第16讲 功与功率、机械能

第16讲功和功率、机械能第二部分物质科学(一)知识结构引导思维，图形记忆考点梳理分类讲练，高效全面热点聚焦以例求法，举一反三内容索引知识结构返回返回考点梳理返回知识回顾自主梳理夯实基础机械能专题一1.动能：物体由于运动而具有的能。影响动能的因素：质量和速度。物体的质量越大，动能

；速度越大，动能也

。2.重力势能：物体由于被举高而具有的能。影响重力势能的因素：质量和高度。物体的质量越大，位置越高，具有的重力势能

。越大越大越大3.弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的势能。影响弹性势能的因素：物体的形变程度。物体的弹性形变程度越大，弹性势能就

。4.动能和势能的转化：如果没有摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能总量保持不变。因为存在摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能的总量会减少。减少的机械能转化为摩擦产生的热能。(举例)(1)滚摆：①滚摆从最高点开始往下运动时，始点处

能最大，

能为“0”。动越大势②开始向下运动中，

能开始转换为

能，动能渐趋增大，势能渐趋减小，机械能总和不变；到达最下端时，此刻

能最大。③反方向的转换，滚摆不断上升过程中，

能转换为

能，势能渐趋增大，动能渐趋减小，到达了一个新的最高点时，

能最大，

能为“0”。(2)单摆：将摆锤拉高一定的高度后放手。摆锤在向下摆动的过程中________转化为

；在摆锤摆过中点后向上摆动的过程中

转化为

。势动动动势势动重力动能动能重力势能势能5.机械能守恒的含义：在只有重力或弹力对物体做功的条件下(或者不受其他外力的作用下)，物体的动能和势能(包括重力势能和弹性势能)发生相互转化，但

的总量保持不变。这个规律叫做机械能守恒定律。机械能123456命题设计解决问题提升考能视角一识别动能、重力势能、弹性势能1.(2014·株洲)在小球从O点由静止开始沿x轴竖直下落的过程中，小球某种形式的能量E随下落高度x变化的图象如图所示。若不计空气阻力，那么这种能量是(

)A.重力势能

B.动能

C.机械能

D.内能答案解析解析如图，横坐标代表的是能量，纵坐标代表的是物体下降的高度。物体下落时质量保持不变，高度降低，重力势能减小，不计空气阻力，小球下降时，重力势能全部转化为动能，动能增大，机械能的总量不变。B789答案解析视角二动能大小跟质量、速度的定性关系；重力势能大小跟质量、举高高度的定性关系2.(2016·大连)一个小石块从空中的某一高度，由静止开始竖直下落，若不计空气阻力，从小石块开始下落，到刚落到地面的过程中，小石块的重力势能Ep随着时间的变化图象可能是(

)CA.B.C.D.123456789解析若不计空气阻力，从小石块开始下落，到刚落地的过程中，石块做加速运动，石块在相同时间内下降的高度越来越大，石块所处的高度减小得越来越快，石块的重力势能Ep减小得越来越快，符合这一规律的只有C图，而D图是石块的重力势能Ep随时间减小得越来越慢。1234567893.(2016·邵阳)如图，我国空中加油机正在给歼10战斗机加油。加油过程中，若战斗机的高度和速度不变，则战斗机的(

)A.动能增加，势能减小，机械能不变B.动能不变，势能不变，机械能不变C.动能减小，势能不变，机械能减小D.动能增加，势能增加，机械能增加解析战斗机的速度不变，质量不断增大，动能增大；高度不变，质量不断增大，重力势能增大；机械能＝动能＋势能，动能增大，势能增大，所以机械能增大。D答案解析123456789答案解析视角三弹性势能大小跟弹性形变的定性关系4.(2016·温州)将一支内有弹簧的圆珠笔向下按压(如图)，放手后笔会向上弹起一定高度。下列关于该过程中能量变化的叙述，其中正确的是(

)A.向下按笔的过程中，弹簧的弹性势能减小B.向下按笔的过程中，笔的重力势能增大C.笔向上弹起的过程中，笔的重力势能增大D.笔向上弹起的过程中，弹簧的弹性势能增大C123456789解析向下按笔的过程中，弹簧的弹性形变程度变大，故其具有的弹性势能变大，故A错误；由于重力势能与质量、高度有关，所以向下按笔的过程中，笔的高度减小，故其重力势能减小，故B错误；笔向上弹起的过程中，笔的质量不变，高度增加，故笔的重力势能增大，故C正确；笔向上弹起的过程中，弹簧形变程度变小，所以其弹性势能变小，故D错误。123456789答案解析5.(2014·杭州)用手将一重为G的铁球缓慢放在一弹簧上，放手后，铁球从A位置开始向下运动，到达B位置速度达到最大，到达C位置小球的速度变为零。已知AC间的高度差为h，则从A位置到C位置铁球的重力做功是____；在此过程中弹簧的弹性势能增加量为____。B位置到C位置的过程中铁球所受的重力______(选填“大于”、“小于”或“等于”)弹簧所施加的弹力。(整个过程中不计能量损耗)GhGh小于123456789解析(1)利用功的公式W＝Fs，得到铁球从A位置到C位置铁球的重力做功是W＝Gh；(2)功是能量转化的量度，从A位置到C位置铁球的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能，所以弹簧的弹性势能增加量为Gh；(3)小球在B位置速度达到最大，而到C位置小球的速度变为零，这个过程小球向下做减速运动，所以向上的弹力大于重力。123456789答案解析视角四动能和势能的相互转化6.(2016·泰州)如图所示，将摆球从A点静止释放，摆球在A、C两点间来回摆动，B为最低点，不计空气阻力，下列说法正确的是(

)A.从A点到B点，摆球动能增大，机械能增大B.从B点到C点，摆球动能减小，机械能减小C.摆球在摆动过程中所经各点的机械能均相等D.摆球在B点的机械能最大，在A、C两点的机械能最小C123456789解析从A→B的过程中，金属小球的质量不变、高度减小、速度增大，所以重力势能减小，动能增大，在B点时动能最大、重力势能最小；在此过程中重力势能转化为动能，不计空气阻力，机械能守恒，故A错误。从B→C的过程中，金属小球的质量不变、高度增大、速度减小，重力势能增大，动能减小，在C点动能最小、重力势能最大；在此过程中动能转化为重力势能，机械能守恒，故B错误。不计空气阻力，小球会在AC间来回摆动，总机械能守恒，故C正确、D错误。123456789答案解析7.(2016·烟台)如图所示是跳水运动员跳板跳水时的情景，跳板跳水运动有起跳、腾空、落水几个阶段，若不计空气阻力，从腾空到落水的过程中(

)A.动能增加，机械能增加B.重力势能减小，机械能减少C.动能先减小后增大，机械能不变D.重力势能先减少后增大，机械能不变C123456789解析运动员上升过程中质量不变，速度减小，动能减小，高度增大，重力势能增大，达到最高点动能为零；在下降的过程中，质量不变，速度增大，高度减小，动能增大，重力势能减小；在整个过程中，若不计空气阻力，机械能是守恒的，机械能不变。123456789答案解析视角五机械能守恒8.(2016·长春)如图所示，分析小球从A点自由摆动到C点的过程，不考虑空气阻力，以下说法正确的是(

)A.小球从A点摆动到B点的过程中动能转化为重力势能B.小球摆动到最低点B时动能为零C.小球摆动到C时重力势能最小D.小球在整个过程中的机械能守恒D123456789解析小球从A点摆动到B点的过程中，质量不变，高度减小，所以重力势能减小；速度增大，所以动能增大；此过程中重力势能转化为动能，故选项A错误。小球摆动到最低点时速度最大，所以动能最大，故选项B错误。小球摆动到C点时，高度最大，所以重力势能最大，故选项C错误。不考虑空气阻力，小球往复摆动过程中动能和重力势能相互转化，但总能量(机械能)保持不变，也就是机械能守恒，故选项D正确。123456789答案解析9.(2015·广州)小球在没有空气阻力的情况下，沿无摩擦轨道运动。(1)如图1所示，小球从A点静止释放，小球到达C点时速度是否为零？____。图1是解析小球从A点静止释放，由于不计空气阻力和摩擦，没有机械能的损失，所以小球到达C点时速度是0。123456789答案解析(2)将轨道BC段改为水平，如图2所示，小球仍从A点静止释放，小球经过M点时的机械能大于、小于还是等于其在A点的机械能？_____。以小球经过M点时为计时起点，大致画出小球在MN段运动的速度－时间图线。等于图2解析据题目可知，由于不计空气阻力和摩擦，机械能是守恒的，所以小球经过M点时的机械能是等于其在A点的机械能；由于不计空气阻力和摩擦力，小球原来是运动的，所以小球在MN段做匀速直线运动，如右图。123456789答案见右图知识回顾自主梳理夯实基础机械功专题二1.做功的两个必要因素：作用在物体上的力；物体在力的方向上通过的距离。2.功的单位：焦耳(简称“焦”)；1焦＝

牛·米。3.功的公式：W＝

。4.科学上规定：功等于作用在物体上的力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。Fs15.做功的实质：做功的实质就是能量转化的过程，通过做功的形式将一种能量转化为其他形式的能量。6.物体做了多少功，就有多少

发生了转化。能与功的单位一样，都是

。能量焦耳123答案解析命题设计解决问题提升考能视角一理解功的概念1.(2016·泰州)据如图所示的几个情景，下列说法正确的是(

)A.女孩搬起一个箱子，女孩对箱子做了功B.司机费了很大的力也未能推动汽车，但司机对汽车做了功C.吊车吊着货物水平移动一段距离，吊车对货物做了功D.足球被踢出后在草地上滚动的过程中，运动员对足球做了功A123解析女孩搬起一个箱子，女孩对箱子有力的作用，且沿力的方向运动了一段距离，所以女孩对箱子做了功，故A正确；司机费了很大的力也未能推动汽车，虽然有力但没有距离，所以司机对汽车没有做功，故B错误；吊车吊着货物水平移动一段距离，吊车对货物有向上的力，但向上并没有移动距离，所以吊车对货物没有做功，故C错误；足球被踢出后在草地上能继续滚动是由于惯性，此过程中运动员对足球不再做功，故D错误。答案解析视角二应用功的公式进行简单的计算2.(2016·攀枝花)小强骑着电动自行车以5m/s的速度在水平路面上沿直线匀速行驶了200s，假设在此过程中电动自行车的牵引力为300N，求：(1)电动自行车行驶的路程是多少米？答：电动自行车行驶的路程是1000米；123答案解析(2)牵引力做的功是多少焦耳？解牵引力做的功：W＝Fs＝300N×1000m＝3×105J。答：牵引力做的功是3×105J。123视角三做功伴随能量的转化(或转移)3.如图所示是一个传送带，A、B轮转动带动物体C向右上方匀速运动，物体C没有在皮带上发生滑动，皮带与轮之间不打滑，物体C的重力势能不断增加，这是因为(

)A.重力做功的缘故B.支持力做功的缘故C.摩擦力做功的缘故D.动能转化为势能的缘故123C答案解析解析货物随传送带一起匀速斜向上运动，受到重力、支持力和摩擦力的作用。如图所示，重力方向竖直向下，支持力垂直于传送带向上，因为物体C向右上方匀速运动，所以重力和支持力都不做功。物体运动方向与摩擦力方向一致，所以摩擦力对物体做功。物体C的重力势能不断增加，但物体做匀速运动，所以物体的动能不变，没有将动能转化为物体的重力势能。123专题三功率知识回顾自主梳理夯实基础1.功率的概念：单位时间内做的功。2.功率的物理意义：用来描述

，也可反映能量转化的快慢。3.功率的单位：瓦特(W)，千瓦，焦/秒；1瓦＝

焦/秒。1物体做功快慢命题设计解决问题提升考能答案解析视角一功率的概念1.(2015·深圳)甲机械比乙机械的功率大，表示两机械在工作时(

)A.甲做功多 B.甲更省力C.甲做功快 D.甲用时少解析功率是表示物体做功快慢的物理量，功率大的做功快。C12342.(2014·玉林)一个大人和一个小孩分别将5块完全相同的砖运到二楼，如图所示，这个过程中，下列说法正确的是(

)A.大人对砖做的功比小孩对砖做的功多B.大人对砖做的功比小孩对砖做的功少C.大人对砖做功的功率一定比小孩对砖做功的功率大D.大人对砖做功的功率一定比小孩对砖做功的功率小C1234答案解析视角二应用功率公式进行简单的计算3.(2016·西宁)西宁湟水河河道改造工程中，装载机5s内将一块重2000N的石块匀速举高3m，装载机的举力对石块做功为________J，举力做功的功率为_________W。6×1031.2×1031234视角三从能量的转化来说明功率4.(2014·广州)如图，用大小相等的拉力F，分别沿斜面和水平面拉木箱，拉力方向和运动方向始终一致，运动时间tab＞tcd，运动距离sab＝scd，比较两种情况下拉力所做的功和功率(

)A.ab段做功较多B.ab段与cd段的功一样多C.ab段功率较大D.ab段与cd段的功率一样大B1234答案解析解析因为F1＝F2，sab＝scd，由W＝Fs可知，拉力所做的功相同，故A错误，B正确；返回1234热点聚焦返回热点考向一影响动能、势能的因素提示在分析动能和势能大小的变化时，需要抓住影响动能、势能的因素的变化，从质量、速度、高度等角度进行分析，得出正确的结论。答案解析例1

(2016·巴中)直升飞机在空中匀速下降的过程中(忽略燃油的变化)，关于直升飞机的动能和重力势能的变化情况描述正确的是(

)A.动能减小，重力势能减小B.动能不变，重力势能增大C.动能不变，重力势能减小D.动能增大，重力势能不变C解析直升机在匀速下降的过程中，质量不变，速度不变，故其动能不变；高度减小，故其重力势能减小。热点考向二提示动能和势能可以相互转化，在没有受到摩擦阻力的作用时，机械能的总量守恒。例2

(2016·海南)运动员站在地面用力竖直下抛乒乓球，球碰地后会弹跳到高于原抛球的位置。下列有关说法中正确的是(

)A.球开始下落时动能为零B.球弹跳到原抛球位置时仍具有动能C.球离地后的上升过程中势能转化为动能D.球在整个运动过程中机械能增加

机械能的转化与守恒答案解析B解析由于乒乓球不是自由下落，是运动员用力向下抛的，所以球在开始下落时的速度不是零，动能不是零，故A错误；据题目可知，球碰地后会弹跳到高于原抛球的位置，所以当乒乓球反弹至原位置时仍是运动的，即此时仍有动能，故B正确；球离地后的上升过程中，质量不变，速度变小，动能变小，同时高度增加，势能增大，所以是将动能转化为势能的过程，故C错误；球在整个运动过程中，会与空气、地面摩擦，故会损失掉一部分机械能，机械能减少，故D错误。热点考向三功率意义的理解提示功率描述物体做功的快慢，其大小是由完成的功和所用的时间共同决定的，与其他无关。例3

(2015·安顺)举重是我国的优势体育项目。一位身高170cm的运动员和一位身高160cm的运动员，在挺举项目中用相同时间，把同样重的杠铃举起，如图所示。如果他们对杠铃所做的功分别为W1和W2，功率分别为P1和P2，则下列关系式中正确的是(

)A.W1＝W2，P1＝P2 B.W1＞W2，P1＝P2C.W1＞W2，P1＞P2 D.W1＜W2，P1＜P2答案解析C学科素养提升16转换法在科学探究中的应用提示所谓“转换法”，主要是指在保证效果相同的前提下，将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象；将陌生、复杂的问题转换成熟悉、简单的问题；将难以测量或测准的物理量转换为能够测量或测准的物理量的方法。初中科学在研究概念规律和实验中多处应用了这种方法。典例(2016·