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第二篇　物质科学（一）
第20课时　功和功率　机械能
一、机械能
知识点1　识别动能、重力势能和弹性势能
1. 动能是物体由于 而具有的能。
2. 势能。
（1）重力势能：物体由于 而具有的能叫做重力势能。
（2）弹性势能：物体由于 而具有的能叫做弹性势能。
运动　
被举高　
发生弹性形变　
知识点2　知道动能大小跟质量、速度的定性关系
　　动能的大小与物体的 及物体运动的 有关。质量相同的
物体，运动的速度越大，它的动能越 ；运动速度相同的物体，质量越
大，它的动能也越 。
质量　
速度　
大　
大　
知识点3　知道重力势能大小跟质量、举高高度的定性关系
　　重力势能的大小与物体的 及物体所处的 有关。
知识点4　知道弹性势能大小跟弹性形变的定性关系
　　弹性势能的大小跟物体的材料以及 的大小有关，弹性形变
越大，物体的弹性势能就越 。
质量　
高度　
弹性形变　
大　
知识点5　知道动能和势能的相互转化
　　单摆：将摆锤拉高一定的高度后放手。摆锤在向下摆动的过程中
转化为 ，在摆锤摆过中点后向上摆动的过程中 转化
为 。
重力
势能　
动能　
动能　
重力势能　
知识点6　描述机械能守恒的含义
　　动能和势能统称为 。动能和势能之间可以 。如
果没有摩擦等阻力，那么在势能和动能的相互转化中，机械能的
，即机械能守恒。（不考虑阻力）
机械能　
相互转化　
总量保持
不变　
知识点7　利用机械能守恒解释简单的现象
1. 如果没有摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能总量
。
2. 如果存在摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能的总量会减
少。减少的机械能转化为摩擦产生的 能。
保持
不变　
热　
1. 如图是滚摆完成一次下降和上升的示意图。该过程中，滚摆处于甲、乙位
置时（　D　）
A. 重力势能不同，动能相同
B. 重力势能不同，动能不同
C. 重力势能相同，动能相同
D. 重力势能相同，动能不同
D
2. 乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三
个球，若不计空气阻力，则落到水平桌面时三者的速度大小关系是（　D　）
A. va＞vb＞vc B. vb＞vc＞va
C. va＞vc＞vb D. va＝vb＝vc
D
二、机械功
知识点8　理解功的概念及单位
1. 做功的两个必要因素： 和
。
2. 功是作用于物体的力和物体在力的方向上移动的 的 。
3. 功的单位： ，简称焦，符号是J。1J＝1N·m。
作用在物体上的力　
物体在力的方向上通过
的距离　
距离　
乘积　
焦耳　
知识点9　运用功的公式进行简单的计算
　　公式：功＝力×距离，即 。
　　力没有做功的三种情况：
　　①物体受到力的作用，但没有移动距离；②物体不受外力，由于惯性做
匀速直线运动；③物体通过的距离跟它受到的力的方向垂直。
W＝Fs　
　　注意：物体做功的多少与物体是否做匀速直线运动、速度多大、接触面
是否粗糙均无关。
三、功率
知识点10　说明功率的概念及单位
1. 定义： 内做的功叫功率。
2. 意义：功率是用来描述物体 的物理量。
3. 功率的单位： ，简称瓦，符号是W。1W＝1J/s。
单位时间　
做功快　慢　
瓦特　
知识点11　运用功率公式进行简单的计算
　　功率的公式： 　P＝Fv
P＝W/t　
知识点12　从能的转化来说明功率
　　 ，所以做功快慢也就是能量转化的快慢。因
此，功率是表示能量转化快慢的物理量。
功是能量转化的量度　
3. 我国古代记录传统手工技术的著作《天工开物》里记载了一种捣谷用的
舂，“横木穿插碓头，（碓嘴冶铁为之，用醋滓合上。）足踏其末而舂
之”，如图甲所示。若碓头质量为20kg，不计横木的重力和摩擦。
（1）图乙为脚用力向下踩舂时在某一位置的示意图，O点为支点，F2为阻
力，请在图中作出阻力臂，此时舂属于 （选填“省力”“等臂”或
“费力”）杠杆。
【答案】如图
费力　
（2）若每次碓头上升的高度为0.6m，1min撞击臼中谷粒20次，则人克服碓
头重力做功的功率为 W。（g取10N/kg）
40　
4. 在拓展课上，小泉模拟某建筑工地上拉动工件的情景，设置了如图所示的
滑轮组。他用该滑轮组在4s内将一个重为100N的物体，沿着水平地面匀速拉
动了2m。人的拉力为18N，物体移动时受到地面的摩擦力为物重的0.35倍，
不计绳重及机械的摩擦。求：
（1）人的拉力所做的功。
【答案】（1）72J
（2）人的拉力做功的功率。
【答案】（2）18W
（3）动滑轮受到的重力。
【答案】（3）1N
高频点1　弹性势能的大小
例1　一中间有孔的木块套有光滑杆，用手将该木块按压至距离H0处（如图
甲），松手后，木块将上升到最大高度H（如图乙）。若摩擦忽略不计，则
木块上升过程中（　D　）
A. 弹簧的弹性势能逐渐增大
B. 弹簧的弹性势能先增大后不变
C. 木块的机械能逐渐增大
D. 木块的机械能先增大后不变
D
1. 如图所示，在一个金属罐的盖和底各开两个小洞，先将橡皮筋两端穿过盖
和底的小洞并固定起来，再将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部，使小铁块悬
于罐体内。做好后将罐子从不太陡的斜面滚下，罐子和小铁块的动能会转化
为橡皮筋的 。滚动一段时间后罐子停下来，然后再沿斜面反向
向上滚动，则在罐子向上滚动的过程中其重力势能会 （选填“增
大”“减小”或“不变”）。
弹性势能　
增大　
高频点2　动能势能的相互转化
例2　巡航导弹是导弹的一种，具有突防能力强，难以拦截的优点。图示为某
巡航导弹的飞行路线图，发射升空段，发动机点火，导弹以极快的速度穿出
大气层升至高空；俯冲加速段，发动机处于关闭状态，导弹向下俯冲，会被
加速到极高的速度；巡航阶段，主发动机的推力与阻力平衡，弹翼的升力与
重力平衡，可以实现远距离“巡航状态”，最后精确打击目标。下列关于该
巡航导弹的说法正确的是（　C　）
C
A. 整个过程中，在F点动能最大
B. O点到E点的过程中，机械能不变
C. G点到H点的过程中，机械能不变
D. I点到J点的过程中，不消耗导弹携带的燃料
2. 在水平地面上铺一张纸，将一只皮球表面涂黑，使其先后从高处下落，在
纸上留下黑色圆斑A、B如图所示。关于皮球两次下落形成圆斑的过程，下列
说法正确的是（　D　）
A. 皮球对纸的最大压力相等
B. 皮球刚到达纸面时的速度相等
C. 皮球刚到达纸面时的动能相等
D. 皮球获得的最大弹性势能不等
D
高频点3　功、功率的简单计算
例3　如图，小红在做“测量滑轮组机械效率”的实验中，得出数据：物体重
力为2.6N，拉力F为1.5N，在1s内将物体迅速提升0.2m。据此实验数据，下
列说法正确的是（　C　）
C
A. 拉力所做的有用功为0.3J
B. 绳子自由端的移动速度为0.1m/s
C. 拉力所做的总功为0.6J
D. 提升时，物体的重力势能变小
【提醒】弄懂题意，并能明确小球在AC段损失的机械能相当于小球在斜面上
多大高度的势能是解决该题的关键。
例4　光滑斜面甲与水平面AB平滑连接。从斜面甲高H处静止释放小球，
小球运动到B点静止，如图甲。在AB上的C点平滑拼接另一光滑斜面乙，已知
AB＝3AC，如图乙。回答下列问题：
（1）如果小球从斜面甲高H处静止释放，说明小球在乙斜面到达的最大高度
h与H的数量关系及理由。
【答案】（1）从释放点到B点静止，
减少的机械能等于在AB水平面上由
于摩擦而损失的机械能，因为AB＝3AC，所以在AC上损耗的机械能是AB上的三分之一，所以在乙斜面上时小球机械能比在甲斜面上时的机械能少三分之一，故上升的高度h＝H。
（2）要使小球在乙斜面上到达的最大高度变为2h，小球应在甲斜面上多高处
静止释放并说明理由。
【答案】（2）小球在乙斜面上升高度为2h，即H，因为AC段上消耗的机械
能与第一次相同，即消耗高度的机械能，所以小球应在甲斜面上的释放高度
是：2h＋＝H。
第20课时　功和功率　机械能
1. 如图所示，人造地球卫星在绕地球椭圆轨道运行的过程中，当卫星从近
地点向远地点运行时，下列说法正确的是（　B　）
A. 动能增大，势能增大 B. 动能减小，势能增大
C. 动能增大，势能减小 D. 动能减小，势能减小
第1题图
B
2. 某同学通过单摆实验探究能量、运动和力的关系（如图），A、C是等高
且最高的两点，B是最低点（忽略摩擦力和空气阻力）。下列说法正确的是
（　C　）
A. 小球在A、C两点均受到平衡力的作用
B. 从A运动到C的过程中，小球的机械能减小
C. 若小球从A点静止释放，小球到达B点时动能最大
D. 若小球运动到C点时绳子突然断裂，则将静止在C处
C
第2题图
3.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30m、相距约150m，峡谷深约800m。最合理的溜索设计方案
是（　C　）
　第3题图
C
A. B.
C. D.
4. 甲、乙两车同时同地在水平路面上向北沿直线行驶，它们的s一t图像如图
所示。已知甲车总重1.2×104N,若甲车0~8s内的牵引力大小恒为1.6×103N,则( )
A. 乙车速度大小为10m/s
B. 0~6s内，以甲车为参照物，乙车向北运动
C. 0~6s内，甲车重力做功为7.2×105J
D. 0~6s内，甲车牵引力功率为1.6×104W
D
　第4题图
5.“奇思妙想”小组的同学在劳动实践基地，用如图所示机械将400N物体匀
速提升12m，用时1min。已知G动＝100N，G人＝600N，人与地面接触总面积
为3.5×10－2m2（空气阻力、摩擦力及绳重不计），该过程中下列说法正确的
是（　C　）
　第5题图
C
A. 人拉力的功率为80W
B. 物体上升速度为0.4m/s
C. 人对地面压强为10000Pa
D. 该滑轮组机械效率为66.7％
6. 如图所示，A、B两个粗糙程度相同的物体以甲、乙两种不同的方式叠放在
同一水平地面上，分别用水平方向的拉力F甲和F乙使AB一起向右运动，甲运动
的s－t图像和乙运动的v－t图像分别如图丙、丁所示，已知F甲＝10N，下列说
法正确的是（　D　）
A. F甲＜F乙
B. 甲、乙两图中AB之间的摩擦力均为10N
C. 拉力F甲与拉力F乙的功率相等
D. 甲、乙两图中地面受到的摩擦力相等
第6题图
D
7. 将小球水平抛出，其部分运动轨迹如图甲所示，整个运动过程中小球的机械
能 （选填“守恒”或“不守恒”）；小球在运动过程中经过A、B两
点，在这两点的动能和重力势能的关系如图乙所示，在A点的重力势能
（选填“大于”“等于”或“小于”）在B点的重力势能；若A、B两点为图
甲中“①、②、③”点中的某两点，则A点可能是其中的 （选填“①”
“②”或“③”）点。
　
第7题图
不守恒　
小
于　
③　
8. “奇思妙想”小组组装了如图所示装置，测量滑动摩擦力大小。长木板B
置于水平面，在水平拉力F＝5N作用下向右做匀速直线运动，速度为0.15m/s，
弹簧测力计的示数为2N。拉力F的功率为 W，B受到水平面的摩擦力
为 N（不计绳重及绳与滑轮间摩擦、弹簧测力计始终保持竖直状态）。
　第8题图
0.75　
3　
9. 中国的基建能力世界领先，其中挖掘机是基建工程中的重要设备。下表是
某品牌挖掘机的部分技术参数表。
挖掘机参数表（部分） 整机工作质量/kg 14000
最大挖掘深度/mm 5600
最大卸载高度/mm 6400
行走速度/（km·h－1） 3.3～5.2
履带宽度/mm 500
单条履带接地长度/mm 4000
请回答（g取10N/kg）：
（1）请计算该挖掘机静止在水平地面上时对地面的压强。
【答案】（1）G＝mg＝14000kg×10N/kg＝1.4×105N
S＝0.5m×4m×2＝4m2　p＝＝＝3.5×104Pa
（2）请计算该挖掘机在工地上行走104m的距离至少需要多少时间？
（2）t＝＝＝＝0.02h＝72s
（3）若该挖掘机将1×104N的巨石从“最大挖掘深度”处挖起，并举高到“最大卸载高度”处放下。该过程挖掘机对该石块至少需要做多少功？
（3）W＝Gh＝1×104N×（5.6m＋6.4m）＝1.2×105J
第13题图
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