2025年中考物理臨考解題技法速練-專題13 功和機(jī)械能（方法與技巧）（解析版）

專題13功和機(jī)械能一．物體克服阻力做功是什么含義？【方法技巧】若物體在運(yùn)動(dòng)方向上受到一個(gè)與此方向相反的力F的作用，我們通常說(shuō)物體克服阻力F做了功。比如:物體在豎直向上運(yùn)動(dòng)h的過(guò)程中，物體克服重力做功，功的大小為W=Gh；再如：物體在水平方向上向前運(yùn)動(dòng)s，物體克服摩擦力做功，功的大小為W=fs。【溫馨提醒】：克服重力做功（W=Gh）與克服阻力（摩擦力）做功（W=fs）是常見(jiàn)的功的表達(dá)方式?！镜淅饰觥?.在《向左走，向右走》的漫畫(huà)中，男孩提著重15N的小提琴水平向左勻速走了100m，女孩用5N的水平拉力拉箱子向右勻速走了100m，他們中，對(duì)物體沒(méi)有做功的是______（選填“男孩”或“女孩”），其理由：______?！敬鸢浮?/p>

男孩

沒(méi)有在力的方向上移動(dòng)一段距離【解析】[1][2]做功的要求是在力的方向上移動(dòng)一段距離，女孩的拉著箱子在力的方向上移動(dòng)了一段距離，所以女孩對(duì)物體做了功，男孩提著重15N的小提琴水平向左勻速走，力的方向向上，運(yùn)動(dòng)的方向水平，力的方向與運(yùn)動(dòng)方向垂直，不做功。2.如圖所示，懸掛在細(xì)線下的小球從A點(diǎn)由靜止釋放，O為最低點(diǎn).不計(jì)空氣阻力，若在B點(diǎn)繩子突然斷裂，關(guān)于小球的下列說(shuō)法中正確的是（）A．小球所受的繩子拉力是由于小球發(fā)生彈性形變產(chǎn)生的B．小球向右擺動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)，受到重力、繩子拉力和水平向右的動(dòng)力C．小球B點(diǎn)后的運(yùn)動(dòng)軌跡最符合實(shí)際的是bD．在小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，只存在動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化【答案】D【解析】A．小球所受的繩子拉力是由于繩子發(fā)生彈性形變產(chǎn)生的，故A錯(cuò)誤；B．小球向右擺動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)，受到重力、繩子拉力，沒(méi)有受水平向右的動(dòng)力，故B錯(cuò)誤；C．小球B點(diǎn)后，小球只受重力的作用，同時(shí)有一個(gè)斜向上的速度，之后會(huì)做斜上拋運(yùn)動(dòng)，但最高點(diǎn)到不了與A向平的點(diǎn)，故小球的運(yùn)動(dòng)軌跡最符合實(shí)際的是c，故C錯(cuò)誤；D．由于不計(jì)空氣阻力，小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能是守恒的，該運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球不存在彈性勢(shì)能的影響，所以只存在動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，故D正確。故選D。如何判斷物體做功？

【方法技巧】判斷力是否對(duì)物體做功的關(guān)鍵要看是否滿足做功的兩個(gè)必要因素，兩者缺一不可。重點(diǎn)抓住力作用在物體上是否有“成效”。

不做功的三種情況：①有力無(wú)距離（物體受力沒(méi)有移動(dòng)），如搬石頭未搬動(dòng)，推箱子未推動(dòng)。②有距離無(wú)力（物體憑慣性運(yùn)動(dòng)），如物體在光滑平面上自由滑動(dòng)，足球踢一腳后的運(yùn)動(dòng)。③力和距離的方向垂直（物體沿力方向沒(méi)有通過(guò)距離），如起重機(jī)吊起貨物在空中沿水平方向移動(dòng)，拉力不做功。

【典例剖析】如圖所示的四種情景中，人對(duì)物體做功的是（）A．背著書(shū)包水平行走 B．用力搬起箱子C．用力推石頭沒(méi)有推動(dòng) D．舉著杠鈴原地不動(dòng)【答案】B【解析】A．中學(xué)生背著書(shū)包水平行走，人給書(shū)包一個(gè)向上的力，但書(shū)包向上沒(méi)有移動(dòng)距離，則人對(duì)書(shū)包沒(méi)有做功，故A不符合題意；B．用力搬起箱子，人給箱子一個(gè)向上的力，箱子向上移動(dòng)了距離，所以人對(duì)箱子做了功，故B符合題意；C．用力推石頭沒(méi)有推動(dòng)，人給石頭一個(gè)力的作用，石頭沒(méi)有在力的方向上通過(guò)一定的距離，所以人推石頭沒(méi)有做功，故C不符合題意；D．運(yùn)動(dòng)員舉著杠鈴原地不動(dòng)，運(yùn)動(dòng)員給杠鈴一個(gè)向上的力，但杠鈴向上沒(méi)有移動(dòng)距離，則運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴沒(méi)有做功，故D不符合題意。故選B。三．如何正確計(jì)算功的大小？【方法技巧】利用W=Fs計(jì)算功時(shí)，首先要明確題中求的是什么力對(duì)物體做功；其次要注意s應(yīng)和F相對(duì)應(yīng)，s必須是物體在力F的方向上通過(guò)的距離，千萬(wàn)不能“張冠李戴”。如：某人用50N的水平推力推動(dòng)重100N的箱子在平地上前進(jìn)10m，則人的推力對(duì)箱子的做的功為W=Fs=50N×10m=500J重力對(duì)物體做的功為W=Gh=100N×0m=0J【溫馨提醒】：①F與s的方向應(yīng)在同一直線上(初中要求)，比如一個(gè)人提著一重物G，從山腳順著一之字形的山路爬到山頂，此時(shí)人克服重力做功所移動(dòng)的距離并不是山路的長(zhǎng)，而是從山腳到山頂?shù)母?；②做功的多少，由W=Fs決定，而與物體的運(yùn)動(dòng)形式無(wú)關(guān)?！镜淅饰觥咳鐖D甲，粗細(xì)均勻的木棒AO放置在水平地面上，小明用100N豎直向上的力將木棒A端舉過(guò)頭頂，此時(shí)木棒A端距地面的高度為2m，已知OA＝10m，B為木棒的中點(diǎn)，木棒在O點(diǎn)受到的摩擦阻力忽略不計(jì)。求；（1）木棒的重力；（2）如圖乙，小明緩慢向O點(diǎn)移動(dòng)，直至將木棒的中點(diǎn)B位置舉過(guò)頭頂。此過(guò)程中克服木棒重力做的功。【答案】（1）200N；（2）200J【解析】解：（1）由幾何關(guān)系得，小明用100N豎直向上的力將木棒A端舉過(guò)頭頂時(shí)，動(dòng)力臂為OC，阻力臂為，由杠桿平衡條件得則（2）由幾何關(guān)系得，小明緩慢向O點(diǎn)移動(dòng)，直至將木棒的中點(diǎn)B位置舉過(guò)頭頂?shù)倪^(guò)程中，木棒的中心升高的高度為此過(guò)程中克服木棒重力做的功答：（1）木棒的重力為200N；（2）小明緩慢向O點(diǎn)移動(dòng)，直至將木棒的中點(diǎn)B位置舉過(guò)頭頂，此過(guò)程中克服木棒重力做的功為200J。

四．如何正確理解功率？【疑難詮釋】（1）功率與功是兩個(gè)不同的物理量，“功”表示做功的“多少”，而“功率”則表示做功的“快慢”，“多少”與“快慢”的意義不一樣。只有在做功時(shí)間相同時(shí)，做功多的就做功快。否則，做功多，不一定做功就快，即“功率”不一定就大。也就是說(shuō):功率與功和時(shí)間兩個(gè)因素有關(guān)。（2）功率的公式是指在t時(shí)間內(nèi)的平均功率，而不是某一時(shí)刻的瞬時(shí)功率；當(dāng)物體在力F作用下，沿力的方向以速度v勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由W=Fs及，可得由P=Fv可知，功率一定時(shí)，機(jī)械的牽引力和速度成反比。要使?fàn)恳Υ?，就要減速。這就是汽車在上坡時(shí)為什么要減速以獲得較大的牽引力?！镜淅饰觥?．如圖所示，物體A在水平拉力F的作用下，沿水平面以0.4m/s的速度運(yùn)動(dòng)了2s，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為5N，此過(guò)程中，物體A運(yùn)動(dòng)的距離是______m，拉力F做功為_(kāi)_____J，拉力F的功率是______W?！敬鸢浮?/p>

0.8

8

4【解析】[1]物體A運(yùn)動(dòng)的距離是[2]彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)即為拉力的大小，F(xiàn)=5N，動(dòng)滑輪上有2股繩，所以繩自由端移動(dòng)的距離是所以拉力F做功為[3]拉力F的功率是2．小明為了把水平地面上重為200N的木箱移到1m高的平臺(tái)上，搭建了長(zhǎng)為2m斜面。如圖所示，現(xiàn)對(duì)木箱施加平行于斜面的大小為120N的拉力，將其由底端以0.2m/s的速度勻速拉到頂端，在此過(guò)程中拉力的功率為_(kāi)_____W，摩擦力大小為_(kāi)_____N。【答案】

24

20【解析】[1]此過(guò)程中拉力的功率為[2]拉力所做的有用功拉力所做的總功所做的額外功摩擦力大小為五．如何判斷機(jī)械能的變化？【方法技巧】由于機(jī)械能=動(dòng)能+勢(shì)能，判斷機(jī)械能的大小變化時(shí)，要根據(jù)動(dòng)能、勢(shì)能各自的影響因素進(jìn)行分析。如在高空同一高度勻速飛行的飛機(jī)，拋出救災(zāi)物資后，盡管其速度、飛行高度不變，但飛機(jī)的總質(zhì)量減小，其動(dòng)能、勢(shì)能和機(jī)械能都要減小?！镜淅饰觥肯铝姓f(shuō)法中，正確的是（）A．做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化或者轉(zhuǎn)移的過(guò)程B．人類使用機(jī)械的目的就是為了省力，從而實(shí)現(xiàn)省功C．通過(guò)提高使用機(jī)械功率的辦法，就可以提高其機(jī)械效率D．使用任何機(jī)械都不可避免地要做額外功，所以機(jī)械效率總是小于100%【答案】AD【解析】A．鉆木取火，通過(guò)做功將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化，原來(lái)靜止的小球被運(yùn)動(dòng)的小球撞擊而運(yùn)動(dòng)，通過(guò)做功使能量發(fā)生了轉(zhuǎn)移，所以做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化或者轉(zhuǎn)移的過(guò)程，故A正確；B．人類使用機(jī)械的目的有時(shí)是為了省力，有時(shí)是為了省距離，但使用任何機(jī)械都不能省功，故B錯(cuò)誤；C．功率與機(jī)械效率之間沒(méi)有必然的聯(lián)系，所以提高機(jī)械功率，機(jī)械效率也不一定會(huì)提高，故C錯(cuò)誤；D．有用功與總功的比值叫機(jī)械效率，而額外功是總功的一部分，由于要克服機(jī)械自重、克服摩擦等原因，使用任何機(jī)械都不可避免地要做額外功，所以機(jī)械效率總是小于100%，故D正確。故選AD。六．如何判斷機(jī)械能守恒？【方法技巧】判斷機(jī)械能是否守恒的關(guān)鍵是看，在動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程中是否有機(jī)械能損失。如果沒(méi)有機(jī)械能與其它形式的能之間的轉(zhuǎn)化，即沒(méi)有空氣阻力和摩擦等原因造成的機(jī)械能損失，機(jī)械能的總量是保持不變的。如果存在空氣阻力和摩擦等，機(jī)械能的總量減小?！緶剀疤嵝选浚侯}中如果有“在光滑斜面上滑動(dòng)”則“光滑”表示沒(méi)有能量損失——機(jī)械能守恒；“斜面上勻速下滑”表示有能量損失——機(jī)械能不守恒?！镜淅饰觥啃∶靼岩粋€(gè)鐵鎖用繩子懸掛起來(lái)，將鐵鎖拉到自己的鼻子附近，穩(wěn)定后松手，鐵鎖向前擺去，若不計(jì)空氣阻力，則下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）A．鐵鎖從開(kāi)始出發(fā)到第一次達(dá)到最低點(diǎn)的過(guò)程中，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能B．當(dāng)鐵鎖擺到左側(cè)最高點(diǎn)的瞬間，繩子斷開(kāi)，鐵鎖將沿豎直方向下落C．鐵鎖來(lái)回?cái)[動(dòng)過(guò)程中，繩子對(duì)鐵鎖的拉力不做功D．小明說(shuō)“它打不著我”，因?yàn)殍F鎖在擺動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒【答案】A【解析】A．出發(fā)到最低點(diǎn)的過(guò)程，位置降低，速度增大，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，故A錯(cuò)誤，A符合題意；B．左側(cè)最高點(diǎn)，速度為零，繩子斷開(kāi)在重力作用下，沿豎直方向下落，故B正確，B不符合題意；C．鐵鎖在拉力方向沒(méi)有運(yùn)動(dòng)距離，不做功，故C正確，C不符合題意；D．因?yàn)椴挥?jì)空氣阻力，機(jī)械能受力，所以回到釋放位置時(shí)速度為零，打不到小明，故D正確，D不符合題意。故選A。什么是功的原理？【疑難詮釋】使用機(jī)械時(shí)，人們所做的功，都不會(huì)少于直接用手所做的功，也就是使用任何機(jī)械都不省功。

在理想情況下，使用機(jī)械所做的功等于不使用機(jī)械所做的功。

在實(shí)際情況中，使用機(jī)械所做的功大于不使用機(jī)械所做的功?！緶剀疤嵝选浚何覀冏鲱}遇到的多是理想機(jī)械（忽略摩擦和機(jī)械自重），使用理想機(jī)械做的功等于直接用手提重物所做的功：Fs=Gh。在實(shí)際情況下，F(xiàn)s＞Gh?！镜淅饰觥?．下列說(shuō)法中，正確的是（）A．做功多的機(jī)械功率一定大B．功率小的機(jī)械做功一定慢C．功率大的機(jī)械一定省力D．功率大的機(jī)械做功效率一定高【答案】B【解析】AB．功率是表示做功快慢的物理量，功率大的機(jī)械做功一定快，功率小的機(jī)械做功一定慢，功率與做功多少和時(shí)間都有關(guān)系，不知道做功時(shí)間，無(wú)法確定功率的大小，故A錯(cuò)誤，B正確；C．功率是表示做功快慢的物理量，功率的大小與是否省力沒(méi)有直接關(guān)系，故C錯(cuò)誤；D．功率是單位時(shí)間內(nèi)做功的多少，是表示做功快慢的物理量。由公式功率的大小與做功多少和所用時(shí)間都有關(guān)系，機(jī)械效率，是有用功與總