第十讲 功与机械能

1、第一部分第一部分 考点研究考点研究第十讲第十讲 功和机械能功和机械能知识精讲知识精讲考点清单考点清单图说物理图说物理重难点突破重难点突破实验突破实验突破考点清单考点清单功和功和机械能机械能功功功率功率动能和势能动能和势能机械能及其转化机械能及其转化能量能量动能动能势能势能功功定义：通常而言，如果一个定义：通常而言，如果一个_作用在物作用在物体上，物体在这个体上，物体在这个_，就说这个力对物体做了功就说这个力对物体做了功.做功的两个必要因素：一个是做功的两个必要因素：一个是_；另一个是；另一个是_.不做功的几种情况：在力的方向上没有移动距不做功的几种情况：在力的方向上没有移动距 离离:如用力搬一

2、块大石头而没搬动如用力搬一块大石头而没搬动.在移动方向在移动方向上物体没有受到力的作用上物体没有受到力的作用:如提着滑板在水平路如提着滑板在水平路面上前行面上前行.功的计算功的计算常考的功常考的功力力力的方向上发生了移动力的方向上发生了移动作用在物体作用在物体物体在力的方向上移物体在力的方向上移上的力上的力动了距离动了距离功功的的计计算算力学中，功等于力与物体在力的方向上移动力学中，功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积的距离的乘积.计算公式：计算公式：_，F 表示力，表示力，s 表示沿表示沿力的方向移动的距离，力的方向移动的距离，W 表示功表示功.单位：在国际单位制中，力的单位是牛，距单

3、位：在国际单位制中，力的单位是牛，距离的单位是米，功的单位离的单位是米，功的单位_，简称，简称_，符号是，符号是_.常考的功：将地面上的物理课本捡起放到桌子常考的功：将地面上的物理课本捡起放到桌子上，人对课本做的功约为上，人对课本做的功约为2J；从地上拿起一个；从地上拿起一个鸡蛋，缓缓举过头顶大约做功鸡蛋，缓缓举过头顶大约做功1 J.W=Fs焦耳焦耳焦焦J功功率率定义：定义：_与与_之比叫做功率之比叫做功率.是表示是表示 _的物理量的物理量.它在数值上等于它在数值上等于 _内所做的功内所做的功.计算公式：计算公式：P _（W 表示某个力做的功，表示某个力做的功，t 表示做这些功所用的时间，表示

4、做这些功所用的时间，P 表示这个力做表示这个力做功的功率）；功的功率）；P _（v 为物体在为物体在F 作用下作用下运动的平均速度）运动的平均速度）.数百千瓦数百千瓦.功功做功所用时间做功所用时间11做功快慢做功快慢12单位时间单位时间WtFv单位及换算单位及换算常考的功率常考的功率1314单位及换算：在国际单位制中，功的单位是焦单位及换算：在国际单位制中，功的单位是焦耳，时间的单位是秒，则功率的单位是耳，时间的单位是秒，则功率的单位是 _,简称简称 _，符号是，符号是 _，常用单位，常用单位 _，1 kW= _W.常考的功率：中学生跳绳的功率约为常考的功率：中学生跳绳的功率约为60 W；优；

5、优秀运动员短时间运动的功率约一千瓦；小轿车秀运动员短时间运动的功率约一千瓦；小轿车的功率为数十千瓦至数百千瓦的功率为数十千瓦至数百千瓦.瓦特瓦特瓦瓦1819W千瓦千瓦1 000功功率率151716动动能能和和势势能能动能动能势能势能能量：物体能够对外做功，我们就说这能量：物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能个物体具有能量，简称能.能量的单位是能量的单位是 _.一个物体能够做的功越多，表一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大示这个物体的能量越大.焦耳焦耳20动能动能定义：物体由于定义：物体由于 _而具有的能而具有的能,叫叫做动能做动能.一切运动的物体都具有动能一切运动的物体

6、都具有动能.影响因素：质量相同的物体，影响因素：质量相同的物体， _越大，它的动能越大；运动速度相同的越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，物体， _越大，它的动能也越大越大，它的动能也越大.运动运动运动速度运动速度质量质量212322势势能能重力势能和弹性势能是常见的两种势能重力势能和弹性势能是常见的两种势能.重力重力势能势能弹性弹性势能势能在地球表面附近，物体由于在地球表面附近，物体由于 _所具有的能，叫做重力势能所具有的能，叫做重力势能.影响因素：物体的影响因素：物体的 _越大，越大， _越高，它具有的重力势能越高，它具有的重力势能就越大就越大.物体由于物体由于 _而具有的而具有的能，

7、叫做弹性势能能，叫做弹性势能.影响因素：物体的弹性形变越大，影响因素：物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就它具有的弹性势能就 _.高度高度质量质量位置位置发生弹性形变发生弹性形变越大越大2625242827机机械械能能及及其其转转化化机械能：动能、重力势能和弹性势能统称机械能：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能为机械能.动能和势能可以相互动能和势能可以相互 _.机械能及其转化机械能及其转化机械能守恒：如果只有动能和势能相互转机械能守恒：如果只有动能和势能相互转化化,尽管动能、势能的大小会变化，但机尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和械能的总和 _，或者说，机械，或者说，机械能是守恒的

8、能是守恒的.转化转化保持不变保持不变3529机机械械能能及及其其转转化化蹦床运动员从高处落下，在与蹦床面将要蹦床运动员从高处落下，在与蹦床面将要接触时，具有一定的动能，与蹦床面接触接触时，具有一定的动能，与蹦床面接触后，床面发生弹性形变，运动员后，床面发生弹性形变，运动员 _的转化成蹦床的的转化成蹦床的 _.滚摆滚摆下降时，它的重力势能越来越小，动能越下降时，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为来越大，重力势能转化为 _.滚摆上滚摆上升时，它的动能越来越小，重力势能越来升时，它的动能越来越小，重力势能越来越大，越大， _转化为转化为 _.重力势能重力势能弹性势能弹性势能动能动能动

9、能动能重力势能重力势能3031323334图说物理图说物理不做功不做功不做功不做功重力势重力势弹性势能弹性势能不守恒不守恒有空气阻力做功有空气阻力做功势势动动不变不变减小减小1211重难点突破重难点突破1. 功、功率的计算功、功率的计算考情分析：考情分析：此命题点大多在计算题中出现，常此命题点大多在计算题中出现，常结合滑轮组（大多计算功率）、小汽车（大多结合滑轮组（大多计算功率）、小汽车（大多计算功），一般结合生活中的情景命题，题目计算功），一般结合生活中的情景命题，题目中一般为中一般为3小问，综合考查力学知识小问，综合考查力学知识.【方法指导】【方法指导】对功、功率的计算总结如下表：对功、功

10、率的计算总结如下表：tWtWtW例例1 （2014扬州扬州）“4.18”前夕，公共自行车出前夕，公共自行车出现在扬州城市道路旁，极大地方便了市民生活现在扬州城市道路旁，极大地方便了市民生活.小常租借了一辆自行车，在小常租借了一辆自行车，在 10 s 内行驶了内行驶了40 m，骑车时受到的平均阻力是骑车时受到的平均阻力是 20 N.这段时间内，他这段时间内，他克服阻力做的功为克服阻力做的功为_J，平均功率为，平均功率为 _W.80080【解析】【解析】克服阻力做功克服阻力做功W = fs = 20 N40 m = 800 J；平均功率平均功率W80s10J800 tWP2. 动能、势能及其相互转

11、化动能、势能及其相互转化考情分析：考情分析：此命题点大多在选择题中考查，常此命题点大多在选择题中考查，常以生活情景为背景，结合运动过程考查动能和以生活情景为背景，结合运动过程考查动能和重力势能的变化情况，从而判断机械能的变化重力势能的变化情况，从而判断机械能的变化.【方法指导】【方法指导】机械能之间转化的判断：机械能之间转化的判断：例例2 如图所示，在空中以相同速度水平匀速直线如图所示，在空中以相同速度水平匀速直线飞行的加油机、受油机，在加油的过程中，下列飞行的加油机、受油机，在加油的过程中，下列说法正确的是说法正确的是 （ ） 例例2题图题图A. 加油机动能减小，重力势能减小，机械能减小加油

12、机动能减小，重力势能减小，机械能减小B. 受油机动能不变，重力势能不变，机械能不变受油机动能不变，重力势能不变，机械能不变C. 加油机动能减小，重力势能不变，机械能减小加油机动能减小，重力势能不变，机械能减小D. 受油机动能减小，重力势能增大，机械能增大受油机动能减小，重力势能增大，机械能增大A【解析】【解析】加油机在加油过程中质量减小，速加油机在加油过程中质量减小，速度和高度不变，所以加油机动能减小，重力度和高度不变，所以加油机动能减小，重力势能减小，导致机械能减小，所以势能减小，导致机械能减小，所以 A 选项正选项正确；而受油机则恰好相反，质量增加，动能确；而受油机则恰好相反，质量增加，动

13、能增大，重力势能变大，机械能增大增大，重力势能变大，机械能增大.故选故选 A.实验突破实验突破实验一实验一 探究影响动能大小的因素探究影响动能大小的因素（2014年年3次次，2013年年2次次，2012年年1次次） 1. 小球从同一高度滑下（小球从同一高度滑下（或落下或落下）的原因（）的原因（控制控制小球在水平面上的起始速度相同小球在水平面上的起始速度相同）（2014年年2次，次，2012年年1次）次）2. 使用同一个小球的原因（使用同一个小球的原因（控制小球质量相同控制小球质量相同）（2013年年1次）次）3. 验证猜想，设计实验步骤，总结实验结论验证猜想，设计实验步骤，总结实验结论（201

14、3年年1次）次）4. 设计实验的表格设计实验的表格（2012年年1次）次）5. 分析实验数据分析实验数据（2014年年3次，次，2013年年2次）次）6. 科学探究方法科学探究方法（1） 转换法：将小球的动能转换为木块被推转换法：将小球的动能转换为木块被推动距离的远近动距离的远近.（2） 控制变量法：探究动能与速度的关系时，控制变量法：探究动能与速度的关系时，控制小球的质量相同；探究动能与质量的关系控制小球的质量相同；探究动能与质量的关系时，控制小球的速度相同时，控制小球的速度相同.（2014年年2次，次，2013年年1次，次，2012年年1次）次）实验结论：实验结论：动能大小与物体的质量和速

15、度动能大小与物体的质量和速度的关系：质量相同时，速度越大，动能越的关系：质量相同时，速度越大，动能越大；速度相同时，质量越大，动能越大大；速度相同时，质量越大，动能越大例例1 （2014兰州兰州）如图所示是如图所示是“探究物体动探究物体动能的大小与哪些因素有关能的大小与哪些因素有关”的实验装置：的实验装置： 例例1题图题图（ 1 ） 该 实 验 利 用 了 转 换 法 ， 通 过 观 察） 该 实 验 利 用 了 转 换 法 ， 通 过 观 察_来判断来判断_（选填（选填“小球小球”或或“木块木块”）动能的大小；）动能的大小；（2）让同一小球从斜面的不同高度由静止滚下，）让同一小球从斜面的不同

16、高度由静止滚下，推动木块做功，目的是为了探究动能的大小与推动木块做功，目的是为了探究动能的大小与_的关系；的关系；（3）换用质量不同的小球，使它们从斜面的）换用质量不同的小球，使它们从斜面的_（选填（选填“相同相同”或或“不同不同”）高度由静止）高度由静止滚下，推动木块做功，目的是为了探究动能的滚下，推动木块做功，目的是为了探究动能的大小与大小与_的关系的关系.木块移动的距离木块移动的距离小球小球速度速度相同相同质量质量【解析】【解析】此题重在运用了两种科学的探究方法：此题重在运用了两种科学的探究方法：控制变量法和转换法控制变量法和转换法.通过对比实验，控制好不变通过对比实验，控制好不变量，改

17、变探究量，来进行对比实验，不同的小球量，改变探究量，来进行对比实验，不同的小球从相同高度滚下可使小球在水平面的初始速度相从相同高度滚下可使小球在水平面的初始速度相同，来探究动能与质量的关系同，来探究动能与质量的关系.同一小球从不同高同一小球从不同高度滚下，来使小球在水平面的初始速度不同，但度滚下，来使小球在水平面的初始速度不同，但保持质量相同，从而探究动能与速度的关系保持质量相同，从而探究动能与速度的关系.动能动能大小可以通过木块移动的距离长短来表示，应利大小可以通过木块移动的距离长短来表示，应利用控制变量的思想归纳结论用控制变量的思想归纳结论.（1）小球从斜面上滚到底端的过程中，小球）小球从

18、斜面上滚到底端的过程中，小球的的_转化成转化成_；（ 2 ） 小 球 碰 到 木 块 后 ， 由 于 受 到） 小 球 碰 到 木 块 后 ， 由 于 受 到_的作用，最终会停止，在此过的作用，最终会停止，在此过程中小球和木块的动能转化为程中小球和木块的动能转化为_能；能；（3）若水平面绝对光滑，小球将做）若水平面绝对光滑，小球将做_运动，运动，_（选填（选填“能能”或或“不能不能”）达到）达到探究目的探究目的.重力势能重力势能动能动能阻力（摩擦力）阻力（摩擦力）内内匀速直线匀速直线不能不能【解析】【解析】（1）小球从顶端到达底端的过程中，）小球从顶端到达底端的过程中，质量不变，速度增大，故动

19、能增大，而高度减质量不变，速度增大，故动能增大，而高度减小，故重力势能减小，因此是将重力势能转化小，故重力势能减小，因此是将重力势能转化为动能；（为动能；（2）小球碰到木块后，小球和木块）小球碰到木块后，小球和木块受到阻力的作用，阻力做功，小球和木块的动受到阻力的作用，阻力做功，小球和木块的动能转化为内能；（能转化为内能；（3）若水平面绝对光滑，小）若水平面绝对光滑，小球和木块碰撞后在水平方向上不受力的作用，球和木块碰撞后在水平方向上不受力的作用，会做匀速直线运动，而不能停下来，从而就无会做匀速直线运动，而不能停下来，从而就无法判断动能的影响因素法判断动能的影响因素.1.（2014大连大连）在

20、探究）在探究“物体的动能与质量和物体的动能与质量和速度是否有关速度是否有关”实验中，小明先探究实验中，小明先探究“物体的物体的动能与质量是否有关动能与质量是否有关”，所用的器材有：一个，所用的器材有：一个用长木板搭成的斜面；三个质量不同的实心铁用长木板搭成的斜面；三个质量不同的实心铁球；一个木块球；一个木块.各器材的组装示意图如图所示各器材的组装示意图如图所示. （1）每次实验时，都要将铁球从斜面）每次实验时，都要将铁球从斜面的的_由静止释放，其目的由静止释放，其目的是是 .（2）铁球动能的大小是通过）铁球动能的大小是通过 来间接反映的来间接反映的.（3）该实验在操作时很难做到的）该实验在操作

21、时很难做到的是是 .同一高度同一高度控制小球滑到水平表面的速度相控制小球滑到水平表面的速度相同同木块移动的距离木块移动的距离 铁球撞击木块时，使木块沿水平方向做直铁球撞击木块时，使木块沿水平方向做直线运动线运动（4）某同学对小明的实验方案进行改进：不用）某同学对小明的实验方案进行改进：不用木块，在木块的位置上固定一个面积较大的挡木块，在木块的位置上固定一个面积较大的挡板，在挡板前面贴上足够厚的长方体橡皮泥，板，在挡板前面贴上足够厚的长方体橡皮泥，如图所示，每次实验后都要换上另一块相同的如图所示，每次实验后都要换上另一块相同的橡皮泥橡皮泥.此外，还需要对小明的方案进行怎样相此外，还需要对小明的方

22、案进行怎样相应的调整？应的调整？ _ _ .（如果需要，可增加其他器材）（如果需要，可增加其他器材） 换成三个体积完全相同，但质量不同的换成三个体积完全相同，但质量不同的其他金属球其他金属球【解析解析】（】（1）探究动能的大小与质量的关系，）探究动能的大小与质量的关系，要采用控制变量法，控制速度相同、质量不同要采用控制变量法，控制速度相同、质量不同.让质量不同的实心铁球从同一斜面的同一高度让质量不同的实心铁球从同一斜面的同一高度由静止下滑，目的就是使到达水平面速度相同；由静止下滑，目的就是使到达水平面速度相同；（2）这里采用转换法，木块运动越远，球做功）这里采用转换法，木块运动越远，球做功越多

23、，小球的动能越大越多，小球的动能越大 （3）实验在难点是铁球滑下后，铁球滑行的）实验在难点是铁球滑下后，铁球滑行的路线可能不和木板长边，有可能撞不到木块或路线可能不和木板长边，有可能撞不到木块或撞击木块后，木块不沿直线运动，不能比较出撞击木块后，木块不沿直线运动，不能比较出木块滑动的距离的远近；（木块滑动的距离的远近；（4）该同学对实验）该同学对实验进行改进，通过小球撞击橡皮泥的形变程度比进行改进，通过小球撞击橡皮泥的形变程度比较动能的大小，所以要换成三个体积完全相同，较动能的大小，所以要换成三个体积完全相同，但质量不同的其他金属球进行实验但质量不同的其他金属球进行实验实验二实验二 探究影响重

24、力势能大小的因探究影响重力势能大小的因素素 （2014年年3次次，2012年年1次次） 1.转换法的应用（转换法的应用（通过观察物体落下时沙地通过观察物体落下时沙地或海绵的凹陷程度或海绵的凹陷程度）（2014年年1次）次）2.控制变量法的应用控制变量法的应用（1）探究重力势能的大小与质量的关系，）探究重力势能的大小与质量的关系，控制高度相同，让不同质量的小球从同一高控制高度相同，让不同质量的小球从同一高度落下度落下.（2012年年1次）次）（2）探究重力势能的大小与高度的关系，控制）探究重力势能的大小与高度的关系，控制小球的质量不变，释放小球时，使小球由静止小球的质量不变，释放小球时，使小球由静止下落，用同一个小球从不同高度落下下落，用同一个小球从不同高度落下. （2012年年1次）次）3.使小球由静止下落使小球由静止下落（2014年年2次，次，2012年年1次）次）实验结论：实验结论：在高度相同时，质量越大的物体具在高度相同时，质量越大的物体具有的重力势能越大；在质量相同时，所处的高有