08 W。
【提分必备】(1)计算:F指物体受到的力;s指物体在力的方向上移动的距离。
①功:W=Fs。
②功率:P==。
(2)特例:
①重力做的功:W=Gh。
②物体在恒力F作用下以速度v匀速运动时,P===Fv。
【变式训练】
1.(竖直方向上功、功率计算)(2024·上海中考)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 (选填“运动”或“静止”)的。若钢丝绳对物体的拉力为1×104 N,物体运动的距离为40 m,物体上升的这段时间共用时
50 s,则拉力做的功为 ,功率为 。
2.(根据功率计算力)(2024·重庆中考)为推动成渝双城经济圈建设,重庆金凤隧道主城区段于2024年4月28日正式通车。隧道全长约6 km,设计最高时速60 km(不计车身长度)。求:
(1)汽车通过隧道至少需要的时间;
(2)若一辆功率为100 kW的货车匀速通过该隧道用时8 min,货车的牵引力大小。
解:(1)汽车通过隧道至少需要的时间为:
t===0.1 h;
(2)货车匀速通过该隧道用时8 min,则货车的速度为:
v1===45 km/h=12.5 m/s,
货车的功率为100 kW,由P===Fv得货车的牵引力为:F===8×103 N。
【考点3】机械能及其转化
【示范题3】(2025·连云港中考)2025年4月24日,搭载“神舟二十号”载人飞船的“长征二号”运载火箭成功将三名航天员送入中国空间站。关于“神舟二十号”飞船加速升空的过程,下列说法正确的是( )
A.动能增加,重力势能不变,机械能增加
B.动能增加,重力势能增加,机械能增加
C.动能不变,重力势能减小,机械能减小
D.动能减小,重力势能增加,机械能不变
【提分必备】
(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,减小的形式的能转化为增加的形式的能。
(2)只有动能和势能之间转化时,机械能才会守恒;当要克服摩擦做功或有其他的能量转化时,机械能不再守恒。
【变式训练】
1.(物体质量改变)车身离地30 cm高的电动无人扫地车在平直路面上匀速前进,并将地面上的垃圾吸入车内,此过程中,扫地车整体的动能 ,机械能 ;当关闭吸尘功能,扫地车继续沿水平路面匀速前进,扫地车整体的动能 。(均选填“变大”“不变”或“变小”)
2. (接触面无摩擦)如图所示,小球从A点由静止释放,沿光滑轨道下滑,经B点到达右侧最高点C。下列大致反映小球相关能量随时间变化的图像中( )
A.只有①④正确　　　 B.只有②④正确
C.只有①③正确 D.只有②③正确
【命题点一】功　功率
1.(2024·云南中考)AI机器人逐渐改变了我们的生活,我国自主研发的某款人形机器人身高1.65 m,质量55 kg。某次测试中该机器人用100 N竖直向上的力将箱子在2 s内匀速抬高1 m,g取10 N/kg。求:
(1)机器人所受的重力;
(2)2 s内机器人对箱子所做的功;
(3)2 s内机器人对箱子做功的功率。
解:(1)机器人所受的重力:
G=mg=55 kg×10 N/kg=550 N;
(2)2 s内机器人对箱子所做的功;
W=Fs=100 N×1 m=100 J;
(3)2 s内机器人对箱子做功的功率:
P===50 W。
2.(2025·昭通期末)昭通苹果以“成熟早、甜度好、香味浓、口感脆”而誉满天下。如图所示,一个质量为 0.3 kg 熟透了的苹果,从距地面2 m高的树上先落到地面上,最后滚入3 m深的沟底,从掉落到滚入沟底时间约为2 s,g取10 N/kg。
(1)求苹果所受的重力;
(2)估算苹果从开始下落到滚入沟底的过程中重力做功的平均功率。
解:(1)苹果质量为0.3 kg,所受的重力
G=mg=0.3 kg×10 N/kg=3 N;
(2)苹果从开始下落到滚入沟底的过程中下降的高度为
h=h1+h2=5 m
重力做的功W=Gh=3 N×5 m=15 J
苹果从开始下落到滚入沟底的过程中重力做功的平均功率P===7.5 W。
3.(2025·昆明师大附中模拟)消防机器人在消防救援中大显身手。如图甲所示,该消防机器人的质量为600 kg,静止在水平地面上时履带与地面接触的总面积为
5 000 cm2。一次消防救援时,消防机器人在水平地面上沿直线前进的过程中路程s与时间t的关系如图乙所示,到达救援现场,用时1.5 min,行驶过程中所受阻力为消防机器人重力的。(g取10 N/kg)求解下列问题:
(1)消防机器人前进270 m的速度;
(2)消防机器人静止在水平地面上时,对地面的压强;
(3)消防机器人在水平地面上行驶的过程中,牵引力做功的功率。
解:(1)消防机器人前进270 m的速度
v===3 m/s;
(2)机器人对地面的压力:
F=G=mg=600 kg×10 N/kg=6 000 N;
机器人对地面的压强:
p===1.2×104Pa;
(3)由于机器人做匀速直线运动,所以机器人受到的牵引力与阻力为一对平衡力,
则机器人受到的牵引力:
F=f=×6 000 N=300 N,
消防机器人的牵引力做功为:
W=Fs=300 N×270 m=81 000 J,
牵引力做功的功率:P===900 W。
【命题点二】机械能及其转化
4.(2025·昆明期中)《天工开物》中写“凡弓弦,取食柘叶蚕茧”,指出用多股蚕丝作为弓的弦。经验表明,弦拉得越长,弓拉得越弯,弓具有的 (选填“动能”或“弹性势能”)就越大。忽略空气阻力,箭在空中飞行时, (选填“动能”“势能”或“机械能”)保持不变。
5.(多选)(2025·昭通模拟)如图所示,从A点沿水平桌面自由滚落的小球运动轨迹如虚线所示,C、F两处等高,D为小球与水平地面的接触点。关于小球下列说法正确的是(A、C)
A.在B点的重力势能大于在C点的重力势能
B.从C点到F点的过程中,机械能不变
C.小球每次回弹的最高点越来越小,是因为运动过程中机械能会损失
D.从C点到D点的过程中,小球的动能转化为重力势能
【命题点三】实验探究设计
6.(2024·保山一模)小明利用如图所示装置“探究动能大小与哪些因素有关”,并进一步探究超速和超载给汽车带来的安全隐患哪一种情况更严重。他在实验室中找到A、B(mB=2mA)两个大小相同的小球。在探究超载带来的安全隐患时,他将A、B两个小球从同一高度h由静止释放,发现B小球推动木块滑行的距离是A小球推动木块滑行距离的2倍;探究超速带来的安全隐患时,接下来的操作是① ,分析实验现象和数据,若②
,则说明超速带来的安全隐患更大。
1.(2025·连云港中考)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.学生背着书包在水平路面上匀速前进
D.足球被踢后,在草地上滚动了一段距离
2. (2025·威海中考)溜索曾经是劳动人民跨越峡谷的重要工具,人们借助滑轮利用自身重力沿溜索无动力滑行,利用木片等与溜索之间的摩擦减速,如图所示。某村寨的特色旅游项目,需修建两条溜索方便游人从村寨(甲)前往茶园(乙)并返回。已知甲、乙海拔相差约30 m、相距约150 m,峡谷深约800 m。最合理的溜索设计方案是( )
3.(2025·广州中考)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.fabC.Wab4. (2025·河北中考)如图为河北丰宁抽水蓄能电站(目前世界装机容量最大)的示意图。用电低谷时,通过电力将水从下水库抽到上水库;用电高峰时,再由上水库放水至下水库发电。下列说法正确的是( )
A.水从下水库被抽到上水库,重力势能减小
B.物料运输车沿盘山路行驶,速度增大时,动能减小
C.放水发电时,水由上水库至下水库,水的机械能变大
D.水沿自流排水洞自动向下流动时,重力势能转化为动能
5.(2024·安徽中考改编)某次蹦极运动时,若一游客绑上安全绳之后从平台上由静止开始下落,则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
6. (2025·安徽中考)网球比赛中,高速飞行的网球撞击球拍使球拍发生形变,如图所示,则在球拍恢复原状的过程中,球拍的弹性势能转化为网球的 。
7. (2024·临夏州中考)某科技兴趣小组用两个输液用的葡萄糖瓶子,从瓶口以下约6 cm处截断,将截断处用胶水黏合在一起,再从瓶口的橡胶塞中心穿一根长约20 cm 的细木棒,用两条悬线拴住木棒的两端,将悬线固定在支架上,就构成了如图所示的滚摆。当滚摆从上到下运动的过程中重力势能主要转化为 能;滚摆每次上升的高度逐渐减小,说明滚摆的机械能 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
　　　第十三讲　功和机械能(5年13考,2~10分)
一、功和功率
1.功:
(1)做功的两个必要因素:
①作用在物体上的　力　。
②物体在这个力的方向上　移动的距离　。
(2)力不做功的三种情况:
示 意 图 缺距离无功 缺力无功 垂直无功
说 明 物体受力,但保持静止状态(s=0) 物体在水平方向上不受力,因惯性而动(F=0) 力的方向与运动方向垂直(F⊥s)
实 例 用力推汽车,推而未动 踢出去的足球在空中飞行 背着书包水平前进
(3)概念:功等于力与物体在力的方向上移动的距离的　乘积　。
(4)公式:　W=Fs　。
(5)国际单位:焦耳,符号为　J　。
2.功率:
(1)比较做功快慢的方法:
①做功相同比时间,时间　越短　,做功越快。
②时间相同比做功,做功　越多　,做功越快。
(2)功率:
①概念:功与做功所用时间之　比　。
②公式:　P=　。
(3)国际单位:瓦特,符号为W,1 kW=　103　W。
【名师点拨】(1)物体受到的力和移动距离不垂直时,此力才对物体做功。
(2)功与功率没有必然的联系,做功多,功率不一定大;但做功快,功率一定大。
二、动能和势能
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。
2.动能和势能的大小
类别 定义 影响因素
机 械 能 动 能 物体由于　运动　而具有的能 质量越大,速度越大,动能越　大　
势 能 重力 势能 物体由于受到重力且处在一定　高度　时所具有的能 质量越大,高度越高,重力势能越　大　
弹性 势能 物体由于发生　弹性形变　而具有的能 弹性形变越大,弹性势能越　大　
3.机械能的转化:动能和势能可以相互转化,如果只有动能和势能相互转化,尽管动能和势能的大小会变化,但机械能的总和　不变　。
4.水能和风能:
(1)能量:流动的水和风具有大量的　机械　能。
(2)利用:发电,即将水能和风能具有的　机械能　转化为　电　能。
【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。
【主题】研究物体的动能跟哪些因素有关
1.动能大小的显示:利用　转换法　。比较同一水平面上木块被撞的距离的远近。木块运动的距离越　远　,具有的动能越　大　。
2. 控制变量法的应用:
(1)探究动能与物体质量的关系
在实验中,让不同的钢球在同一位置释放,目的是让钢球在撞击木块时　速度　相同,不同钢球的质量不同,探究动能与质量的关系。
(2)探究动能与物体速度的关系
在实验中,让同一个钢球在不同的位置释放,目的是保持钢球的质量相同,从不同位置滚下,　速度　不同,只改变钢球在撞击木块时的　速度　,探究动能与物体速度的关系。
【示范案例】如图,小明所在的小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,让小球从同一斜面某处由静止释放,撞击同一水平面上的同一木块,木块移动一段距离后停止。
[基础探究]
(1)实验中,探究的动能是指　B　。
A.小球在斜面上的动能
B.小球撞击木块时的动能
C.小球撞击木块后的动能
D.木块被小球撞击的动能
(2)实验中是通过观察木块被撞击后所移动的距离来比较小球动能的大小。木块被撞击后移动的距离越大,表明撞击它的物体　动能　越大。这种研究问题的方法是　转换法　。
(3)让不同质量的两个小球分别从斜面同一高度2h由静止滚下的目的是使两球到达水平面时具有相同的　速度　,这是为了探究动能的大小与　质量　的关系。
(4)小球滚下斜面的过程中,它的　重力势　能转化为动能。
(5)分析比较　甲、乙　两次实验,可探究出的结论是:质量相同的物体,速度越大,动能越大。
(6)分析比较　甲、丙　两次实验,可探究出的结论是:速度相同的物体,质量越大,动能越大,这个结论可用于解释汽车　超载　(选填“超速”或“超载”)带来的危害。
[创新拓展]
(7) 若斜面光滑,小球从斜面由静止滚下碰撞木块后,木块在水平面上滑动一段距离后停下来。增大斜面的倾角,仍让小球从同一高度处由静止滚下,如图丁所示,则木块在水平面上移动的距离　不变　(选填“变大”“不变”或“变小”)(不计空气阻力)。
(8)撞击木块后,小球在水平面上不能立即停下,是因为小球具有　惯性　,木块最终停下来,是由于受到　摩擦力　,如果水平面光滑,则　不能　(选填“能”或“不能”)完成本实验。
(9) 善于动脑的小明设计了如图戊所示的方案:用同一个小球两次将同一弹簧压缩到不同程度,两次实验弹簧具有的弹性势能　不同　(选填“相同”或“不同”),放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的木块时的速度也不同,从而验证了动能与速度的关系。接着让质量不同的两个小球两次将同一弹簧压缩到相同程度,放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的木块,这样做　不能　(选填“能”或“不能”)验证动能与质量的关系。
【考点1】判断力是否做功
【示范题1】判断以下情况关于力是否做功的说法的正误,用“√”“×”表示。
(1)小明用力搬桌子但桌子未被搬动,小明没有做功。(√)
(2)小丽背着书包在平直的道路上匀速行走,小丽对书包做了功。(×)
(3)起重机吊着重物竖直上升后又水平移动了一段距离,整个过程起重机都在对重物做功。(×)
(4)下课后,小华用黑板擦将黑板上的粉笔字擦去,小华对黑板擦做了功。(√)
(5)小强将篮球投出去,小强对篮球没有做功。(×)
【考点2】功和功率的计算
【示范题2】(2025·昆明五华区模拟)如图所示,弹簧测力计水平拉动质量为1 kg的木块做匀速直线运动,弹簧测力计的示数为0.8 N,木块5 s时间内移动的距离为0.5 m。g取10 N/kg,求:
(1)木块所受的重力;
(2)5 s内拉力对木块所做的功;
(3)5 s内拉力对木块做功的功率。
解:(1)木块所受的重力:
G=mg=1 kg×10 N/kg=10 N;
(2)5 s内拉力对木块所做的功:
W=Fs=0.8 N×0.5 m=0.4 J;
(3)5 s内拉力对木块做功的功率:
P===0.08 W。
【提分必备】(1)计算:F指物体受到的力;s指物体在力的方向上移动的距离。
①功:W=Fs。
②功率:P==。
(2)特例:
①重力做的功:W=Gh。
②物体在恒力F作用下以速度v匀速运动时,P===Fv。
【变式训练】
1.(竖直方向上功、功率计算)(2024·上海中考)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　运动　(选填“运动”或“静止”)的。若钢丝绳对物体的拉力为1×104 N,物体运动的距离为40 m,物体上升的这段时间共用时
50 s,则拉力做的功为　4×105 J　,功率为　8 000 W　。
2.(根据功率计算力)(2024·重庆中考)为推动成渝双城经济圈建设,重庆金凤隧道主城区段于2024年4月28日正式通车。隧道全长约6 km,设计最高时速60 km(不计车身长度)。求:
(1)汽车通过隧道至少需要的时间;
(2)若一辆功率为100 kW的货车匀速通过该隧道用时8 min,货车的牵引力大小。
解:(1)汽车通过隧道至少需要的时间为:
t===0.1 h;
(2)货车匀速通过该隧道用时8 min,则货车的速度为:
v1===45 km/h=12.5 m/s,
货车的功率为100 kW,由P===Fv得货车的牵引力为:F===8×103 N。
【考点3】机械能及其转化
【示范题3】(2025·连云港中考)2025年4月24日,搭载“神舟二十号”载人飞船的“长征二号”运载火箭成功将三名航天员送入中国空间站。关于“神舟二十号”飞船加速升空的过程,下列说法正确的是(B)
A.动能增加,重力势能不变,机械能增加
B.动能增加,重力势能增加,机械能增加
C.动能不变,重力势能减小,机械能减小
D.动能减小,重力势能增加,机械能不变
【提分必备】
(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,减小的形式的能转化为增加的形式的能。
(2)只有动能和势能之间转化时,机械能才会守恒;当要克服摩擦做功或有其他的能量转化时,机械能不再守恒。
【变式训练】
1.(物体质量改变)车身离地30 cm高的电动无人扫地车在平直路面上匀速前进,并将地面上的垃圾吸入车内,此过程中,扫地车整体的动能　变大　,机械能　变大　;当关闭吸尘功能,扫地车继续沿水平路面匀速前进,扫地车整体的动能　不变　。(均选填“变大”“不变”或“变小”)
2. (接触面无摩擦)如图所示,小球从A点由静止释放,沿光滑轨道下滑,经B点到达右侧最高点C。下列大致反映小球相关能量随时间变化的图像中(B)
A.只有①④正确　　　 B.只有②④正确
C.只有①③正确 D.只有②③正确
【命题点一】功　功率
1.(2024·云南中考)AI机器人逐渐改变了我们的生活,我国自主研发的某款人形机器人身高1.65 m,质量55 kg。某次测试中该机器人用100 N竖直向上的力将箱子在2 s内匀速抬高1 m,g取10 N/kg。求:
(1)机器人所受的重力;
(2)2 s内机器人对箱子所做的功;
(3)2 s内机器人对箱子做功的功率。
解:(1)机器人所受的重力:
G=mg=55 kg×10 N/kg=550 N;
(2)2 s内机器人对箱子所做的功;
W=Fs=100 N×1 m=100 J;
(3)2 s内机器人对箱子做功的功率:
P===50 W。
2.(2025·昭通期末)昭通苹果以“成熟早、甜度好、香味浓、口感脆”而誉满天下。如图所示,一个质量为 0.3 kg 熟透了的苹果,从距地面2 m高的树上先落到地面上,最后滚入3 m深的沟底,从掉落到滚入沟底时间约为2 s,g取10 N/kg。
(1)求苹果所受的重力;
(2)估算苹果从开始下落到滚入沟底的过程中重力做功的平均功率。
解:(1)苹果质量为0.3 kg,所受的重力
G=mg=0.3 kg×10 N/kg=3 N;
(2)苹果从开始下落到滚入沟底的过程中下降的高度为
h=h1+h2=5 m
重力做的功W=Gh=3 N×5 m=15 J
苹果从开始下落到滚入沟底的过程中重力做功的平均功率P===7.5 W。
3.(2025·昆明师大附中模拟)消防机器人在消防救援中大显身手。如图甲所示,该消防机器人的质量为600 kg,静止在水平地面上时履带与地面接触的总面积为
5 000 cm2。一次消防救援时,消防机器人在水平地面上沿直线前进的过程中路程s与时间t的关系如图乙所示,到达救援现场,用时1.5 min,行驶过程中所受阻力为消防机器人重力的。(g取10 N/kg)求解下列问题:
(1)消防机器人前进270 m的速度;
(2)消防机器人静止在水平地面上时,对地面的压强;
(3)消防机器人在水平地面上行驶的过程中,牵引力做功的功率。
解:(1)消防机器人前进270 m的速度
v===3 m/s;
(2)机器人对地面的压力:
F=G=mg=600 kg×10 N/kg=6 000 N;
机器人对地面的压强:
p===1.2×104Pa;
(3)由于机器人做匀速直线运动,所以机器人受到的牵引力与阻力为一对平衡力,
则机器人受到的牵引力:
F=f=×6 000 N=300 N,
消防机器人的牵引力做功为:
W=Fs=300 N×270 m=81 000 J,
牵引力做功的功率:P===900 W。
【命题点二】机械能及其转化
4.(2025·昆明期中)《天工开物》中写“凡弓弦,取食柘叶蚕茧”,指出用多股蚕丝作为弓的弦。经验表明,弦拉得越长,弓拉得越弯,弓具有的　弹性势能　(选填“动能”或“弹性势能”)就越大。忽略空气阻力,箭在空中飞行时,　机械能　(选填“动能”“势能”或“机械能”)保持不变。
5.(多选)(2025·昭通模拟)如图所示,从A点沿水平桌面自由滚落的小球运动轨迹如虚线所示,C、F两处等高,D为小球与水平地面的接触点。关于小球下列说法正确的是(A、C)
A.在B点的重力势能大于在C点的重力势能
B.从C点到F点的过程中,机械能不变
C.小球每次回弹的最高点越来越小,是因为运动过程中机械能会损失
D.从C点到D点的过程中,小球的动能转化为重力势能
【命题点三】实验探究设计
6.(2024·保山一模)小明利用如图所示装置“探究动能大小与哪些因素有关”,并进一步探究超速和超载给汽车带来的安全隐患哪一种情况更严重。他在实验室中找到A、B(mB=2mA)两个大小相同的小球。在探究超载带来的安全隐患时,他将A、B两个小球从同一高度h由静止释放,发现B小球推动木块滑行的距离是A小球推动木块滑行距离的2倍;探究超速带来的安全隐患时,接下来的操作是①　将A球从2h高度由静止释放,记录木块滑行的距离长短　,分析实验现象和数据,若②
　A小球从2h高度处下落后推动木块滑行距离大于A小球从h高度处下落后推动木块滑行距离的2倍　,则说明超速带来的安全隐患更大。
1.(2025·连云港中考)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.学生背着书包在水平路面上匀速前进
D.足球被踢后,在草地上滚动了一段距离
2. (2025·威海中考)溜索曾经是劳动人民跨越峡谷的重要工具,人们借助滑轮利用自身重力沿溜索无动力滑行,利用木片等与溜索之间的摩擦减速,如图所示。某村寨的特色旅游项目,需修建两条溜索方便游人从村寨(甲)前往茶园(乙)并返回。已知甲、乙海拔相差约30 m、相距约150 m,峡谷深约800 m。最合理的溜索设计方案是(C)
3.(2025·广州中考)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.fabC.Wab4. (2025·河北中考)如图为河北丰宁抽水蓄能电站(目前世界装机容量最大)的示意图。用电低谷时,通过电力将水从下水库抽到上水库;用电高峰时,再由上水库放水至下水库发电。下列说法正确的是(D)
A.水从下水库被抽到上水库,重力势能减小
B.物料运输车沿盘山路行驶,速度增大时,动能减小
C.放水发电时,水由上水库至下水库,水的机械能变大
D.水沿自流排水洞自动向下流动时,重力势能转化为动能
5.(2024·安徽中考改编)某次蹦极运动时,若一游客绑上安全绳之后从平台上由静止开始下落,则从开始下落至第一次到达最低点的过程中,游客的(B)
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
6. (2025·安徽中考)网球比赛中,高速飞行的网球撞击球拍使球拍发生形变,如图所示,则在球拍恢复原状的过程中,球拍的弹性势能转化为网球的　动能　。
7. (2024·临夏州中考)某科技兴趣小组用两个输液用的葡萄糖瓶子,从瓶口以下约6 cm处截断,将截断处用胶水黏合在一起,再从瓶口的橡胶塞中心穿一根长约20 cm 的细木棒,用两条悬线拴住木棒的两端,将悬线固定在支架上,就构成了如图所示的滚摆。当滚摆从上到下运动的过程中重力势能主要转化为　动　能;滚摆每次上升的高度逐渐减小,说明滚摆的机械能　变小　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
　　　

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