2023年山西省中考物理一轮复习 -第十讲：功和机械能

第十章：功和机械能本章知识点、考点思维导图中考大纲要求1.理解机械功和功率。用生活中的实例说明机械功和功率的含义。2.知道动能、势能和机械能。通过实验，了解动能和势能的相互转化。3.举例说明机械能和其他形式能量的相互转化。【山西中考考情】年份考察知识点题型/分值2022重力势能的影响因素选择题/0.75机械能影响因素实验与探究/3功率的计算分析与计算/32021动能、重力势能及其转化综合应用/1功的计算分析与计算/22020弹性势能与机械能实验与探究/3重力势能的影响因素选择题/0.75机械能的转化选择题/0.752019动能、重力势能及其转化选择题/1.5功的计算综合应用/12018机械能的转化选择题/1功的计算综合应用/12017机械能的变化阅读与简答/1机械能的转化及影响因素实验与探究/3功的计算分析与计算/1§10.1功【知识点讲解】【知识点补充笔记】1.定义:在物理学中，把和在的乘积叫做功。2.做功的两个必要因素：一是有作用在物体上，二是物体在移动一段距离。3.计算公式：4.单位：焦(J)，1J=1N·m。5.不做功的三种情况：（即静止）、（由于惯性）、垂直无功。【考点链接题型讲解与练习】【例题1】如图所示，一款新型无人驾驶电动汽车，总质量为1.5×103kg，在性能测试中，沿平直的公路匀速行驶，行驶过程中汽车受到的阻力为总重力的0.1倍，（g取10N/kg）求：(1)汽车匀速行驶的速度；(2)汽车受到的牵引力；(3)此过程中汽车牵引力所做的功。【例题2】一物体在水平拉力F的作用下，沿力的方向以0.2m/s的速度匀速运动了4s，拉力F大小为5N，4s内拉力F做的功为（）A．1J B．3J C．2J D．4J【练习1】下列情形中，物体做功的是（）A.用100N的力提一块石头，没提动B.举重运动员举着质量为150kg的杠铃稳稳地停在头顶上空C.用3N的力拉着一辆玩具车在操场上前行了10mD.用50N的力提着一包菜，在平直的公路上前行了100m【练习2】如图为一些生活中常见的情景，对于这些情景，下列说法中正确的是（）。A.人用力推箱子但没有推动，人对箱子的推力做了功；B.起重机吊着货箱匀速竖直上升的过程中，起重机对货箱的拉力做了功；C.小学生沿平直道路骑车行进的过程中，地面对车的支持力做了功；D.踢出去的足球在空中飞行的过程中，人脚对足球的作用力做了功【解题方法与思路】§10.2功率1.定义:单位时间内所做的功叫做功率。2.物理意义：表示物体做功的物理量。3.计算公式：。另一个公式：。4.单位：瓦(W)、千瓦(KW)1KW=1000W。【考点链接题型讲解与练习】【解题方法与思路】【例题1】随着科技的发展，无人驾驶汽车已进入人们的生活。无人驾驶汽车通过车载激光雷达摄像头等传感器实现自动驾驶。一质量为1.2t的无人驾驶汽车，静止时四个轮子与地面的总接触面积为0.12m2，在平直道路上以36km/h的速度匀速行驶，受到的牵引力大小为4×103N。某时刻车头上的激光雷达向正前方的固定障碍物发射一束激光信号，经3×10-7s激光雷达接收到障碍物反射回的信号（该时间内汽车行驶的距离忽略不计）。已知光速为3×108m/s，g取10N/kg。求该汽车。(1)静止时对水平地面的压强大小；(2)此刻车头到障碍物的距离；(3)以36km/h的速度匀速行驶时牵引力的功率。【例题2】参加今年邵阳市初中毕业学业考试的王小鹏同学听到考试预备铃响了，考室还在四楼呀!一口气从一楼跑到四楼考室，所用时间为30秒。他上楼过程克服自身重力做功的功率最接近（）A．1.5W B．15W C．150W D．1500W【例题3】关于功和功率的比较，正确的是（）A.只要做功足够快，做功就一定多B．只要做的功多，做功的功率就一定大C．只要是功的单位与时间的单位的比组成的单位，都是功率的单位D.功反映的是物体的做功快慢，功率反映的是物体做功的多少【练习1】下列关于功、功率、机械效率的说法正确的是（）。A．做功越多的机械，功率越大

B．做功越多的机械，机械效率越高C．功率越大的机械，机械效率越高

D．做功越快的机械，功率越大【练习2】如图所示的四种情景中，属于重力势能转化为动能的是（）。A．拉弓将箭射出；B．跳水空中下落；C．骑自行车冲向坡顶； D．跳伞匀速下落【例题3】爸爸给小林买了一部电动平衡车。小林从家骑该电动平衡车以12km/h的速度匀速行驶，用15min到达了市民广场。小林的质量为40kg，g取10N/kg，求：（1）小林家到市民广场的距离是多少？（2）小林在市民广场水平路面上骑行时，车对地面的压强是多少？（3）若骑行平衡车时所受阻力为人和车总重的0.1倍，则小林在市民广场中以最高速度骑行时，平衡车动力的功率是多少？平衡车参数材质镁合金高弹性车架净重10kg（含电池组）最高车速18km/h充电时间约4小时轮胎个数2轮胎总触地面积5cm2§10.3动能【知识点讲解】【知识点补充笔记】1.物质由于运动而具有的能叫做，一切运动的物体都具有。2.动能的大小跟和有关：速度相同，物体的质量越大，动能就越大；质量相同，物体的速度越大，动能就越大。3.验证影响动能的因素的实验：【考点链接题型讲解与练习】【解题方法与思路】【例题1】炎热的夏天，一辆正在喷洒消毒液的汽车匀速行驶在水平公路上，汽车的动能，惯性（变大、变小或不变）。【例题2】如图是探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验。实验中，让同一铜球从斜面的不同高度由静止释放，撞击同一木块，下列说法正确的是（）A．该实验探究的是物体动能大小与高度的关系 B．该实验探究的是物体动能大小与质量的关系 C．该实验中，物体的动能是指木块B的动能 该实验结论可以解释为什么对机动车限速【练习1】（2019湖南娄底）如图是探究“物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图，其中，mA=mB＜mC，hA=hC＞hB。（1）实验中，探究的动能是指_____（填序号）

A．小球在斜面上的动能

B．小球撞击木块时的动能

C．小球撞击木块后的动能

D．木块被小球撞击的动能

（2）使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下，是为了研究动能大小与_____的关系。

（3）在做了探究“物体动能大小与哪些因素有关”的实验后，有些同学对“质量不同的小球从同一光滑斜面问一高度由静止开始滚下，刚到达底部时的速度大小相等”有疑感，小明设计了如图所示的实验：让质量不同的小球A、C同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下，观察和比较两球相对运动情况，若C球相对于A球_____（选填“运动”或“静止”），就可以说明任一时刻两球的速度大小相等。表面毛巾棉布木板摩擦力最大较大最小小车运动距离最近较远最远（4）完成实验后，同学们还联想到以前学习牛顿第一定律时，也用到了斜面：让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，在三个不同的表面上能滑行的距离不同（如上表），小车在这三个表面上滑行的过程中克服摩擦力做功_____（选填“相等”或“不相等”）【练习2】如图所示为“探究物体动能跟哪些因素有关”的装置示意图。(1)原理：运动的钢球A碰上木块B后，能将B撞出一段距离s。在同样的水平面上，B被撞得越远，A对B做的功就越多，A的动能就越大，通过B被撞的远近来反映物体A动能大小的方法在物理学中属于____（选填“控制变量法”或“转换法”）。(2)步骤：①让同一钢球A分别从不同高度由静止开始滚下，高度h越高，钢球运动到水平面时速度越______，木块B被撞得越远；②改变钢球的质量，让不同的钢球从___（选填“同一”或“不同”）高度由静止开始滚下，质量越大的钢球将木块B撞得越远。(3)结论：通过多次实验表明，质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大：运动速度相同的物体，质量越大，它的动能________。§10.4重力势能【知识点讲解】【知识点补充笔记】1.重力势能：物体由于被举高而具有的能叫做。重力势能的大小与和被举高的有关，高度相同，物体的质量越大，重力势能就越大；质量相同，物体被举得越高，重力势能越大。2.弹性势能：物体由于而具有的能叫做弹性势能。弹性形变越大，物体的弹性势能越大。3.验证影响重力势能因素的实验：【考点链接题型讲解与练习】【解题方法与思路】【例题1】小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时，提出如下猜想：

猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关

猜想二：物体的重力势能与物体所在高度有关

为了验证上述猜想，他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验：如图所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把铁块从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌腿进入沙子的深度。

按上述方案进行实验，其实验数据如下表所示。实验

序号铁块质量

m/g铁块距桌面高度

H/cm桌腿进入沙子

的深度h/cm①20201.9②20302.9③20403.8④30202.9⑤40204.1（1）实验中通过比较______来判断物体重力势能的大小；

（2）为了验证猜想一，需选择表中______（填实验序号）三组数据进行分析；

（3）分析表中①②③的实验数据，可得出的结论是：______。【例题2】高空抛物被称为“悬在城市上空的痛”，会给社会带来很大的危害。关于高空物体的下落过程，下列分析正确的是（）。A.只受重力作用 B.动能越来越大C.重力势能全部转化为动能 D.机械能总量保持不变【练习1】小杰背着书包回家，在水平路面上行走100m用时100s，乘坐电梯从1楼到21楼用时30s，以下符合实际的是（）。A．电梯对小杰做功约3.6×103J；B．小杰乘坐电梯上升时，对书包不做功；C．电梯对小杰做功的功率约1200W；D．小杰在水平路面行走时，重力做功的功率约600W【练习2】2019年10月27日7时35分，临沂国际马拉松赛鸣枪开赛。本次赛事使用无人机（如图）进行了航拍，无人机匀速下降的过程中（）。A．失去了惯性 B．重力不做功 C．动能减小 D．机械能减小§10.5机械能及其转化【知识点讲解】【知识点补充笔记】1.定义：动能和势能之和称为。2.规律：物体的动能和势能可以相互转化，如果存在阻力，转化过程中机械能不断减小，反之机械能总量不变，即机械能守恒。【考点链接题型讲解与练习】【解题方法与思路】【例题1】2020年5月5日，长征五号B运载火箭首飞任务取得圆满成功（如图所示），实现空间站阶段飞行任务首战告捷，拉开我国载人航天工程“第三步”任务序幕。火箭在加速升空时，动能，重力势能（两空均选填“变大”、“变小”或“不变”，忽略燃料质量的损耗）；“柔性充气式货物返回舱试验舱”本质是带有“充气热盾”的飞船，膨胀起来的充气外壳能把飞船进入大气层的动能转化为能，从而减小飞船速度，保护飞船不受损害。【例题2】2019年1月，全国第二届青年运动会滑雪比赛在我省大同进行。下图是赛场上滑雪运动员正在加速下滑时的情景，此过程中运动员（）A．重力势能增加B．动能保持不变C．相对地面是运动的D．运动状态保持不变【练习1】如图所示，过山车是一项惊险刺激的游戏项目，下列关于过山车的机械能说法正确的是（）A．刚开始过山车匀速被拉升时，机械能不变 B．过山车向下俯冲时，重力势能转化为动能 C．通过环形轨道最高点时，重力势能最大，动能为0 D．过山车在运行过程中机械能守恒【练习2】会荡秋千的人，不用别人帮助，就能把秋荡得很高。做法是：当人从高处向下摆时，身体由直立变为下蹲，此过程降低重心高度，将更多的重为势能转化为______能；而从最低点向上摆时，用力将身体由下蹲变为直立，此过程克服身体重力做功，增加了______能。如此循环往复，机械能越积越多，秋千就越荡越高。【权威真题再现】【2022.山西.15】六一儿童节前夕，小明妹妹所在的幼儿园将要举办“亲子滑草”比赛，比赛须知如图所示.为了赢得比赛，他们全家进行了讨论.小明认为：高度一定，越陡的坡用时应越短，要选择最陡的坡；妈妈认为：体重越大，滑行用时越少，应让体重最大的爸爸和妹妹参加.请你选择小明或小明妈妈的观点设计一个实验进行探究，为优化参赛方案提供建议.（1）实验器材：.（2）实验步骤：.（3）实验结论：.【2022.山西.5】.2022年北京冬奥会，山西运动员苏翊鸣在男子单板滑雪大跳台比赛中夺得金牌.如图所示，是他在比赛中的情景.下列对他加速下滑过程分析正确的是（）A.运动状态始终保持不变 B.相对于地面他是静止的 C.高度下降重力势能减小 D.受到惯性作用持续下滑【2022.山西.23】频闪拍摄是研究物体运动的最好方式之一.如图所示，是小亮用相机每隔0.5s曝光一次，拍摄的汽车在平直公路上行驶时的频闪照片.拍摄过程中汽车的总质量约为1.6t，所受阻力约为车重的0.3倍.搜集汽车信息得知车身长3m，静止时车轮与地面的总接触面积为0.16m2，g取10N/kg.求：（1）汽车静止时对水平地面的压强.拍摄过程中汽车的输出功率.【2021.山西.22】2021年5月15日，"祝融号"火星车在火星上留下了属于中国的第一道印记，如图甲所示。发射前，火星车在水平地面上进行测试时，受到的摩擦力为200N，其速度v与时间t的关系图象如图乙所示。火星车的质量为240kg，车轮与地面接触的总面积约为0.2m2(空气阻力忽略不计，取10N/kg)求：火星车做匀速直线运动时，牵引力做的功。【2020.山西.5】为强化消防救援能力，战士们每天都要进行刻苦训练。如图所示，是战士爬杆训练的场景，战士在匀速直线向上爬升的过程中（）A．他的重力势能会逐渐减小 B．他受到的摩擦力方向向下 C．他的机械能总和保持不变 D．他受到的摩擦力与重力是一对平衡力【2020.山西.22】我国乒乓球制造企业已经研制生产出了无缝乒乓球。据厂家宣传，与有缝乒乓球相比无缝乒乓球弹性更强。小明选择同一厂家生产的材料、大小相同的有缝和无缝乒乓球各一个，在同一个台面上，探究其弹性的强弱。实验数据记录如下表。由静止释放高度h1/cm有缝乒乓球弹起高度h2/cm无缝乒乓球弹起高度h3/cm201213301920402326503132（1）当释放高度相同时，可根据比较两种乒乓球的弹性。对比两组实验数据，可知（选填“有缝”或“无缝”）乒乓球弹性更强。（2）请根据无缝乒乓球的实验数据，在如图的坐标系中描点作出图象。分析图象可以得出结论：。【2019.山西.4】2019年1月，全国第二届青年运动会滑雪比赛在我省大同进行。如图是赛场上滑雪运动员正在加速下滑时的情景，此过程中运动员（）A．重力势能增加 B．动能保持不变 C．相对地面是运动的 D．运动状态保持不变【2019.山西.17】小明利用“3D”打印机，打印出和自己大小一样的“自己”模型，但质量只有自己的1/10，这个模型的密度是小明密度的。小明把模型从一楼搬到二楼教室克服模型重力做功J。【2018.山西.8】冰壶是冬奥会比赛项目之一．如图所示，冰壶比赛正在进行．在冰壶运动的过程中，下列分析正确的是()A.冰壶对冰面的压力与受到的重力是一对平衡力B.冰壶离开手后继续向前滑行，是由于冰壶具有惯性C.冰壶减速滑行的过程中，动能大小不变D.冰壶滑行过程中，受到滑动摩擦力的方向与滑行方向相同【2018.山西.25】每天都会有许多全国各地的人民群众，来到天安门广场观看升国旗仪式．天安门广场上的国旗，每天都会准时同太阳一起升起，25000次零失误．这是护卫国旗的战士们，一天一个两万步，两年一个新长征的训练缔造的奇迹．天安门广场上的国旗总重为175N，升旗时(如图)，国旗上升高度为30