第16講 功與功率、機械能

第16講功和功率、機械能第二部分物質(zhì)科學(一)知識結(jié)構(gòu)引導思維，圖形記憶考點梳理分類講練，高效全面熱點聚焦以例求法，舉一反三內(nèi)容索引知識結(jié)構(gòu)返回返回考點梳理返回知識回顧自主梳理夯實基礎(chǔ)機械能專題一1.動能：物體由于運動而具有的能。影響動能的因素：質(zhì)量和速度。物體的質(zhì)量越大，動能

；速度越大，動能也

。2.重力勢能：物體由于被舉高而具有的能。影響重力勢能的因素：質(zhì)量和高度。物體的質(zhì)量越大，位置越高，具有的重力勢能

。越大越大越大3.彈性勢能：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的勢能。影響彈性勢能的因素：物體的形變程度。物體的彈性形變程度越大，彈性勢能就

。4.動能和勢能的轉(zhuǎn)化：如果沒有摩擦阻力，動能和勢能在相互轉(zhuǎn)化的過程中，機械能總量保持不變。因為存在摩擦阻力，動能和勢能在相互轉(zhuǎn)化的過程中，機械能的總量會減少。減少的機械能轉(zhuǎn)化為摩擦產(chǎn)生的熱能。(舉例)(1)滾擺：①滾擺從最高點開始往下運動時，始點處

能最大，

能為“0”。動越大勢②開始向下運動中，

能開始轉(zhuǎn)換為

能，動能漸趨增大，勢能漸趨減小，機械能總和不變；到達最下端時，此刻

能最大。③反方向的轉(zhuǎn)換，滾擺不斷上升過程中，

能轉(zhuǎn)換為

能，勢能漸趨增大，動能漸趨減小，到達了一個新的最高點時，

能最大，

能為“0”。(2)單擺：將擺錘拉高一定的高度后放手。擺錘在向下擺動的過程中________轉(zhuǎn)化為

；在擺錘擺過中點后向上擺動的過程中

轉(zhuǎn)化為

。勢動動動勢勢動重力動能動能重力勢能勢能5.機械能守恒的含義：在只有重力或彈力對物體做功的條件下(或者不受其他外力的作用下)，物體的動能和勢能(包括重力勢能和彈性勢能)發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但

的總量保持不變。這個規(guī)律叫做機械能守恒定律。機械能123456命題設(shè)計解決問題提升考能視角一識別動能、重力勢能、彈性勢能1.(2014·株洲)在小球從O點由靜止開始沿x軸豎直下落的過程中，小球某種形式的能量E隨下落高度x變化的圖象如圖所示。若不計空氣阻力，那么這種能量是(

)A.重力勢能

B.動能

C.機械能

D.內(nèi)能答案解析解析如圖，橫坐標代表的是能量，縱坐標代表的是物體下降的高度。物體下落時質(zhì)量保持不變，高度降低，重力勢能減小，不計空氣阻力，小球下降時，重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能，動能增大，機械能的總量不變。B789答案解析視角二動能大小跟質(zhì)量、速度的定性關(guān)系；重力勢能大小跟質(zhì)量、舉高高度的定性關(guān)系2.(2016·大連)一個小石塊從空中的某一高度，由靜止開始豎直下落，若不計空氣阻力，從小石塊開始下落，到剛落到地面的過程中，小石塊的重力勢能Ep隨著時間的變化圖象可能是(

)CA.B.C.D.123456789解析若不計空氣阻力，從小石塊開始下落，到剛落地的過程中，石塊做加速運動，石塊在相同時間內(nèi)下降的高度越來越大，石塊所處的高度減小得越來越快，石塊的重力勢能Ep減小得越來越快，符合這一規(guī)律的只有C圖，而D圖是石塊的重力勢能Ep隨時間減小得越來越慢。1234567893.(2016·邵陽)如圖，我國空中加油機正在給殲10戰(zhàn)斗機加油。加油過程中，若戰(zhàn)斗機的高度和速度不變，則戰(zhàn)斗機的(

)A.動能增加，勢能減小，機械能不變B.動能不變，勢能不變，機械能不變C.動能減小，勢能不變，機械能減小D.動能增加，勢能增加，機械能增加解析戰(zhàn)斗機的速度不變，質(zhì)量不斷增大，動能增大；高度不變，質(zhì)量不斷增大，重力勢能增大；機械能＝動能＋勢能，動能增大，勢能增大，所以機械能增大。D答案解析123456789答案解析視角三彈性勢能大小跟彈性形變的定性關(guān)系4.(2016·溫州)將一支內(nèi)有彈簧的圓珠筆向下按壓(如圖)，放手后筆會向上彈起一定高度。下列關(guān)于該過程中能量變化的敘述，其中正確的是(

)A.向下按筆的過程中，彈簧的彈性勢能減小B.向下按筆的過程中，筆的重力勢能增大C.筆向上彈起的過程中，筆的重力勢能增大D.筆向上彈起的過程中，彈簧的彈性勢能增大C123456789解析向下按筆的過程中，彈簧的彈性形變程度變大，故其具有的彈性勢能變大，故A錯誤；由于重力勢能與質(zhì)量、高度有關(guān)，所以向下按筆的過程中，筆的高度減小，故其重力勢能減小，故B錯誤；筆向上彈起的過程中，筆的質(zhì)量不變，高度增加，故筆的重力勢能增大，故C正確；筆向上彈起的過程中，彈簧形變程度變小，所以其彈性勢能變小，故D錯誤。123456789答案解析5.(2014·杭州)用手將一重為G的鐵球緩慢放在一彈簧上，放手后，鐵球從A位置開始向下運動，到達B位置速度達到最大，到達C位置小球的速度變?yōu)榱?。已知AC間的高度差為h，則從A位置到C位置鐵球的重力做功是____；在此過程中彈簧的彈性勢能增加量為____。B位置到C位置的過程中鐵球所受的重力______(選填“大于”、“小于”或“等于”)彈簧所施加的彈力。(整個過程中不計能量損耗)GhGh小于123456789解析(1)利用功的公式W＝Fs，得到鐵球從A位置到C位置鐵球的重力做功是W＝Gh；(2)功是能量轉(zhuǎn)化的量度，從A位置到C位置鐵球的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能，所以彈簧的彈性勢能增加量為Gh；(3)小球在B位置速度達到最大，而到C位置小球的速度變?yōu)榱?，這個過程小球向下做減速運動，所以向上的彈力大于重力。123456789答案解析視角四動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化6.(2016·泰州)如圖所示，將擺球從A點靜止釋放，擺球在A、C兩點間來回擺動，B為最低點，不計空氣阻力，下列說法正確的是(

)A.從A點到B點，擺球動能增大，機械能增大B.從B點到C點，擺球動能減小，機械能減小C.擺球在擺動過程中所經(jīng)各點的機械能均相等D.擺球在B點的機械能最大，在A、C兩點的機械能最小C123456789解析從A→B的過程中，金屬小球的質(zhì)量不變、高度減小、速度增大，所以重力勢能減小，動能增大，在B點時動能最大、重力勢能最小；在此過程中重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，不計空氣阻力，機械能守恒，故A錯誤。從B→C的過程中，金屬小球的質(zhì)量不變、高度增大、速度減小，重力勢能增大，動能減小，在C點動能最小、重力勢能最大；在此過程中動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，機械能守恒，故B錯誤。不計空氣阻力，小球會在AC間來回擺動，總機械能守恒，故C正確、D錯誤。123456789答案解析7.(2016·煙臺)如圖所示是跳水運動員跳板跳水時的情景，跳板跳水運動有起跳、騰空、落水幾個階段，若不計空氣阻力，從騰空到落水的過程中(

)A.動能增加，機械能增加B.重力勢能減小，機械能減少C.動能先減小后增大，機械能不變D.重力勢能先減少后增大，機械能不變C123456789解析運動員上升過程中質(zhì)量不變，速度減小，動能減小，高度增大，重力勢能增大，達到最高點動能為零；在下降的過程中，質(zhì)量不變，速度增大，高度減小，動能增大，重力勢能減小；在整個過程中，若不計空氣阻力，機械能是守恒的，機械能不變。123456789答案解析視角五機械能守恒8.(2016·長春)如圖所示，分析小球從A點自由擺動到C點的過程，不考慮空氣阻力，以下說法正確的是(

)A.小球從A點擺動到B點的過程中動能轉(zhuǎn)化為重力勢能B.小球擺動到最低點B時動能為零C.小球擺動到C時重力勢能最小D.小球在整個過程中的機械能守恒D123456789解析小球從A點擺動到B點的過程中，質(zhì)量不變，高度減小，所以重力勢能減小；速度增大，所以動能增大；此過程中重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，故選項A錯誤。小球擺動到最低點時速度最大，所以動能最大，故選項B錯誤。小球擺動到C點時，高度最大，所以重力勢能最大，故選項C錯誤。不考慮空氣阻力，小球往復擺動過程中動能和重力勢能相互轉(zhuǎn)化，但總能量(機械能)保持不變，也就是機械能守恒，故選項D正確。123456789答案解析9.(2015·廣州)小球在沒有空氣阻力的情況下，沿無摩擦軌道運動。(1)如圖1所示，小球從A點靜止釋放，小球到達C點時速度是否為零？____。圖1是解析小球從A點靜止釋放，由于不計空氣阻力和摩擦，沒有機械能的損失，所以小球到達C點時速度是0。123456789答案解析(2)將軌道BC段改為水平，如圖2所示，小球仍從A點靜止釋放，小球經(jīng)過M點時的機械能大于、小于還是等于其在A點的機械能？_____。以小球經(jīng)過M點時為計時起點，大致畫出小球在MN段運動的速度－時間圖線。等于圖2解析據(jù)題目可知，由于不計空氣阻力和摩擦，機械能是守恒的，所以小球經(jīng)過M點時的機械能是等于其在A點的機械能；由于不計空氣阻力和摩擦力，小球原來是運動的，所以小球在MN段做勻速直線運動，如右圖。123456789答案見右圖知識回顧自主梳理夯實基礎(chǔ)機械功專題二1.做功的兩個必要因素：作用在物體上的力；物體在力的方向上通過的距離。2.功的單位：焦耳(簡稱“焦”)；1焦＝

?！っ住?.功的公式：W＝

。4.科學上規(guī)定：功等于作用在物體上的力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積。Fs15.做功的實質(zhì)：做功的實質(zhì)就是能量轉(zhuǎn)化的過程，通過做功的形式將一種能量轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。6.物體做了多少功，就有多少

發(fā)生了轉(zhuǎn)化。能與功的單位一樣，都是

。能量焦耳123答案解析命題設(shè)計解決問題提升考能視角一理解功的概念1.(2016·泰州)據(jù)如圖所示的幾個情景，下列說法正確的是(

)A.女孩搬起一個箱子，女孩對箱子做了功B.司機費了很大的力也未能推動汽車，但司機對汽車做了功C.吊車吊著貨物水平移動一段距離，吊車對貨物做了功D.足球被踢出后在草地上滾動的過程中，運動員對足球做了功A123解析女孩搬起一個箱子，女孩對箱子有力的作用，且沿力的方向運動了一段距離，所以女孩對箱子做了功，故A正確；司機費了很大的力也未能推動汽車，雖然有力但沒有距離，所以司機對汽車沒有做功，故B錯誤；吊車吊著貨物水平移動一段距離，吊車對貨物有向上的力，但向上并沒有移動距離，所以吊車對貨物沒有做功，故C錯誤；足球被踢出后在草地上能繼續(xù)滾動是由于慣性，此過程中運動員對足球不再做功，故D錯誤。答案解析視角二應用功的公式進行簡單的計算2.(2016·攀枝花)小強騎著電動自行車以5m/s的速度在水平路面上沿直線勻速行駛了200s，假設(shè)在此過程中電動自行車的牽引力為300N，求：(1)電動自行車行駛的路程是多少米？答：電動自行車行駛的路程是1000米；123答案解析(2)牽引力做的功是多少焦耳？解牽引力做的功：W＝Fs＝300N×1000m＝3×105J。答：牽引力做的功是3×105J。123視角三做功伴隨能量的轉(zhuǎn)化(或轉(zhuǎn)移)3.如圖所示是一個傳送帶，A、B輪轉(zhuǎn)動帶動物體C向右上方勻速運動，物體C沒有在皮帶上發(fā)生滑動，皮帶與輪之間不打滑，物體C的重力勢能不斷增加，這是因為(

)A.重力做功的緣故B.支持力做功的緣故C.摩擦力做功的緣故D.動能轉(zhuǎn)化為勢能的緣故123C答案解析解析貨物隨傳送帶一起勻速斜向上運動，受到重力、支持力和摩擦力的作用。如圖所示，重力方向豎直向下，支持力垂直于傳送帶向上，因為物體C向右上方勻速運動，所以重力和支持力都不做功。物體運動方向與摩擦力方向一致，所以摩擦力對物體做功。物體C的重力勢能不斷增加，但物體做勻速運動，所以物體的動能不變，沒有將動能轉(zhuǎn)化為物體的重力勢能。123專題三功率知識回顧自主梳理夯實基礎(chǔ)1.功率的概念：單位時間內(nèi)做的功。2.功率的物理意義：用來描述

，也可反映能量轉(zhuǎn)化的快慢。3.功率的單位：瓦特(W)，千瓦，焦/秒；1瓦＝

焦/秒。1物體做功快慢命題設(shè)計解決問題提升考能答案解析視角一功率的概念1.(2015·深圳)甲機械比乙機械的功率大，表示兩機械在工作時(

)A.甲做功多 B.甲更省力C.甲做功快 D.甲用時少解析功率是表示物體做功快慢的物理量，功率大的做功快。C12342.(2014·玉林)一個大人和一個小孩分別將5塊完全相同的磚運到二樓，如圖所示，這個過程中，下列說法正確的是(

)A.大人對磚做的功比小孩對磚做的功多B.大人對磚做的功比小孩對磚做的功少C.大人對磚做功的功率一定比小孩對磚做功的功率大D.大人對磚做功的功率一定比小孩對磚做功的功率小C1234答案解析視角二應用功率公式進行簡單的計算3.(2016·西寧)西寧湟水河河道改造工程中，裝載機5s內(nèi)將一塊重2000N的石塊勻速舉高3m，裝載機的舉力對石塊做功為________J，舉力做功的功率為_________W。6×1031.2×1031234視角三從能量的轉(zhuǎn)化來說明功率4.(2014·廣州)如圖，用大小相等的拉力F，分別沿斜面和水平面拉木箱，拉力方向和運動方向始終一致，運動時間tab＞tcd，運動距離sab＝scd，比較兩種情況下拉力所做的功和功率(

)A.ab段做功較多B.ab段與cd段的功一樣多C.ab段功率較大D.ab段與cd段的功率一樣大B1234答案解析解析因為F1＝F2，sab＝scd，由W＝Fs可知，拉力所做的功相同，故A錯誤，B正確；返回1234熱點聚焦返回熱點考向一影響動能、勢能的因素提示在分析動能和勢能大小的變化時，需要抓住影響動能、勢能的因素的變化，從質(zhì)量、速度、高度等角度進行分析，得出正確的結(jié)論。答案解析例1

(2016·巴中)直升飛機在空中勻速下降的過程中(忽略燃油的變化)，關(guān)于直升飛機的動能和重力勢能的變化情況描述正確的是(

)A.動能減小，重力勢能減小B.動能不變，重力勢能增大C.動能不變，重力勢能減小D.動能增大，重力勢能不變C解析直升機在勻速下降的過程中，質(zhì)量不變，速度不變，故其動能不變；高度減小，故其重力勢能減小。熱點考向二提示動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，在沒有受到摩擦阻力的作用時，機械能的總量守恒。例2

(2016·海南)運動員站在地面用力豎直下拋乒乓球，球碰地后會彈跳到高于原拋球的位置。下列有關(guān)說法中正確的是(

)A.球開始下落時動能為零B.球彈跳到原拋球位置時仍具有動能C.球離地后的上升過程中勢能轉(zhuǎn)化為動能D.球在整個運動過程中機械能增加

機械能的轉(zhuǎn)化與守恒答案解析B解析由于乒乓球不是自由下落，是運動員用力向下拋的，所以球在開始下落時的速度不是零，動能不是零，故A錯誤；據(jù)題目可知，球碰地后會彈跳到高于原拋球的位置，所以當乒乓球反彈至原位置時仍是運動的，即此時仍有動能，故B正確；球離地后的上升過程中，質(zhì)量不變，速度變小，動能變小，同時高度增加，勢能增大，所以是將動能轉(zhuǎn)化為勢能的過程，故C錯誤；球在整個運動過程中，會與空氣、地面摩擦，故會損失掉一部分機械能，機械能減少，故D錯誤。熱點考向三功率意義的理解提示功率描述物體做功的快慢，其大小是由完成的功和所用的時間共同決定的，與其他無關(guān)。例3

(2015·安順)舉重是我國的優(yōu)勢體育項目。一位身高170cm的運動員和一位身高160cm的運動員，在挺舉項目中用相同時間，把同樣重的杠鈴舉起，如圖所示。如果他們對杠鈴所做的功分別為W1和W2，功率分別為P1和P2，則下列關(guān)系式中正確的是(

)A.W1＝W2，P1＝P2 B.W1＞W(wǎng)2，P1＝P2C.W1＞W(wǎng)2，P1＞P2 D.W1＜W2，P1＜P2答案解析C學科素養(yǎng)提升16轉(zhuǎn)換法在科學探究中的應用提示所謂“轉(zhuǎn)換法”，主要是指在保證效果相同的前提下，將不可見、不易見的現(xiàn)象轉(zhuǎn)換成可見、易見的現(xiàn)象；將陌生、復雜的問題轉(zhuǎn)換成熟悉、簡單的問題；將難以測量或測準的物理量轉(zhuǎn)換為能夠測量或測準的物理量的方法。初中科學在研究概念規(guī)律和實驗中多處應用了這種方法。典例(2016·