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(共56张PPT)
五、功和机械能
2026年春下学期初二物理
大单元章节讲解
目录
单元知识思维导图
01
重难易错突破清零
02
情景素养考向对接
03
正确教育zxr
正确教育
单元知识思维导图
正确教育
重难易错突破清零
一、重难考点分层突破
第1节 功
知识点1 力学中的功
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。
关联结果
“做功”不同于 “做工”。“做 功”是生产、生活中普遍存在的物理现象，它有明确的含义，偏重于“成 效、贡 献”；“做工”是指消耗一定的体力和脑力的人类活动。
3.对“物体沿受力方向移动一定距离”的理解
力对物体做功并非物体一定要沿着力的方向运动，只要物体运动方向与力的方向不垂直即可。如图中重力G对物体不做功，拉力F对物体做功。
2.力对物体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。两个要素必须同时具备，力才对物体做功。
知识点2 功的计算
1.功的大小
（1）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）计算公式： 。W表示功，F表示力，s表示物体在力方向上移动的距离。
2.功的单位和物理意义
（1）在国际单位制中，功的单位是牛·米（N·m），它用专门的名称“焦耳”来表示，简称焦，符号是J，1 J = 1 N·m.
（2）1 J的物理意义是1 N的力作用在物体上使其沿力的方向移动1 m所做的功。
3.对公式 的理解
同向性 公式中的s是物体在力F的方向上移动的距离
同体性 F和s必须对应同一个物体
同时性 中的力F在使物体沿着力F的方向移动距离s的过程中，应始终作用在物体上，该力撤销后物体移动的距离不能计算在内
第2节 功率
知识点1 功率
1.比较做功快慢的三种方法：
（1）时间相同时，比较做功的多少，做功多的做功快。
（2）做功相同时，比较时间的长短，时间短的做功快。
（3）做功多少和时间都不相同时，比较功与时间的比值，比值大的做功快。
2.功率的定义
功与做功所用时间之比叫作功率，它在数值上等于单位时间内所做的功。
3.公式： ，单位：瓦特（W）或焦耳每秒（J/s），1 W = 1 J/s
4.物理意义：功率是表示物体做功快慢的物理量。
功率大的机器做功快，但不一定做功多。
5.功和功率的比较
功 功率
定义 力与物体在力的方向上通过的距离的乘积 功与做功所用时间的比
物理意义 表示力在空间上的积累效果 表示物体做功的快慢
公式
单位 焦耳（J） 瓦特（W）
联系 注意：描述功率时，不能直接说物体做功越多，功率越大，而要注意时间的多少，一般叙述为单位时间内（或相同时间内），物体做功越多，功率越大。
知识点2 功率的测量 1.实验：功率的测量
实验目的 测量人爬楼时的功率
实验原理
测量器材 体重计（或磅秤），皮尺（或米尺、刻度尺等），计时器（停表、手表等）
测量步骤 （1）用体重计测出自己的质量m（或用磅秤测出自己的质量m），求出自己的重力G；
（2）用皮尺测出所爬楼层的高度h（或用刻度尺测出一个台阶的高度h0，然后数出楼梯的台阶数n，则所爬楼层高度h = nh0）；
（3）用停表（或手表）测出自己爬楼所用的时间t
功率的 计算式
注意：（1）测量人爬楼的功率时，爬楼梯做功是克服人自身重力做功。
（2）测量过程中，应测量楼层的高度，而不是测量楼梯的长度。
（3）该测量实验的条件为人匀速爬楼。
2.功率计算的推导公式：
（1）当物体在力F的作用下做匀速直线运动时，


（2）公式适用条件说明
虽然功率的推导式 是由匀速直线运动推导出来的，但该公式也适用于变速直线运动。
深度理解
对P= 与P=Fv的理解：
（1）P= ，表 示 物 体在一段时间内做功的快慢，相当于平均功率，类似平均速度。
（2）P=Fv，表 示 物 体 在某 时 刻 做 功 的 快慢，相当于瞬时功率，类 似 瞬 时 速度。若物体做匀速直线运动， v不变，P=Fv也可以当成平均功率。
第3节 动能和势能
知识点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。能量的单位与功的单位相同，也是焦耳。
思想方法
转换法理解能：
一个物体是否具有能量，具有能量的多少，是不能直接观察或测量到的。
通过转换法，我们利用物体能对外做功的多少，来反映或测量物体具有能量的多少。
深度思考
（1）具有能量的物体是否正在做功？是否做了功？
（2）你认为功与能有什么区别？
深度理解
（1）一个物体具有能量说明该物体具有做功的本领，这种本领不一定展现出来，因此具有能量的物体不一定正在做功，也不一定做了功。
（2）功是一个力对物体作用过程中取得成效的物理量，是相对于一个过程而言的，是一个过程量。能量是描述一个物体做功本领的物理量，是一个状态量。
知识点2 动能
物体由于运动而具有的能叫作动能。一切运动的物体都具有动能。
物体的质量越大、运动的速度越大，动能就越大。
深度理解
“物体由于运动” 和“运动的物体”含义不同，叙述动能的定义时，不能说成运动的物体具有的能叫动能，因为运动的物体除了具有动能外，还可能具有其他形式的能。
知识点3 势能
重力势能和弹性势能是常见的两种势能。
1.重力势能：在地球表面附近，物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能，叫作重力势能。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：物体由于发生弹性形变而具有的能叫作弹性势能。
物体弹性势能的大小与物体的弹性形变程度和物体本身的材料有关。
对于同一物体，在弹性限度内，弹性形变越大，弹性势能越大。
3.动能和势能的异同点
概念 特点 决定大小的因素 共同点
动能 物体由于运动而具有的能 一切运动的物体都具有动能 质量、速度 具有能的物体都能够做功，三种形式的能的单位都是焦耳（J）
势 能 重力势能 物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能 一切受到重力且位于高处的物体具有重力势能 质量、高度 弹性势能 物体由于发生弹性形变而具有的能 一切发生弹性形变的物体均具有弹性势能 弹性形变程度、材料 第4节 机械能及其转化
知识点1 机械能
1.概念：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。
2.影响因素：物体的机械能与物体的质量、速度、所处的高度、弹性形变程度有关。
3.机械能的大小等于物体的动能和势能之和。
深度理解
机械能的理解：
(1) 一个物体可以具有机械能的一种或几种，比如空中飞翔的小鸟，具有动能和重力势能。
(2)一个物体可以不具有机械能，比如静止在水平地面上的石头。
知识点2 动能和势能的转化 1.动能和重力势能间的转化
单摆实验 滚摆实验
图示
现象 将小球拉至B点，小球加速摆向O点，然后摆向C点，速度越来越小，到C点速度为零，之后再经过O点回到B点，不断往复。 关键信息：B点和C点每次都是等高 捻动滚摆的轴，使滚摆上升至一定高度后松开，滚摆开始旋转下降，转速越来越大，到最低点后，开始缠绕悬线上升，转速逐渐变小，最终再次上升到原来的高度，之后再次下降，不断重复。
关键信息：滚摆每次上升的高度都相同
单摆实验 滚摆实验
能量转化情况分析
探究归纳 在一定条件下，动能和重力势能可以相互转化
运动阶段 下降段 上升段
高度 降低 升高
重力势能 减小 增大
速度 变大 变小
动能 增大 减小
能的转化 重力势能转化为动能 动能转化为重力势能
运动阶段 下降段 上升段
高度 降低 升高
重力势能 减少 增大
速度 变大 变小
动能 增大 减小
能的转化 重力势能转化为动能 动能转化为重力势能
说明：实际由于摩擦及空气阻力的存在，小球和滚摆并不能完全回到初始的位置。
2.动能和弹性势能的转化
过程分析
研究过程 球的速度及动能 弹簧片形变程度 弹性势能 能的转化
木球压弯弹簧片 不断减小，直至为零 由小变大 不断增大 动能转化为弹性势能
弹簧片把木球弹回 由零不断增大 由大变小 不断减小，直至为零 弹性势能转化为动能
图示过程 一个木球以一定速度v0撞到弹簧片上，具体过程如图甲、乙、丙所示

探究归纳 在一定的条件下，动能和弹性势能可以相互转化
补充说明：动能和弹性势能之间的转化，可以发生在同一物体上，也可以发生在不同的物体之间。
知识点3 机械能守恒
1.机械能守恒
大量研究结果表明，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。
关联思考 (1)动能和势能转化时，什么原因导致机械能总量减小？
(2)机械能转化过程中，因为阻力机械能总量会减小。假如没有阻力，机械能总量应有什么特点？
关联结果
(1)滚摆上下运动、秋千往复荡起的过程，克服阻力做功，导致机械能逐渐减小。
(2)阻力越小，机械能总 量 的 减 小 就 越慢，如 果 没 有 阻 力机械能总量就保持不变(理想化推理)。
2.判断机械能的变化
（1）无外力（除重力及弹簧弹力之外的力）的情况下：机械能守恒，此时，动能和势能中一种能量减少，另一种能量必然增加。
实例 判断依据 能的转化
速度 高度 形变 过山车下降时 增大 减小 重力势能转化为动能
运动的小球压缩弹簧时 减小 增大 动能转化为重力势能
（2）存在外力情况下的机械能的变化，可根据“机械能=动能+势能”来判断。
实例 动能变化 势能变化 机械能变化
水平路面加速运动的小车 增大 不变 增大
匀速上升的热气球 不变 增大 增大
在斜面上减速下滑的滑块 减小 减小 减小
知识点4 水能和风能的利用
水能 风能
概念 流动的水具有动能，高处的水具有势能，水所具有的机械能统称为水能 风是流动的空气，风所具有的机械能叫作风能
特点 无污染、蕴藏量大、可循环利用 资源丰富、无污染、不稳定、不便于储存
利用 （1）早期，人们利用水流冲击水轮来汲水、磨粉、碾谷； （2）到18世纪，人们利用大功率水轮机带动纺织机、冶金鼓风机工作； （3）近代，利用水轮机带动发电机发电 （1）利用风能来驱动帆船航行；
（2）利用风能来推动风车做功；
（3）利用风能发电
二、易混易错点清零（类型建议，学科可自行调整）
1.误认为物体升高越多做功越多
【例】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，下列对三者大小判断正确的是(　　)
A.W甲>W乙>W丙
B.W甲C.W甲=W乙=W丙
D.W甲=W乙解析：力F和距离s相同，由公式W=Fs知三种情况下做功相同。
答案：C
诊误区：
功等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积；若力和物体在力的方向上通过的距离都相同，则力所做的功相同。不要受力作用下物体的运动路径、运动表面的粗糙程度等因素干扰，而凭感觉进行判断。
2.“ P=Fv”与图像相结合的讨论
【例】某汽车在平直公路上沿直线行驶时牵引力F随时间t变化的图像如图所示。0～t1时间段，汽车保持某一恒定功率，以速度v0匀速行驶，牵引力为F0；t1时刻开始，司机减小了油门，使汽车保持另一恒定功率行驶，到t2时刻，汽车又开始匀速行驶，速度为v。若运动过程中汽车所受阻力恒定，则f = ______，v =________。(均用已知物理量表示)
解析：运动过程中汽车所受阻力恒定，当汽车做匀速直线运动时，牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，则f = F0。0~t1时间段，汽车保持某一恒定功率，以速度v0匀速直线行驶，牵引力为F0，则功率P0=F0v0。t1时刻开始，司机减小了油门，牵引力减小为 ，则t1时刻汽车的功率 。到t2时刻，汽车又开始匀速直线行驶，牵引力增大到F0，功率P保持不变，则 ， 。
答案：F0；
诊误区：
“P=Fv”与图像相结合的讨论，图像常反映力、速度、功率等物理量的变化规律。讨论时，若功率恒定，结合图像根据P=Fv讨论力与速度的变化规律；若力恒定，结合图像根据P=Fv讨论功率与速度的变化规律。
3.误认为“车”的质量不变
【例】金色的田野，麦浪翻滚，机械轰鸣，大型联合收割机和装载车并肩作业，收割、脱粒、装车同步完成，若两车工作时保持不变的速度前进，则关于装载车的动能分析正确的是( )
A.装载车的动能不变
B.装载车的动能变小
C.装载车的动能变大
D.无法判断装载车的动能变化
诊误区：
解题时易误认为装载车的质量不变。题中，装载车的质量应为装载车自身的质量和装载车内麦粒的质量之和。类似情景还有空中的加油机和受油机、作业中的洒水车等。
解析：装载车匀速运动的过程中，速度不变，但质量增加，因此装载车的动能增加。
答案：C
4.不明白机械能在什么情况下守恒
【例】如图所示，弧形轨道ab段光滑，bc段粗糙，小球从a点经最低点b运动至c点。下列分析正确的是(　　)
A.从a到b的过程中，小球动能转化为重力势能
B.经过b点时，小球动能最大
C.从b到c的过程中，小球动能增大
D.从a到c的过程中，小球机械能守恒
解析：从a到b的过程中，小球质量不变，高度降低，速度变大，故重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能。小球从a运动到b的过程中动能增大；从b运动到c的过程中动能减小，小球在b点动能最大。小球从b到c的过程中，要克服摩擦力做功，小球的机械能减小。
答案：B
诊误区：
判断机械能是否守恒的方法：若整个过程中只有动能和势能的相互转化，则机械能守恒；若有其他形式的能参与了转化，则机械能不守恒。
正确教育
情景素养考向对接
一、运动滑行情境（冰雪滑道匀速下滑）
情境：人沿斜面匀速下滑
结合点：
匀速→动能不变
高度降低→重力势能减小
有摩擦→机械能减小
考法：机械能三要素动态判断
1.[2026届·安徽蚌埠·模拟考试]寒假期间，小明到东北体验冰雪项目。如图，小明沿倾斜的滑道匀速下滑的过程中( )
A.动能增大，重力势能减小
B.动能增大，机械能增大
C.动能不变，重力势能减小
D.动能不变，机械能不变
1.答案：C
解析：动能的影响因素是质量和速度，小明匀速下滑，质量和速度均不变，所以动能不变；重力势能的影响因素是质量和高度，下滑时质量不变、高度降低，所以重力势能减小；机械能等于动能与势能之和，由于下滑过程中要克服摩擦力做功，因此机械能减小。故选C。
二、体育/玩具情境（踢毽子、乒乓球、弓箭）
踢毽子：上升过程动能→重力势能
乒乓球：考做功条件、惯性、平衡力、牛顿第一定律
网球拍：形变恢复弹性势能→动能
弓箭：拉弓储能→射箭弹性势能→动能
考法：能量转化+力学基础概念混搭
2.[2025春·八年级·重庆忠县·期末]如图所示是哪吒与敖丙在踢毽子，下列说法正确的是( )

A.哪吒抬起一只脚踢毽子时，他对地面的压强减小
B.毽子在空中飞行时，其机械能一直在增大
C.毽子在上升过程中，动能转化为重力势能
D.毽子踢出后会继续在空中飞行，继续对毽子做功
2.答案：C
解析：哪吒抬起一只脚时，对地面的压力F不变，受力面积S减小，根据压强公式
，可知压强增大，故A错误；毽子在空中飞行时，受空气阻力作用，克服阻力做功，机械能会逐渐减小，故B错误；毽子上升过程中，质量不变，速度减小，高度增加，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能，故C正确；毽子离开脚后，不再受到脚的作用力，继续飞行是由于毽子具有惯性，故D错误。
3.[2026届·黑龙江绥化·二模联考]2023年世界乒乓球锦标赛中，中国队表现出色，包揽五冠。如图是中国队员比赛时的情景，下列说法正确的是( )
A.乒乓球离开球拍后还能继续运动是由于其受到了惯性的作用
B.乒乓球离开球拍后在空中运动的过程中，球拍对乒乓球做功
C.击球时，球拍对乒乓球的力和乒乓球对球拍的力是一对平衡力
D.斜向上运动的乒乓球到达最高点时，若其所受的力全部消失，则它将做匀速直线运动
3.答案：D
解析：A.球离开板后还能继续运动，是因为球具有惯性，惯性不是力，不能说受到惯性的作用，故A错误；
B.做功的两个必要因素是：对物体有力的作用和物体在力的方向上移动一段距离；乒乓球离开球拍后在空中运动的过程中，没有受到球拍对乒乓球力的作用，球拍对乒乓球没有做功，故B错误；
C.当球被击打时，球拍对球的作用力与球对球拍的作用力不是作用在同一物体上的两个力，所以不是一对平衡力，故C错误；
D.空中飞行的球，若它所受的力全部消失，由牛顿第一定律可知它一定沿力消失瞬间的方向做匀速直线运动，故D正确。
故选D。
4.[2026届·福建泉州·模拟考试]如图玩具吸盘弓箭，拉弓射箭过程中将弓的弹性势能转化为箭的_____________能；吸盘箭头由于_________________的作用能吸附在瓷砖上。
4.答案：动；大气压
解析：拉弓时弓发生弹性形变，储存了弹性势能；射箭过程中，弓的弹性形变恢复，弹性势能减小，箭由静止变为运动获得速度，因此弓的弹性势能转化为箭的动能；
吸盘吸附在墙面时，吸盘内部空气被挤出，气压小于外界大气压，因此吸盘会在大气压的作用下牢牢吸附在瓷砖上。
三、科技工具情境（喷洒农药无人机）
情境：匀速飞行、质量不断减小
结合点：
质量↓→动能↓
高度变化→重力势能变化
机械能=动能+重力势能
考法：变量复杂的机械能分析
5.[2025年山东济南中考真题]科技赋能正深刻改变着传统农业的生产方式，大大减轻了农民的负担，提高了生产效率。如图所示，一架无人机正在进行农药喷洒作业，随着农药的减少，下列情形中无人机（包括水箱和箱中农药）的机械能可能保持不变的是( )
A.水平向前匀速飞行
B.竖直向下匀速飞行
C.斜向上匀速飞行
D.斜向下匀速飞行
5.答案：C
解析：无人机正在进行农药喷洒作业，随着农药的减少，质量减小，而做匀速运动时，其动能减小。要机械能不变，则必须增大重力势能，而质量减小，则高度必须增大，才有可能增大重力势能，因而斜向上匀速飞行时，机械能可能保持不变。故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
通用解题逻辑
先看速度→判动能
再看高度→判重力势能
看是否有摩擦/空气阻力→判机械能
看力+距离是否同时存在→判是否做功
弹性形变→直接判弹性势能
谢谢观看

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