資源簡介

第13章 功和能
【考情聚焦】
考試 命題 年份 重要考點 分值 題型 熱度
2013~2024 機械能的轉化和守恒 2~6 選擇題、填空題、實驗探究題、計算應用題
探究影響動能大小的因素
功和功率的計算
課標 要求 1.知道動能、勢能和機械能。 2.通過實驗,了解動能和勢能的相互轉化。舉例說明機械能和其他形式能量的相互轉化 (2022版課標與2011版課標要求相同)
【回歸教材】
教材鏈接 人教:八下第十一章P62~P74　教科:八下第十一章P82~P83、第十二章P98~P106 北師大:八下第九章P105~P108、九年級第十章P2~P7
知識清單
考點1 功
1.力學中的功
(1)定義:通常而言,如果一個力作用在物體上,物體在這個力的方向上 ,就說這個力對物體做了功。
(2)做功的兩個必要條件:一是作用在物體上的力,二是物體在這個力的方向上 。
(3)不做功的三種情況
情況 有力無距離(勞而無功) 有距離無力(不勞無功) 力與距離垂直(垂直無功)
示意圖
說明 物體受到力的作用,但保持靜止狀態 物體沒有受到力的作用,但因為慣性通過一段距離 物體受到力的作用,但運動方向始終與該力的方向垂直
舉例 運動員舉著杠鈴在空中不動、搬而未起 踢出后在水平地面滾動的足球 提著滑板在水平路面前行
2.功的計算
(1)定義:力學中,功等于力與物體在力的方向上移動的距離的乘積。
(2)公式:W=Fs
(3)常見的功的估測:一個人爬一層樓所做的功約為1800 J;將地面上的物理課本撿起來放到桌子上,人對課本做功約為2 J。
3.機械功原理:任何機械都不能省功。
【答案】考點1:1.(1)移動了一段距離　(2)移動了一段距離
考點2 功率
1.物理意義:表示 的物理量。
2.定義: 與 之比叫作功率,它在數值上等于力在單位時間內所做的功。
3.單位:國際單位: ,簡稱 ,符號 。常用單位:千瓦(kW)、兆瓦(MW)。1 kW=103 W、1 MW=106 W。
4.公式:P=,推導公式:P=Fv。
5.常見功率估測:中學生跳繩的功率約為60 W,人爬樓的功率約為180 W。
【答案】考點2:1.物體做功快慢
2.功　做功所用時間
3.瓦特　瓦　W
考點3 動能和勢能
1.能量:物體能夠 ,我們就說這個物體具有能量,簡稱能,單位焦耳(J)。
2.動能:物體 而具有的能。
(1)影響動能大小的因素:物體的 和 。質量相同的物體,運動的速度越大,它的動能越大。運動速度相同的物體,質量越大,它的動能越大。
(2)舉例:飛行的子彈、開動的汽車、流動的水等。
3.重力勢能:在地球表面附近與高度相關的能,叫作重力勢能。
(1)影響重力勢能大小的因素:物體的 和 。物體的質量越大,高度越高,它具有的重力勢能就越大。
(2)舉例:舉高的重錘、高空落下的石頭等。
4.彈性勢能:物體由于發生 而具有的能。
(1)影響彈性勢能大小的因素:物體發生彈性形變的大小。物體的彈性形變越大,它具有的彈性勢能就越大。
(2)舉例:被拉彎的弓、被壓縮變形的蹦床、發生形變的網球拍等。
【答案】考點3:1.對外做功
2.由于運動　(1)質量　速度
3.(1)質量　高度
4.彈性形變
考點4 機械能及其轉化
1. 、 和 統稱為機械能。
2.機械能守恒:如果只有 相互轉化,盡管動能、勢能的大小會變化,但機械能的總和不變,或者說,機械能是守恒的。
3.質量不變時,物體的動能、勢能轉化如下圖所示:
【答案】考點4:1.動能　重力勢能　彈性勢能
2.動能和勢能
教材深挖
圖說物理
教材圖片 考查內容 教材圖片 考查內容
如圖所示的交通標志牌,在同樣的道路上對不同的車型設定不一樣的最高行駛速度是因為如果車的① 相同,② 大的動能大,行駛時危險性就大,所以質量大的車限制速度③ 如圖所示,滾擺沿著懸線向下運動的過程中,④ 能轉化為⑤ ;滾擺每次上升的最大高度逐漸減小,是因為滾擺克服摩擦力做功,消耗機械能,所以滾擺的機械能逐漸⑥
如圖所示,游樂場的過山車在從高處無動力向下運行的過程中,⑦ 能轉化為⑧ 能;過山車運動到最高點時的⑨ 能達到最小值,過山車在加速下降過程中的動能⑩ ,重力勢能 ,機械能 。(后三空選填“變大”、“變小”或“不變”) 如圖,當衛星從遠地點向近地點運動時, 能減小, 能增大;當衛星從近地點向遠地點運動時, 能轉化為 能
如圖所示,這是蹦床運動,運動員從高處下落的過程中, 能轉化為動能;與蹦床接觸后,床面發生彈性形變,運動員的動能轉化為蹦床的 勢能 如圖,把一個鐵鎖用繩子懸掛起來,將鐵鎖拉到自己鼻子附近,穩定后松手,鐵鎖來回擺動,但不會碰到鼻子,在此過程中機械能 (選填“守恒”或“不守恒”),你判斷的理由是
【答案】①速度　②質量　③小　④重力勢　⑤動能　⑥減小
⑦重力勢　⑧動　⑨動　⑩變大　變小　變小　重力勢　動　動　重力勢　重力勢　彈性　不守恒　存在空氣阻力,機械能在不斷減少
核心突破
一、機械能及其轉化
方法歸納
關鍵詞法判斷能量變化
①動能和勢能的總和就是機械能的大小。
②先判斷物體具有的能量的類型,再分析決定其大小的因素如何變化。
③注意題中的隱含條件,如“加速”“勻速”隱含著物體速度的變化情況,“上升”“下降”“水平面上”隱含著物體高度的變化情況,“噴灑農藥”“灑水”等意味著物體質量的變化,進而判斷出動能和勢能的大小變化情況。
例題1 為了創建宜居城市,石家莊市環衛工人清晨開著灑水車給街道灑水。如圖所示,環衛工人開著灑水車勻速行駛在水平街道路面上灑水作業。關于該灑水車,下列說法正確的是 ( )
A.重力勢能不變,機械能不變
B.重力勢能和動能都變小,機械能變小
C.動能變小,機械能不變
D.動能不變,機械能變小
變式訓練
變情境 過山車向下“俯沖”,對過山車加速下降過程中的機械能,下列分析正確的是 ( )
A.動能增大,重力勢能增大
B.動能減小,重力勢能增大
C.動能減小,重力勢能減小
D.動能增大,重力勢能減小
【答案】例1　B
變情境　D
二、功和功率的計算
例題2 如圖,這是四旋翼無人機,質量為1.2 kg,下方懸掛著一個質量為0.1 kg的攝像機。在10 s內無人機從地面豎直上升了20 m,然后邊攝像邊斜向上飛行了30 s,儀表盤上顯示離地高度為36 m。忽略空氣阻力,無人機前10 s對攝像機做功 J,整個過程中,無人機對攝像機做功的功率為 W。(g取10 N/kg)
思維破冰　利用公式W=Fs計算功時,首先要明確做功的兩個必要條件:一是哪個力做功;二是物體在這個力的方向上通過的距離。功率一定要和做功時間相對應。
變式訓練
變情境 (多選)如圖所示,重為2 N的物體A放在水平桌面上,重為5 N的物體B掛在動滑輪下,每個滑輪重為1 N(不計繩重和摩擦),B恰好可以勻速下降。現對A施加水平向左的拉力使B上升,當B以0.3 m/s的速度勻速上升時,拉力大小為F。下列說法正確的是 ( )
A.B勻速下降時,物體A受到3 N的摩擦力
B.拉力F的大小為4 N
C.拉力F的功率為3.6 W
D.在B勻速上升0.6 m的過程中,拉力F做功2.4 J
【答案】例2　20　0.9
變情境　BC
【實驗探究】
實驗導航
實驗　探究動能大小的影響因素
【實驗裝置】
【實驗方法】
(1)轉換法的應用:通過木塊① 來反映鋼球動能的大小。
(2)控制變量法的應用:
a.探究動能的大小與速度的關系(讓同一鋼球從斜面的② 由靜止釋放,觀察木塊被推動的距離);
b.探究動能的大小與質量的關系(讓質量不同的鋼球從斜面的③ 由靜止釋放,觀察木塊被推動的距離)。
【實驗結論】
在物體的運動速度相同時,物體的質量越大,動能④ ;在物體的質量相同時,物體的速度越大,動能⑤ 。
【答案】實驗導航　(1)①被推動的距離遠近　(2)②不同高度
③同一高度　④越大　⑤越大
實驗母題串考點
小明在探究“物體的動能跟哪些因素有關”的實驗中,如圖甲、乙、丙所示,將A、B、C三個鋼球先后從同一裝置高度分別為h1、h2、h3的位置由靜止開始滾下(mA=mBh2),水平面上同一位置的木塊被撞出一段距離后停下。請回答以下問題:
☆制訂計劃與設計實驗
(1)該實驗探究的是 (選填“木塊”或“鋼球”)的動能。
(2)實驗中通過控制 來控制鋼球到達斜面底部的速度大小。
(3)實驗通過觀察木塊 來判斷鋼球動能的大小,這種研究問題的方法叫 。
☆分析論證
(4)比較 兩圖進行的實驗,可以探究鋼球動能大小與速度的關系。
(5)分析比較甲和丙兩組實驗可得出結論: 。此探究過程中兩球剛好運動到水平面時的速度 (選填“相等”或“不相等”)。
☆評估
(6)若水平面絕對光滑,本實驗 (選填“能”或“不能”)達到探究目的。
(7)在上述甲、乙實驗中,木塊被撞擊后最終在木板表面靜止,木塊兩次克服摩擦力做的功分別W甲和W乙,則兩者的大小關系為W甲 W乙。
拓展設問
(8)為進一步探究哪個因素對物體動能的影響更大,小明進行了相關的實驗,實驗數據如下表所示。分析數據可知,物體的 對物體動能的影響較大,依據是 。
次數 鋼球 質量/g 鋼球撞擊速度 v/(cm·s-1) 木塊移動的 距離/cm
1 100 8 20
2 100 16 80
3 200 8 40
【答案】實驗母題串考點
(1)鋼球　(2)鋼球在斜面的高度　(3)被鋼球撞出距離的長短　轉換法　(4)甲、乙　(5)速度相同時,質量越大,動能越大　相等　(6)不能　(7)>　(8)速度　質量不變時,速度變為原來的2倍,動能變為原來的4倍;速度不變時,質量變為原來的2倍,動能也變為原來的2倍
【真題精粹】
命題點1 機械能及其轉化(10年8考)
1.(2023·河北節選)如圖所示,在硬幣上方沿著與桌面平行的方向用力吹一口氣,硬幣跳過木塊。跳起的硬幣在上升過程中重力勢能越來越 ,下降過程中動能越來越 。
2.(2022·河北)2022年5月14日,一架國產C919大飛機(如圖所示)從浦東機場起飛,經過三個多小時的飛行后安全降落,這標志著即將交付的首架C919大飛機首飛試驗成功。下列說法正確的是 ( )
A.飛機在升空過程中,飛行員的重力勢能逐漸增大
B.飛機從起飛到安全降落的整個過程中,飛行員的動能一直保持不變
C.飛機從起飛到安全降落的整個過程中,飛機的機械能一直保持不變
D.飛機降落后,在水平跑道上滑行過程中,飛機的動能轉化為重力勢能
3.(2021·河北節選)如圖所示,這是一幅撐竿跳高的圖片。關于撐竿跳高運動涉及的物理知識,請從機械能角度提出一個問題并回答。
問題:
回答: 。
若對“機械能及其轉化”有疑問,詳見“核心突破”。
真題變式 被斜向上投出的籃球在空中飛行過程中經過不同位置時的能量情況如圖所示,下列判斷中不正確的是( )
A.經過B、D兩位置時籃球的高度相同
B.經過B、E兩位置時籃球的速度大小相同
C.C位置可能為最高點
D.從A到E位置的過程中,籃球的機械能一直保持不變
命題點2 功和功率的計算(10年7考)
4.(2018·河北)一臺起重機在10 s內將重為3600 N的貨物勻速提高了4 m,起重機做的有用功是 J。若起重機做的額外功是9600 J,則機械效率是 ,起重機的功率是 W。
【答案】1.大　大
2.A　
3.當運動員越過橫桿從最高點下落的過程中,運動員的重力勢能怎樣變化　當運動員越過橫桿從最高點下落的過程中,重力勢能不斷減小
真題變式　D
4.1.44×104　60%　2400
2

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