第十一章功和机械能(复习总结)(帮课堂)(原卷版+解析)

课时11.5第十一章功和机械能复习总结（帮课堂）（原卷版）【学习目标】1.理解：功的概念；功率的概念；影响物体动能大小的因素；影响物体重力势能大小的因素；2.会：分析力是否对物体做功；利用功解释生活中常见现象；利用功率解释生活中常见现象；分析动能和势能之间的转化过程；利用机械能分析生活中常见动能与势能之间的转化；3.掌握：功的简单计算；进行功率的简单计算。4.了解：生活中常见功率值；能量和动能的概念；影响弹性势能大小的因素；机械能守恒定律；5.知道：什么是重力势能和弹性势能；机械能概念。【知识导图】【专题复习】专题一：做功的判断和功的计算※专题概述（1）力学中的做功包含两个必要条件：一、作用在物体上的力；二、物体在力的方向上移动的距离。（2）分析做功时应注意以下几点：一、当物体的受力方向与运动方向不垂直时，这个力对物体做功；二、一个物体同时受几个力的作用时，有些力做了功，有些力没有做功。因此，说做功必须指明是哪个力对物体做功；三、若物体受到一个与运动方向相反的力的作用，我们通常说物体克服这个力做功。比如：物体在竖直方向上向上运动时，克服重力做功，功的大小为W=Gh；在水平方向上，物体克服摩擦力做功，功的大小W=fs。典例一关于功的概念，下列说法正确的是（）。A.只要有力作用在物体上，力就对物体做功；B.物体只要移动了距离，就有力对它做了功；C.只要有力作用在物体上，物体在力的方向上又移动了距离，则这个力就对物体做了功；D.有力作用在物体上，物体又移动了距离，这个力就一定对物体做了功典例二2012年福特女子冰壶世锦赛在加拿大莱斯布里奇举行，比赛中，选手用力把一个重约190N的冰壶水平抛出，冰壶在水平冰面上滑行10m后停下来，则冰壶在滑行过程中（）。A.选手对冰壶做了1900J的功 B.重力对冰壶做了1900J的功C.选手和重力都没有对冰壶做功 D.以上说法都不对典例三在台球比赛中，选手推动球杆撞击白球，白球发生运动后碰撞其它球，以下说法正确的是（）。A.在水平桌面滚动的球受到了重力，重力对它做了功；B.手推动球杆前进时，手对球杆做了功；C.桌面对球的支持力做了功；D.白球撞击黑球后没有静止，是因为人的手还在对白球做功典例四如图所示，斜面高为1m，长为4m，用沿斜面向上大小为75N的拉力F，将重为200N的木箱由斜面底端匀速缓慢拉到顶端，下列关于做功的判断正确的是（）。A.木箱受到的重力做功的大小为800J；B.拉力F对木箱做功的大小为300J；C.木箱受到的合力做功的大小为125J；D.木箱受到斜面的支持力做功的大小为200J专题二：功率的测量和计算※专题概述（1）注意初中阶段用公式P=Fv计算功率的条件是：物体做匀速直线运动；（2）功率的定义式，可以变形为W=Pt和，可分别用于求功和时间。在运用上述公式时，一定要注意三个物理量的对应关系，W一定是在对应的时间t内完成的功。注意：当P一定时，W与t成正比，即；当W一定时，P与t成反比，即；当t一定时，W与P成正比，。计算时要审清题目所给的条件，利用正反比关系可快速求解。典例一关于功、功率、机械效率，下列说法中正确的是（）。A．做功越快的机械，功率一定越大；B．功率越大的机械，做功一定越多；C．做功越多的机械，机械效率一定越高；D．机械效率越高，机械做功一定越快典例二双杠屈臂伸是中学生体育测试的项目之一，若一个普通中学生在1min内完成12次屈臂伸，该学生此过程中克服重力做功的平均功率最接近于（）。A．30W B．60W C．90W D．120W典例三如果你想测量自己爬楼梯做功的功率，下列物理量不需要测量的是（）。A．身体的质量 B．楼梯高度 C．楼梯的长度 D．上楼所用的时间典例四小明想利用所学的物理知识估测自己跳绳时克服重力的平均功率（不计绳重）。（1）实验需要测量的物理量：①用______（填测量器材）测量自己的质量m；②测自己平均每次跳起的高度h（人的重心上升的高度）；③用______（填测量器材）记录跳n次绳所用的______（填物理量与其对应字母）。（2）跳绳时平均功率表达式：P=______。（3）若小明的质量m=50kg，他跳绳时的重心高度随时间变化的情况如图所示，根据所给条件可估算出他每跳一次克服重力所做的功是______J，在1min内，他跳绳的个数是______个，在1min内克服重力做功的平均功率为______W。（g取10N/kg）（4）小明和小华两人想比较跳绳的平均功率（假设两人跳起的平均高度相同），则______；A．频率相同，体重大的功率大B．频率相同，跳的时间长的功率大C．体重相同，频率高的功率小D．体重相同，跳的时间长的功率大专题三：机械能※专题概述机械能动能定义物体运用运动而具有的能叫动能。一切运动的物体都具有动能（1）动能和势能统称为机械能，机械能可以和其他形式的能相互转化。一个物体可以同时具有动能和势能，而且在一定条件下，动能是势能可以相互转化。（2）机械能守恒：物体只受重力或弹力作用或虽然受其他力作用，但其他力不做功，那么在动能和势能相互转化过程中，物体的机械能守恒。影响动能大小的因素动能的大小跟物体的质量和速度有关，物体的质量越大，速度越大，物体所具有的动能越大势能弹性势能物体因发生弹性形变而具有的能叫弹性势能影响弹性势能大小的因素：材料和弹性形变程度。同一物体，其弹性形变越大，所具有的弹性势能就越大重力势能物体由于受到重力且有一定高度而具有的能叫重力势能影响重力势能大小的因素：物体的质量和所处的高度。物体的质量越大，高度越高，重力势能越大典例一2021年9月17日，中国“太空三人组”搭乘神舟12号返回地球.在返回舱进入大气层后加速下落的过程中，返回舱的（）。A．动能减小、重力势能减小 B．动能增大、重力势能增大C．动能增大、重力势能减小 D．动能不变、重力势能不变典例二在2020年11月28日第五届广西青少年科技运动会中，某中学代表队在代表柳州市参加的抛石机攻城赛程中获得亚军。在抛石机的制作和调试过程中，要研究的物理问题很多。如图所示是石头从抛出点到击中目标前在空中的运动轨迹，则在这个过程中，以下说法正确的是（）。A．石头的重力势能一直在增加 B．石头的重力势能一直在减小C．石头的重力势能先增加后减小 D．石头的重力势能先减小后增加典例三下列关于机械能守恒定律表述正确的是（）。A.长征二号运载火箭托举神舟十二号飞船从地面加速升空的过程中机械能守恒；B.人造卫星在地球同步轨道上运行过程中机械能守恒；C.过山车从轨道最高点到最低点的过程中机械能守恒；D.拉开的弓将箭射出去的过程中机械能守恒典例四如图，小明在做模拟“蹦极”的实验时，将橡皮筋一端系上小球，另一端固定在A点，B点是橡皮筋不系小球自然下垂时下端所在的位置，C点是小球从A点下落所能到达的最低点，在小球下落过程中不考虑空气阻力，以下说法正确的是（）。A.小球到达B点时受力平衡，其动能达到最大；B.从A点到C点小球的机械能守恒；C.小球在C点时受力平衡，速度为零；D.从A点到C点小球重力势能的减少量等于橡皮筋弹性势能的增加量专题四：物理方法※专题概述1.控制变量法物理学中对于多因素（多变量）问题，常常采用控制变量的方法，把多因素的问题变成多个单因素问题，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中和“探究影响重力势能大小的因素”的实验中用到了控制变量法。2.转换法物理学中对于一些不易观察到的现象或不易直接测量的物理量，通常通过一些比较直观的现象去认识或易用测量的物理量间接测量，这种研究方法叫转换法。本章中研究物体动能与质量和速度关系、研究物体的重力势能与质量和高度的关系时都应用到了转换法。典例一如图所示，壁厚不计的圆柱形容器放在水平地面上，内装有水；上端固定的细线悬挂着正方体M（不吸水）竖直浸在水中，M有的体积露出水面，此时水的深度为11cm。已知容器的底面积为200cm2、重5N，正方体M的边长为10cm、重27N从图示状态开始，将容器中的水缓慢抽出。当水面下降了5cm时。细线恰好断裂，立即停止抽水。不计细线体积和质量，下列说法中不正确的是（）。小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，选用质量不同两个钢球m和2m，分别不从同的高度h和2h由静止开始放下，观察木块被撞击后移动的距离。实验过程如图所示。（1）小明通过观察______来判断小球动能的大小，他利用的研究方法是______（选填“控制变量法”或“转换法”）；若水平面绝对光滑，本实验将______（选填“能”或“不能”）达到探究目的；（2）由甲、乙两图可得实验结论：物体的动能大小与______有关；（3）小明由乙、丙两图得出实验结论：物体的动能大小与质量有关，她的看法是否正确？______（选填“正确”或“错误”），理由是：______。典例二被举高的物体具有重力势能，小明猜想：猜想一：重力势能的大小可能与物体的高度有关；猜想二：重力势能的大小可能与物体的质量有关。为了验证猜想，小明进行了如图所示的实验，让物体下落冲击小桌，小桌的桌腿是三根钉子，并放置在沙箱的沙面上，m＜M，实验数据如表格所示。（1）他通过观察________来判断物体重力势能的大小；（2）表格中¾表示：________；（3）完成步骤①后，他应________（A/B）。A．拿起小桌和物体，整平沙面，再将小桌轻放在沙面上，再实施步骤②；B．只轻轻拿起物体，此过程中手不触碰沙箱里的小桌，再实施步骤②。步骤①②③④下落方式¾以初速v向下扔小桌下陷深度5cm10cm15cm15cm（4）关于猜想一，由相关步骤________可得结论：________不变，________。（5）关于猜想二，由相关步骤________可得结论：________不变，________。（6）小明对比步骤③④，得出结论：重力势能与物体质量无关，他的观点________（正确/错误）。典例三“十次事故九次快”说明汽车超速会带来危害，汽车“多拉快跑”更是追尾事故中的罪魁祸首，超速与超载严重危害了道路交通安全。小明通过实验探究货车超速与超载在追尾事故中的危害，用到的器材有：小车（模拟货车）、木块（模拟被追尾车辆）、砝码若干、坡度固定的斜面。将小车从如图甲所示的A处自由释放，小车在水平面上运动一段距离s0后停止，s0可视为刹车后运动的距离。将木块静置于小车右侧所在的位置B处，表明符合核载量并在限速内的货车不会对前车追尾。请回答下列问题：（1）探究货车超速的危害：如图乙所示，木块置于B处，小车由斜面顶端释放，撞击木块并与木块共同运动一段距离s1，这表明货车超速___________（选填“会”或“不会”）产生追尾的危害。本实验可用木块运动的___________反映追尾的危害程度；（2）探究货车超载的危害：如图丙所示，木块置于B处，将砝码固定在小车上，仍从A处释放小车，观察小车的运动情况。逐次增加砝码个数重复实验，发现小车在水平面上运动的距离几乎都为s0，均未与木块撞击。小明猜想：小车每次到达斜面底端时，虽其动能随___________的逐次增大而增大，但仍未追尾，原因可能是小车此时___________还不够大；（3）由（2）问中的实验看出小车超载几乎不会追尾前车，但生活中货车超载引起的追尾事故却频频发生。请你在上述实验的基础上再设计一步实验操作（木块仍置于B处），证明货车追尾前车会因超载带来危害；①操作：___________；②请你对可能产生的现象进行合理预设，并指出仅因超载造成追尾的危害程度在实验结果中是如何体现的？___________。【真题演练】一、选择题1.（2022·株洲）如图甲和乙分别表示巩立姣用力推铅球过程中的两个时刻。在由甲至乙的过程中（）。A.运动员对铅球没有做功；B.铅球运动状态没有发生变化；C.铅球的机械能逐渐增大；D.以持球的手掌为参照物铅球是静止的2.（2022·株洲）为了提高工作效率，机场工作人员经常以电动平衡车（如图甲）代步。某次工作人员骑着平衡车（其铭牌如图乙）在水平地面上以最高速度匀速直线行驶了一段距离，行驶时平衡车受到的阻力为120N，功率为额定功率，此过程中下列说法正确的是（）。A.牵引力的大小约为150N B.牵引力做功的功率约为600WC.牵引力做功的功率约为480W D.电动平衡车的效率约为80%3.（2022·日照）物理课上，喜欢动手的小明帮助老师搬运实验器材，器材所受的重力为，距离讲台的水平距离，距离讲台面的竖直高度，如图所示。小明先用的时间在M点将器材匀速竖直搬起，再匀速直线运动到达讲台的N点。小明水平移动器材时，速度大小为___________、对器材做的功为___________J。4.（2022·济南）爸爸开车带着小明行驶在高速公路上，小明看到图所示的限速标志，想起了学过的“动能”的知识，也产生了一系列有关的问题。其中最有探究价值且易于探究的是（）。A.物体的动能与物体的形状是否有关？B.物体的动能与它的速度有什么关系？C.物体的动能与它的质量和速度有什么关系？D.物体的动能与哪些因素有关？5.（2022·菏泽）2022年4月16日神舟十三号飞船返回舱在东风着陆场平安落地，标志着我国空间站关键技术验证阶段的最后一次飞行任务结束。在返回舱减速下落的过程中（）。A.动能减少，重力势能不变 B.动能不变，重力势能减少C.机械能不变 D.机械能减少6.（2022·烟台）如图所示，用绳子把一块橡皮悬挂起来把橡皮贴近自己的鼻子稳定后松手，头保持不动，橡皮向前摆去又摆回来，不会碰到鼻子。下列说法正确的是（）。A.橡皮在摆动的过程中机械能保持不变；B.橡皮摆动到最低点时动能最小；C.橡皮在下降过程中，重力势能转化为动能；D.橡皮在上升过程中，重力势能转化为动能7.（2022·南通）下列四个情境中，属动能转化为势能的是（）。A.拉弓放箭 B.踩板下滑C.秋千上摆 D.弹簧拉车8.（2022·滨州）2022年2月北京冬奥会，中国代表团共收获9金4银2铜共15枚奖牌，金牌数和奖牌数均创历史新高。如图为高速摄影机记录的单板滑雪男子大跳台金牌得主苏翊鸣在比赛中，从跳台起跳到落地过程的情景。下列关于这一过程说法正确的是（）。A.他从起跳到最高点的过程中，动能逐渐转化成重力势能；B.他起跳后到达最高点时，机械能最大；C.他从空中下落过程中，重力做功越来越慢；D.他从起跳到落地的整个过程中，机械能是守恒的9.（2022·镇江）如图1所示，物体M静止在电梯底部，其上表面通过轻质弹簧与电梯顶部相连。M对电梯底部的压力用F表示，忽略M和电梯的形变，0~t1内，电梯静止，弹簧处于伸长状态，t1时刻后电梯由静止开始沿竖直方向运动。0~t4内，F随时间t变化的图线如图2所示，则（）。A.t1~t2内，电梯可能向上运动 B.t2~t3内，M的机械能保持不变C.t3~t4内，电梯一定做加速运动 D.t1~t4内，弹簧对M的拉力不变10.（2022·呼和浩特）荡秋千是一种喜闻乐见的运动，在越荡越高的欢乐中，享受的是激情与健身的欢欣。如图所示，晨光同学在荡秋千。他从A点自由出发，经过最低点B和与A点等高的C点，到达右侧最高点D返回。经测量，D点高于A点和C点。晨光同学从A到D的过程中，下列判断正确的是（）。A.A点和D点机械能相等；B.到达B点时，受力平衡；C.在此过程中，只有机械能与内能之间相互转化；D.从A点到D点，其机械能增加二、填空题11.（2022·金昌）小勇放学后，背着重40N的书包沿水平路面走了200m，用时3min，又用1min爬上了大约9m高的四楼回到了家，小勇的重力为600N。则他在回家过程中对书包所做的功为______J，他所做总功的功率是______W。12.（2022·金昌）频频发生高空抛物坠物致人伤亡事件严重危害人民群众生命财产安全，原因是物体所处的高度越高，物体所具有的重力势能越______（选填“大”或“小”），当高处的物体坠落时，因重力势能转化为______能，从而带来安全隐患。13.（2022·四川遂宁）某兴趣小组通过自主探究得知“在一定范围内，弹簧的弹力大小与弹簧的伸长量成正比”。原长为10cm的弹簧（质量不计）上端固定在天花板上，下端系一重为20N的小球，静止时小球位于A处，弹簧长度变为11cm，再用力F将小球竖直向下拉到B处，弹簧长度为11.5cm（未超过弹性限度），然后由静止释放，在释放瞬间小球受到的合力大小为______N，小球从B处第一次回到A处过程中，小球的动能______（选填“增大”、“减小”、“先增大后减小”或“先减小后增大”）。14.（2022·江西省）如图所示，是北京冬奥会钢架雪车比塞场景。运动员在钢架雪车上，沿冰道从山坡上快速滑降，______转化为动能；在此过程中，运动员相对于______是运动的。15.（2022·广东广州）如图，小芳设想利用升降台让球越弹越高。将球从M点竖直向下以某速度抛出，球经静止在位置a的台面反弹后，到达的最高点为N。经台面反弹后上升过程球的动能___________（选填“增大”“不变”“减小”），N___________比M高（选填“可能”“不可能”）。球从N点下降时，台面己升至合适的位置b并保持静止，球再次经反弹后，到达的最高点P___________比N高（选填“可能”“不可能”）。三、实验题16.（2022·金昌）如图所示，摆线的长度L相同，小球A、B的质量mA＜mB，悬线与竖直方向之间的夹角θ1＜θ2。（1）图甲、乙中，同时由静止释放A、B两球，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置，这表明两小球在摆动过程中任一时刻速度大小与小球的______无关；（2）小强设计用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。小球按图示位置由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，恰好与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止，本实验中通过比较______反映小球撞击木块C前的动能大小，这种研究方法叫______（选填“控制变量法”或“转换法”）；（3）根据乙、丙所示的探究过程，他观察到图丙中木块C撞得更远，可得出结论：小球的动能大小与______有关（选填“速度”、“高度”或“质量”）；（4）若水平面绝对光滑且足够长，木块C被撞击后，它将做______直线运动（选填“减速”、“匀速”或”“加速”）；（5）在探究小球动能与质量的关系时，有同学提议可以在水平面桌面上将同一根弹簧压缩相同的程度，分别弹出质量不同的小球去撞击木块，撞击木块时小球的动能______（选填“相等”或“不相等”），该方案______（选填“正确”或“错误”）。17.（2022·东营）如图所示是“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置。（1）小车的动能大小是通过___________来反映的；（2）小车从粗糙斜面滑下的过程中，它的___________转化为动能，机械能___________（选填“增大”“减小”或“不变”）；（3）物体的动能可能与运动的速度和质量有关。请你利用以上装置设计实验，探究同一个小车的动能大小与速度是否有关。【实验步骤】___________【分析与论证】___________四、计算题18.（2022·济南）在泉城济南，游客乘坐画舫游船穿行其间，可以尽享“不出城郭而获山水之怡，身居闹市而有林泉之致”的都市休闲意趣。如图所示，若画舫游船质量为3t，从黑虎泉站出发以的速度匀速行驶到泉城广场站，所用时间约为，牵引力是。取，通过计算回答：（1）黑虎泉站到泉城广场站河段大约多长？（2）游船在护城河中受到的浮力多大？（3）这次水上航行中，牵引力对游船做了多少功？（4）这次水上航行中，牵引力对游船做功的功率多大？【过关检测】一、选择题1．下列情景中，人对物体做功的是（）。A．被运动员踢出去的足球在草地上滚动的过程中；B．运动员举着杠铃原地不动；C．中学生背着书包在水平路面上匀速行走；D．物理老师提着实验器材上楼2．额定功率相同的两辆汽车均正常匀速行驶，在相同时间内两汽车通过的路程之比为2︰1，下列说法中正确的是（

）。A．两汽车所做的功之比为2︰1 B．两汽车所做的功之比为1︰1C．两汽车所受的牵引力之比为2︰1 D．两汽车的速度之比为1︰23．某九年级同学家住5楼，一天，他提着装有10个鸡蛋的塑料袋从1楼走到家里过程中，下列估算不合理的是（）。A．他提鸡蛋的力做的功约为60J B．他提鸡蛋的力做功的功率约为10WC．他爬楼做的功约为6×103J D．他爬楼做功的功率约为1×102W4.关于能的概念，下列说法中错误的是（）。A.一个物体能够做功越多，这个物体具有的能量越多；B.动能、势能及机械能的单位都是焦耳；C.用线悬挂着的静止的小球没有做功，所以小球没有能；D.甲物体的速度比乙物体的速度大，但甲物体具有的动能不一定比乙物体多5.如图所示，小球由静止开始沿光滑的斜面下滑，经过A、C两位置时具有相同的（）。A.速度 B.重力势能 C.动能 D.机械能6.“探究动能大小与哪些因素有关”的实验装置如图所示。小车从相糙斜面上某高度由静止开始释放，撞击静止于水平面上的木块，将木块推出一段距离。不计空气阻力，下列说法错误的是（）。A.小车动能的大小是通过推动木块移动的距离来反映的；B.小车释放的高度越高，小车推动木块移动的距离越长；C.小车在斜面向下运动的过程中，动能增加，势能减小，机械能守恒；D.若木板的表面光滑且足够长，木块被撞击后最终做匀連直线运动二、填空题7．一个50g的鸡蛋从2m高处自由下落，不计空气阻力，下落过程中鸡蛋的重力势能转化为_______能，重力对鸡蛋所做的功为_______J。（g=10N/kg）8．2018年3月11日，第39届世界头脑奥利匹克中国赛区决赛在青岛市实验高级中学举行。某航空模型社团参赛队，在本次比赛中以承压605公斤的重量荣获结构题初中组冠军。如图为他们在青岛市的一次打车车费发票。假定出租车在这段时间内的运动为匀速直线运动，那么其速度大小为______米/秒；若出租车发动机的牵引力为2000N，那么出租车在这段时间内所做的功为______焦，功率是______瓦。9．如图所示，一个钢球从A点沿着竖直方向自由下落，速度越来越快，先后经过B、C两点，已知hAB＝hBC，则在AB和BC阶段：重力做的功_____（选填“相同”或“不相同”），在_____阶段中其重力做的功较快。10.运动着的锤子能将钉子钉入木板中，运动着的子弹能射穿鸡蛋，这些现象都能说明运动着的物体具有______；用弹弓弹射“子弹”时橡皮筋的形变越大，“子弹”被弹射得越远，钟表上的发条上得越紧，钟表走的时间越长，这些都能说明弹性形变越大，物体的______就越大。11.如图所示是杂技演员演出时的情景，左边男演员从高处自由落下，右边女演员被跷跷板弹起瞬间获得的是______（选填“动能”、“重力势能”或“弹性势能”），由于右边女演员上升高度大于左边男演员起跳时的高度，由此可以判断男演员的质量____________要更大些（选填“一定”或“可能”）。三、实验探究题12.某兴趣小组提出利用“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置（如图所示）与所需器材（斜面、木块、不同质量的小钢球）来探究“影响重力势能大小的因素”的设想。请你帮助完成如下实验方案：（1）实验中通过观察的大小，来判断小球重力势能的大小。（2）本实验中若水平面绝对光滑则不能得出结论，原因是。（3）实验中为了要探究重力势能与物体的质量的关系要选用上述图，具体的操作方法是让小球从（选填“相同”或“不同”）的高度由静止滚下。（4）要探究重力势能与物体的高度的关系要选用上述图，具体的操作方法是让小球从（选填“相同”或“不同”）的高度由静止滚下。（5）通过比较分析可以得出的结论是。四、综合题13．如图1所示的是一艘依靠太阳能驱动的船，该船长30m，宽15m，满载时排水量为80t，船的表面安装有太阳能电池板，接收太阳能的功率为2.0×105W，若接收的太阳能只用来驱动船前进。在一次航行中从某一时刻开始，太阳能船受到水平方向的牵引力F随时间t的变化关系如图2所示，船的运动速度v随时间t的变化关系如图3所示。（g取10N/kg）求：(1)太阳能船从河流驶入海洋时，船受到的浮力大小将___（选填“变大”“变小”或“保持不变”），船体会______（选填“上浮一些”“下沉一些"或“保持不变”）；(2)太阳能船满载时受到的浮力______；(3)太阳能船匀速行驶的50s内牵引力做的功______；(4)太阳能船匀速行驶的过程中太阳能船的效率______。课时11.5第十一章功和机械能复习总结（帮课堂）（解析版）【学习目标】1.理解：功的概念；功率的概念；影响物体动能大小的因素；影响物体重力势能大小的因素；2.会：分析力是否对物体做功；利用功解释生活中常见现象；利用功率解释生活中常见现象；分析动能和势能之间的转化过程；利用机械能分析生活中常见动能与势能之间的转化；3.掌握：功的简单计算；进行功率的简单计算。4.了解：生活中常见功率值；能量和动能的概念；影响弹性势能大小的因素；机械能守恒定律；5.知道：什么是重力势能和弹性势能；机械能概念。【知识导图】【专题复习】专题一：做功的判断和功的计算※专题概述（1）力学中的做功包含两个必要条件：一、作用在物体上的力；二、物体在力的方向上移动的距离。（2）分析做功时应注意以下几点：一、当物体的受力方向与运动方向不垂直时，这个力对物体做功；二、一个物体同时受几个力的作用时，有些力做了功，有些力没有做功。因此，说做功必须指明是哪个力对物体做功；三、若物体受到一个与运动方向相反的力的作用，我们通常说物体克服这个力做功。比如：物体在竖直方向上向上运动时，克服重力做功，功的大小为W=Gh；在水平方向上，物体克服摩擦力做功，功的大小W=fs。典例一关于功的概念，下列说法正确的是（）。A.只要有力作用在物体上，力就对物体做功；B.物体只要移动了距离，就有力对它做了功；C.只要有力作用在物体上，物体在力的方向上又移动了距离，则这个力就对物体做了功；D.有力作用在物体上，物体又移动了距离，这个力就一定对物体做了功【答案】C。【解析】A、有力作用在物体上，但没有沿力的方向移动距离，此时也没有力做功，故错误； B、手提水桶，沿水平方向前进20m，手的作用力向上，水桶沿水平方向运动，但手没有对水桶做功．故该选项错误； C、有力作用在物体上，物体在力的方向上移动了距离，符合做功的必要条件．此选项正确；D、手提水桶，沿水平方向前进20m，虽然有力，同时也有距离，但不是沿力的方向的距离，所以此时手对水桶仍没有做功，故该选项错误。故选C。典例二2012年福特女子冰壶世锦赛在加拿大莱斯布里奇举行，比赛中，选手用力把一个重约190N的冰壶水平抛出，冰壶在水平冰面上滑行10m后停下来，则冰壶在滑行过程中（）。A.选手对冰壶做了1900J的功 B.重力对冰壶做了1900J的功C.选手和重力都没有对冰壶做功 D.以上说法都不对【答案】C。【解析】冰块在水平方向移动了距离，但在水平方向不受力，冰块受重力作用，但在重力方向上没有移动距离，根据公式W=Fs可知人和重力都没有对冰块做功。故选C。典例三在台球比赛中，选手推动球杆撞击白球，白球发生运动后碰撞其它球，以下说法正确的是（）。A.在水平桌面滚动的球受到了重力，重力对它做了功；B.手推动球杆前进时，手对球杆做了功；C.桌面对球的支持力做了功；D.白球撞击黑球后没有静止，是因为人的手还在对白球做功【答案】B。【解析】A、重力与小球运动的方向垂直，重力对小球不做功，故A错误；B、手推动球杆前进时，有力也有距离，所以手对球杆做了功，故B正确；C、桌面支持力与小球的运动方向垂直，支持力对小球不做功，故C错误；D、手对白球没有力的作用，白球继续运动是因为白球具有惯性，故D错误。故选：B。 典例四如图所示，斜面高为1m，长为4m，用沿斜面向上大小为75N的拉力F，将重为200N的木箱由斜面底端匀速缓慢拉到顶端，下列关于做功的判断正确的是（）。A.木箱受到的重力做功的大小为800J；B.拉力F对木箱做功的大小为300J；C.木箱受到的合力做功的大小为125J；D.木箱受到斜面的支持力做功的大小为200J【答案】B。【解析】A、由题意知，木箱的重力G=200N，h=1m，则克服重力做功：W有用=Gh=200N×1m=200J，故A错误； B、拉力F做的功：W总=FL=75N×4m=300J，故B正确； C、木箱沿斜面匀速缓慢运动，处于平衡状态，则木箱所受合力为零，由W=Fs可知，合力做功大小为0J，故C错误； D、木箱移动方向与支持力方向垂直，所以斜面的支持力做功为0J，故B错误。 故选：B。 专题二：功率的测量和计算※专题概述（1）注意初中阶段用公式P=Fv计算功率的条件是：物体做匀速直线运动；（2）功率的定义式，可以变形为W=Pt和，可分别用于求功和时间。在运用上述公式时，一定要注意三个物理量的对应关系，W一定是在对应的时间t内完成的功。注意：当P一定时，W与t成正比，即；当W一定时，P与t成反比，即；当t一定时，W与P成正比，。计算时要审清题目所给的条件，利用正反比关系可快速求解。典例一关于功、功率、机械效率，下列说法中正确的是（）。A．做功越快的机械，功率一定越大；B．功率越大的机械，做功一定越多；C．做功越多的机械，机械效率一定越高；D．机械效率越高，机械做功一定越快【答案】A。【解析】A．功率反映物体做功的快慢，功率大则做功快，故A正确；B．功率是功与时间的比值，功率越大的机械，做功快，因为时间不确定，所以做功多少不能确定，故B错误；C．机械效率是指有用功与总功的比值，做功越多的机械，有用功与总功的比值不一定大，机械效率不一定高，故C错误；D．机械效率是指有用功与总功的比值，功率反应物体做功的快慢，机械效率与机械功率大小没有直接关系，故D错误。故选A。典例二双杠屈臂伸是中学生体育测试的项目之一，若一个普通中学生在1min内完成12次屈臂伸，该学生此过程中克服重力做功的平均功率最接近于（）。A．30W B．60W C．90W D．120W【答案】B。【解析】学生的体重约为m=60kg，由图中可知，每次双杠屈臂伸上升的高度约为h=0.5m，故每次克服重力所做的功为W=mgh=60kg×10N/kg×0.5m=300J完成12次所做的总功为W总=12W=12×300J=3600J由可得，此过程中克服重力做功的平均功率为故可知ACD不符合题意，B符合题意。故选B。典例三如果你想测量自己爬楼梯做功的功率，下列物理量不需要测量的是（）。A．身体的质量 B．楼梯高度 C．楼梯的长度 D．上楼所用的时间【答案】C。【解析】如果想要测量自己爬楼梯做功的功率，则需要测量出克服自身重力做的功以及爬楼梯所用的时间，因此需要知道重力、楼梯的高度以及上楼所用的时间，楼梯的长度并不是沿重力方向移动的距离，故不需要测量出来。故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。典例四小明想利用所学的物理知识估测自己跳绳时克服重力的平均功率（不计绳重）。（1）实验需要测量的物理量：①用______（填测量器材）测量自己的质量m；②测自己平均每次跳起的高度h（人的重心上升的高度）；③用______（填测量器材）记录跳n次绳所用的______（填物理量与其对应字母）。（2）跳绳时平均功率表达式：P=______。（3）若小明的质量m=50kg，他跳绳时的重心高度随时间变化的情况如图所示，根据所给条件可估算出他每跳一次克服重力所做的功是______J，在1min内，他跳绳的个数是______个，在1min内克服重力做功的平均功率为______W。（g取10N/kg）（4）小明和小华两人想比较跳绳的平均功率（假设两人跳起的平均高度相同），则______；A．频率相同，体重大的功率大B．频率相同，跳的时间长的功率大C．体重相同，频率高的功率小D．体重相同，跳的时间长的功率大【答案】磅秤；秒表；时间t；；25；180；75；A。【解析】（1）[1][2][3]实验中，除了测出人的质量和起跳高度外，还要用秒表记录跳一定次数时所用的时间t。①用磅秤测出质量m，则重力为G=mg；②测自己平均每次跳起的高度h（人的重心上升的高度），则每次克服重力所做的功W=Gh=mgh；③用秒表记录跳n次所用的时间t。（2）[4]跳绳时平均功率（3）[5]该同学的重力由图可知，起跳的最大高度h=0.5m，他每跳一次克服重力所做的功[6]由图可知，跳一次所用的时间，1min内，他跳绳的个数[7]在1min内克服重力做功的平均功率（4）[8]AB．频率相同，体重大的，在相同时间里做的功多，功率大，故A符合题意，B不符合题意；C．体重相同，频率高，在相同时间里做的功多，所以功率大，故C不符合题意；D．体重相同，只要跳频率相同，功率与跳的时间长短无关，故D不符合题意。故选A。专题三：机械能※专题概述机械能动能定义物体运用运动而具有的能叫动能。一切运动的物体都具有动能（1）动能和势能统称为机械能，机械能可以和其他形式的能相互转化。一个物体可以同时具有动能和势能，而且在一定条件下，动能是势能可以相互转化。（2）机械能守恒：物体只受重力或弹力作用或虽然受其他力作用，但其他力不做功，那么在动能和势能相互转化过程中，物体的机械能守恒。影响动能大小的因素动能的大小跟物体的质量和速度有关，物体的质量越大，速度越大，物体所具有的动能越大势能弹性势能物体因发生弹性形变而具有的能叫弹性势能影响弹性势能大小的因素：材料和弹性形变程度。同一物体，其弹性形变越大，所具有的弹性势能就越大重力势能物体由于受到重力且有一定高度而具有的能叫重力势能影响重力势能大小的因素：物体的质量和所处的高度。物体的质量越大，高度越高，重力势能越大典例一2021年9月17日，中国“太空三人组”搭乘神舟12号返回地球.在返回舱进入大气层后加速下落的过程中，返回舱的（）。A．动能减小、重力势能减小 B．动能增大、重力势能增大C．动能增大、重力势能减小 D．动能不变、重力势能不变【答案】C。【解析】影响动能大小的因素有物体的质量、运动速度，质量越大动能越大，运动越快动能越大；影响重力势能大小的因素有物体的质量、高度，质量越大重力势能越大，高度越大重力势能越大；返回舱加速下落说明速度变大，高度变小，动能增大，重力势能减小，故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。典例二在2020年11月28日第五届广西青少年科技运动会中，某中学代表队在代表柳州市参加的抛石机攻城赛程中获得亚军。在抛石机的制作和调试过程中，要研究的物理问题很多。如图所示是石头从抛出点到击中目标前在空中的运动轨迹，则在这个过程中，以下说法正确的是（）。A．石头的重力势能一直在增加 B．石头的重力势能一直在减小C．石头的重力势能先增加后减小 D．石头的重力势能先减小后增加【答案】C。【解析】把石头斜向上抛出，在上升过程中，石头的质量不变、高度增大，重力势能增大；石头的质量不变、速度减小，动能减小；在下落过程中，石头的质量不变、速度增大，动能增大；石头的质量不变、高度减小，重力势能减小；所以，石头的动能先减小后增大，重力势能先增大后减小，故C正确，ABD错误。故选C。典例三下列关于机械能守恒定律表述正确的是（）。A.长征二号运载火箭托举神舟十二号飞船从地面加速升空的过程中机械能守恒；B.人造卫星在地球同步轨道上运行过程中机械能守恒；C.过山车从轨道最高点到最低点的过程中机械能守恒；D.拉开的弓将箭射出去的过程中机械能守恒【答案】B。【解析】A、运载火箭托举神舟十二号飞船从地面加速升空的过程中，将内能转化为机械能，速度和高度都增大，动能和重力势能也变大，所以机械能增大，故A错误； B、人造卫星在地球同步轨道上运行过程中，不存在空气阻力，所以机械能守恒，故B正确； C、过山车从轨道最高点到最低点的过程中，受空气阻力和摩擦力的影响，机械能一部分转化为内能，机械能不守恒，故C错误； D、拉开的弓将箭射出去的过程中，受空气阻力的影响，机械能一部分转化为内能，机械能不守恒，故D错误。 故选：B。 典例四如图，小明在做模拟“蹦极”的实验时，将橡皮筋一端系上小球，另一端固定在A点，B点是橡皮筋不系小球自然下垂时下端所在的位置，C点是小球从A点下落所能到达的最低点，在小球下落过程中不考虑空气阻力，以下说法正确的是（）。A.小球到达B点时受力平衡，其动能达到最大；B.从A点到C点小球的机械能守恒；C.小球在C点时受力平衡，速度为零；D.从A点到C点小球重力势能的减少量等于橡皮筋弹性势能的增加量【答案】D。【解析】A、由题可知，B点是橡皮筋不系小球自然下垂时下端所在的位置，不考虑空气阻力，小球到达B点时只受重力作用，故受力不平衡； 小球从A到B的过程中，重力势能转化为动能，动能一直在增加，但从B到C的过程中，小球受到向上的弹力，随着形变的增大，弹力增大，在弹力小于重力这段时间内，合力向下，小球做加速运动，其动能逐渐增大；当弹力等于重力时，速度最大，因此在B点时速度不是最大，故动能不是最大，故A错误； B、小球从A点到B点过程中，质量不变，速度变大，动能变大；高度减小，重力势能减小。此过程中重力势能转化为动能。 小球从B到C点的过程中，质量不变，速度变小，动能变小；高度减小，重力势能减小；橡皮筋发生形变，具有弹性势能。所以此过程是重力势能首先转化为动能，动能再转化为橡皮筋弹的性势能，所以从A点到C点小球的机械能不守恒，故B错误。 C、小球到达C点时速度为0，此时的弹力大于小球的重力，所以受到的力不是平衡力，故C错误； D、从A点到C点过程中，重力势能减小，弹簧的长度增加，即弹性势能增加， 由于在小球下落过程中不考虑空气阻力，因此减小的重力势能最终转化成了皮筋的弹性势能，即从A点到C点小球重力势能的减少量等于橡皮筋弹性势能的增加量，故D正确。 故选：D。 专题四：物理方法※专题概述1.控制变量法物理学中对于多因素（多变量）问题，常常采用控制变量的方法，把多因素的问题变成多个单因素问题，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中和“探究影响重力势能大小的因素”的实验中用到了控制变量法。2.转换法物理学中对于一些不易观察到的现象或不易直接测量的物理量，通常通过一些比较直观的现象去认识或易用测量的物理量间接测量，这种研究方法叫转换法。本章中研究物体动能与质量和速度关系、研究物体的重力势能与质量和高度的关系时都应用到了转换法。典例一如图所示，壁厚不计的圆柱形容器放在水平地面上，内装有水；上端固定的细线悬挂着正方体M（不吸水）竖直浸在水中，M有的体积露出水面，此时水的深度为11cm。已知容器的底面积为200cm2、重5N，正方体M的边长为10cm、重27N从图示状态开始，将容器中的水缓慢抽出。当水面下降了5cm时。细线恰好断裂，立即停止抽水。不计细线体积和质量，下列说法中不正确的是（）。小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，选用质量不同两个钢球m和2m，分别不从同的高度h和2h由静止开始放下，观察木块被撞击后移动的距离。实验过程如图所示。（1）小明通过观察______来判断小球动能的大小，他利用的研究方法是______（选填“控制变量法”或“转换法”）；若水平面绝对光滑，本实验将______（选填“能”或“不能”）达到探究目的；（2）由甲、乙两图可得实验结论：物体的动能大小与______有关；（3）小明由乙、丙两图得出实验结论：物体的动能大小与质量有关，她的看法是否正确？______（选填“正确”或“错误”），理由是：______。【答案】木块移动的距离；转换法；不能；速度；错误；没有控制小球到达水平面时的速度相同。【解析】（1）实验中通过观察木块移动的距离长短，来判断小球动能的大小，这里用到的物理学研究问题的方法是转换法。若水平面绝对光滑，则木块运动时不受摩擦力作用，撞击后将保持匀速直线运动，不能通过木块移动的距离长短来判断小球动能的大小，所以本实验将不能达到探究目的。（2）甲、乙两图中小球的质量一定，初始高度不同，到达水平面的时的速度不同，对木块做功多少不同，故可以得出结论为，质量一定时物体的动能大小与速度有关。（3）因为要探究动能与质量的关系，需要保证小球的速度不变，乙、丙两图中小球下落的高度不同，则到达水平面的速度不同，故不能得出动能大小与质量的关系。典例二被举高的物体具有重力势能，小明猜想：猜想一：重力势能的大小可能与物体的高度有关；猜想二：重力势能的大小可能与物体的质量有关。为了验证猜想，小明进行了如图所示的实验，让物体下落冲击小桌，小桌的桌腿是三根钉子，并放置在沙箱的沙面上，m＜M，实验数据如表格所示。（1）他通过观察________来判断物体重力势能的大小；（2）表格中¾表示：________；（3）完成步骤①后，他应________（A/B）。A．拿起小桌和物体，整平沙面，再将小桌轻放在沙面上，再实施步骤②；B．只轻轻拿起物体，此过程中手不触碰沙箱里的小桌，再实施步骤②。步骤①②③④下落方式¾以初速v向下扔小桌下陷深度5cm10cm15cm15cm（4）关于猜想一，由相关步骤________可得结论：________不变，________。（5）关于猜想二，由相关步骤________可得结论：________不变，________。（6）小明对比步骤③④，得出结论：重力势能与物体质量无关，他的观点________（正确/错误）。【答案】（1）小桌下陷的深度；（2）自由下落；（3）A；（4）①②；质量；高度越高，重力势能越大；（5）②③；高度；质量越大，重力势能越大；（6）错误。【解析】（1）从高处下落的物体能对其它物体做功，因此具有重力势能；通过实验可知，小明是通过比较小桌下陷的深度来比较重力势能的大小的，小桌下陷的深度越深，说明物体小桌做的功越多，则物体原来具有的重力势能越大，这用到了转换法；（2）实验步骤：①让质量为m的物体从高度为h处自由落下，记录小桌下陷深度；②让质量为m的物体从高度为2h处自由落下，记录小桌下陷深度；③让质量为M的物体从高度为2h处自由落下，记录小桌下陷深度。所以每次实验都是让物体自由下落以保证物体最初的动能相同（均为0），则表格中¾表示自由下落；（3）完成步骤①后，应该拿起小桌和物体，整平沙面，再将小桌轻放在沙面上，使得每次实验前小桌的位置相同，再实施步骤②，故A正确；（4）要验证猜想一，即要探究重力势能的大小可能与物体的高度有关，需要控制物体的质量相同，改变高度，则由图知步骤①②可以探究，由①②知，在质量相同时，高度越高，小桌下陷越深，物体的重力势能越大；（5）要验证猜想二，即要探究重力势能的大小可能与物体的质量有关，需要控制物体的高度相同，改变质量，则由图知步骤②③可以探究，由②③知，在高度相同时，质量越大，小桌下陷越深，物体的重力势能越大；（6）小明对比步骤③④，得出结论：重力势能与物体质量无关，他的观点是错误的，因为他没有控制下落时的初速度相同。典例三“十次事故九次快”说明汽车超速会带来危害，汽车“多拉快跑”更是追尾事故中的罪魁祸首，超速与超载严重危害了道路交通安全。小明通过实验探究货车超速与超载在追尾事故中的危害，用到的器材有：小车（模拟货车）、木块（模拟被追尾车辆）、砝码若干、坡度固定的斜面。将小车从如图甲所示的A处自由释放，小车在水平面上运动一段距离s0后停止，s0可视为刹车后运动的距离。将木块静置于小车右侧所在的位置B处，表明符合核载量并在限速内的货车不会对前车追尾。请回答下列问题：（1）探究货车超速的危害：如图乙所示，木块置于B处，小车由斜面顶端释放，撞击木块并与木块共同运动一段距离s1，这表明货车超速___________（选填“会”或“不会”）产生追尾的危害。本实验可用木块运动的___________反映追尾的危害程度；（2）探究货车超载的危害：如图丙所示，木块置于B处，将砝码固定在小车上，仍从A处释放小车，观察小车的运动情况。逐次增加砝码个数重复实验，发现小车在水平面上运动的距离几乎都为s0，均未与木块撞击。小明猜想：小车每次到达斜面底端时，虽其动能随___________的逐次增大而增大，但仍未追尾，原因可能是小车此时___________还不够大；（3）由（2）问中的实验看出小车超载几乎不会追尾前车，但生活中货车超载引起的追尾事故却频频发生。请你在上述实验的基础上再设计一步实验操作（木块仍置于B处），证明货车追尾前车会因超载带来危害；①操作：___________；②请你对可能产生的现象进行合理预设，并指出仅因超载造成追尾的危害程度在实验结果中是如何体现的？___________。【答案】会；距离；质量；速度；见详解；见详解。【解析】（1）[1]小车由斜面顶端释放，撞击木块并与木块共同运动一段距离s1，说明速度越大的物体具有动能越大，动能过大的货车会造成追尾事故。[2]危害程度不能直观体现，只能运用转换法，用木块被撞击的距离间接体现。（2）[3]逐次增加砝码个数重复实验，增加砝码质量越大，造成小车的动能越大。[4]影响动能的因素除了质量，还有速度，所以考虑可能是速度还不够大。（3）[5]将装有砝码的小车放在斜面顶端释放，观察木块被撞击后运动的距离。[6]若木块运动的距离比乙图中木块运动的距离更远，则木块两次运动距离之差即可体现仅因超载带来的危害程度。【真题演练】一、选择题1.（2022·株洲）如图甲和乙分别表示巩立姣用力推铅球过程中的两个时刻。在由甲至乙的过程中（）。A.运动员对铅球没有做功；B.铅球运动状态没有发生变化；C.铅球的机械能逐渐增大；D.以持球的手掌为参照物铅球是静止的【答案】CD。【解析】A．推铅球时，对铅球施加了力，铅球在力的方向上通过了距离，所以运动员对铅球做了功，故A错误；B．推铅球的过程中，铅球运动的速度发生了变化，运动状态发生了改变，故B错误；C．推铅球的过程中，运动员对铅球做功，铅球的质量不变，速度变大，动能变大，高度变大，重力势能变大，机械能变大，故C正确；D．以持球的手掌为参照物，铅球与手之间没有位置的变化，所以铅球是静止的，故D正确。故选CD。2.（2022·株洲）为了提高工作效率，机场工作人员经常以电动平衡车（如图甲）代步。某次工作人员骑着平衡车（其铭牌如图乙）在水平地面上以最高速度匀速直线行驶了一段距离，行驶时平衡车受到的阻力为120N，功率为额定功率，此过程中下列说法正确的是（）。A.牵引力的大小约为150N B.牵引力做功的功率约为600WC.牵引力做功的功率约为480W D.电动平衡车的效率约为80%【答案】CD。【解析】A．电动平衡车做匀速直线运动，处于平衡状态，所受牵引力为故A错误；BC．电动车牵引力做功的功率为故B错误，C正确；D．电动平衡车的效率为故D正确。故选CD。3.（2022·日照）物理课上，喜欢动手的小明帮助老师搬运实验器材，器材所受的重力为，距离讲台的水平距离，距离讲台面的竖直高度，如图所示。小明先用的时间在M点将器材匀速竖直搬起，再匀速直线运动到达讲台的N点。小明水平移动器材时，速度大小为___________、对器材做的功为___________J。【答案】①.24；②.0。【解析】[1]小明水平移动器材时运动的距离速度大小为[2]小明水平移动器材时，小明对器材的作用力竖直向上，器材在力的方向上没有移动距离，因此小明水平移动器材时不对器材做功，故对器材做的功为0。4.（2022·济南）爸爸开车带着小明行驶在高速公路上，小明看到图所示的限速标志，想起了学过的“动能”的知识，也产生了一系列有关的问题。其中最有探究价值且易于探究的是（）。A.物体的动能与物体的形状是否有关？B.物体的动能与它的速度有什么关系？C.物体的动能与它的质量和速度有什么关系？D.物体的动能与哪些因素有关？【答案】C。【解析】ABC．由图可知，三种汽车质量不同，限制的速度不同，从质量和速度两个方面进行探究动能，动能的大小与物体的形状无关，最有探究价值且易于探究的是物体的动能与它的质量和速度有什么关系，故C符合题意，AB不符合题意；D．“物体的动能与哪些因素有关？”这问题不具体，范围较广，故D不符合题意。故选C。5.（2022·菏泽）2022年4月16日神舟十三号飞船返回舱在东风着陆场平安落地，标志着我国空间站关键技术验证阶段的最后一次飞行任务结束。在返回舱减速下落的过程中（）。A.动能减少，重力势能不变 B.动能不变，重力势能减少C.机械能不变 D.机械能减少【答案】D。【解析】在返回舱减速下落的过程中，质量不变，速度变小，故动能变小；因高度变小，故重力势能变小；动能和势能统称为机械能，故机械能变小。故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。6.（2022·烟台）如图所示，用绳子把一块橡皮悬挂起来把橡皮贴近自己的鼻子稳定后松手，头保持不动，橡皮向前摆去又摆回来，不会碰到鼻子。下列说法正确的是（）。A.橡皮在摆动的过程中机械能保持不变；B.橡皮摆动到最低点时动能最小；C.橡皮在下降过程中，重力势能转化为动能；D.橡皮在上升过程中，重力势能转化为动能【答案】C。【解析】A．由于在摆动中，橡皮受到了空气阻力，故机械能不守恒，故A错误；

B．橡皮在最低点时，高度最低，速度最快，所以重力势能最小，动能最大，故B错误；C．橡皮在下降过程中，重力势能减小，动能增加，即重力势能转化为动能；故C正确；D．橡皮在上升过程中，重力势能增加，动能减小，是动能转化为重力势能；故D错误。故选C。7.（2022·南通）下列四个情境中，属动能转化为势能的是（）。A.拉弓放箭 B.踩板下滑C.秋千上摆 D.弹簧拉车【答案】C。【解析】A．拉弓放箭过程是将弓的弹性势能转化为箭的动能，故A不符合题意；B．踩板下滑的过程是重力势能转化为动能，故B不符合题意；C．秋千上摆的过程，是动能转化为重力势能，故C符合题意；D．弹簧拉车的过程是弹簧的弹性势能转化为车的动能，故D不符合题意。故选C。8.（2022·滨州）2022年2月北京冬奥会，中国代表团共收获9金4银2铜共15枚奖牌，金牌数和奖牌数均创历史新高。如图为高速摄影机记录的单板滑雪男子大跳台金牌得主苏翊鸣在比赛中，从跳台起跳到落地过程的情景。下列关于这一过程说法正确的是（）。A.他从起跳到最高点的过程中，动能逐渐转化成重力势能；B.他起跳后到达最高点时，机械能最大；C.他从空中下落过程中，重力做功越来越慢；D.他从起跳到落地的整个过程中，机械能是守恒的【答案】A。【解析】A．他从起跳到最高点的过程中，质量不变，速度逐渐变小，高度逐渐升高，动能逐渐变小，重力势能逐渐增大，动能逐渐转化成重力势能，故A正确；B．由于存在阻力，他起跳后到达最高点的过程中，机械能不断减小，在最高点机械能最小，故B错误；C．他从空中下落过程中，速度越来越大，由得，重力做功越来越快，故C错误；D．由于存在阻力，他从起跳到落地的整个过程中，机械能不断减小，机械能不守恒，故D错误。故选A。9.（2022·镇江）如图1所示，物体M静止在电梯底部，其上表面通过轻质弹簧与电梯顶部相连。M对电梯底部的压力用F表示，忽略M和电梯的形变，0~t1内，电梯静止，弹簧处于伸长状态，t1时刻后电梯由静止开始沿竖直方向运动。0~t4内，F随时间t变化的图线如图2所示，则（）。A.t1~t2内，电梯可能向上运动 B.t2~t3内，M的机械能保持不变C.t3~t4内，电梯一定做加速运动 D.t1~t4内，弹簧对M的拉力不变【答案】D。【解析】A．物体M静止在电梯底部，弹簧处于伸长状态，0~t1内，电梯静止，物体也处于静止，受力平衡，则受到重力G，地面的支持力F和弹簧的拉力T，由于压力与支持力是相互作用力，大小是相等的，则有G=F2+T当t1~t2内，压力变为小于F2的F1，弹力和重力不变，此时G>F1+T则物体受力不平衡，由静止变为运动，速度变大了，则运动方向与较大的力方向相同，说明电梯是向下加速运动的，故A不符合题意；B．t2∼t3内，压力恢复到静止时的大小，说明受力平衡，因而是匀速下降，动能不变，而重力势能减小，机械能减小，故B不符合题意；C．t3∼t4内，压力F3大于F2，此时G<F3+T如果电梯向下运动则是减速运动，如果向上运动，则是加速运动，，故C不符合题意；D．由于忽略M和电梯的形变，因而弹簧的长度始终不变，形变大小不变，因而弹簧的弹力保持不变，t1∼t4内，弹簧对M的拉力不变，故D符合题意。故选D。10.（2022·呼和浩特）荡秋千是一种喜闻乐见的运动，在越荡越高的欢乐中，享受的是激情与健身的欢欣。如图所示，晨光同学在荡秋千。他从A点自由出发，经过最低点B和与A点等高的C点，到达右侧最高点D返回。经测量，D点高于A点和C点。晨光同学从A到D的过程中，下列判断正确的是（）。A.A点和D点机械能相等；B.到达B点时，受力平衡；C.在此过程中，只有机械能与内能之间相互转化；D.从A点到D点，其机械能增加【答案】C。【解析】ACD．晨光同学在当秋千的过程中，克服重力和空气阻力做功，机械能逐渐转化为内能，机械能不断减小，故AD错误，C正确；B．到达B点时，晨光同学没有保持静止或者匀速直线运动状态，处于非平衡状态，受力不平衡，故B错误。故选C。二、填空题11.（2022·金昌）小勇放学后，背着重40N的书包沿水平路面走了200m，用时3min，又用1min爬上了大约9m高的四楼回到了家，小勇的重力为600N。则他在回家过程中对书包所做的功为______J，他所做总功的功率是______W。【答案】①.360；②.24。【解析】[1]小勇回家过程中对书包的作用力沿竖直方向，所以他背着书包在水平路面行走时，他对书包不做功，只在爬楼过程对书包做了功。所做的功[2]上楼时，小勇不仅要克服书包的重力做功，还要克服自身重力做功。克服自身重力做的功做的总功整个过程所用时间所做总功的功率。12.（2022·金昌）频频发生高空抛物坠物致人伤亡事件严重危害人民群众生命财产安全，原因是物体所处的高度越高，物体所具有的重力势能越______（选填“大”或“小”），当高处的物体坠落时，因重力势能转化为______能，从而带来安全隐患。【答案】①.大；②.动。【解析】[1]重力势能大小与物体的质量及高度有关，质量不变时，物体所处的高度越高，具有的重力势能越大。[2]当高处的物体坠落时，质量不变，高度减小，重力势能减小；速度增大，动能增大，所以这个过程中物体的重力势能转化为动能。13.（2022·四川遂宁）某兴趣小组通过自主探究得知“在一定范围内，弹簧的弹力大小与弹簧的伸长量成正比”。原长为10cm的弹簧（质量不计）上端固定在天花板上，下端系一重为20N的小球，静止时小球位于A处，弹簧长度变为11cm，再用力F将小球竖直向下拉到B处，弹簧长度为11.5cm（未超过弹性限度），然后由静止释放，在释放瞬间小球受到的合力大小为______N，小球从B处第一次回到A处过程中，小球的动能______（选填“增大”、“减小”、“先增大后减小”或“先减小后增大”）。【答案】①10；②增大。【解析】[1]原长为10cm的弹簧（质量不计）上端固定在天花板上，下端系一重为20N的小球，静止时小球位于A处，弹簧长度变为11cm，此时弹簧的伸长量为11cm-10cm=1cm因在一定范围内，弹簧的弹力大小与弹簧的伸长量成正比。由此可得，在一定范围内，弹簧每伸长1cm，弹簧的弹力大小增加20N。当用力F将小球竖直向下拉到B处，弹簧长度为11.5cm，此时弹簧的伸长量为11.5cm-10cm=1.5cm那么弹簧的弹力大小为FB=1.5×20N=30N在B处由静止释放，在释放瞬间小球受到竖直向下的重力和竖直向上的弹簧的弹力的作用，则合力大小为F合=FB-G=30N-20N=10N[2]由力与运动的关系可知，当合力方向与运动方向相同时，物体做加速运动。在B处时，受到的合力方上竖直向上，大小为10N，在A处时，弹簧的弹力大小等于重力，合力为0。则小球从B处第一次回到A处过程中，合力的方向一直是竖直向上的，运动的方向也是竖直向上的，故小球做加速运动。由于小球的质量不变，速度变大，所以小球的动能增大。14.（2022·江西省）如图所示，是北京冬奥会钢架雪车比塞场景。运动员在钢架雪车上，沿冰道从山坡上快速滑降，______转化为动能；在此过程中，运动员相对于______是运动的。【答案】①重力势能；②冰道。【解析】[1]运动员在钢架雪车上，沿冰道从山坡上快速滑降，高度降低，质量不变，所以重力势能减小，滑降过程中，速度增大，质量不变，动能增大，所以重力势能转化为动能。[2]运动员在钢架雪车上，沿冰道从山坡上快速滑降，相对于冰道的位置不断变化，所以运动员相对于冰道是运动的。15.（2022·广东广州）如图，小芳设想利用升降台让球越弹越高。将球从M点竖直向下以某速度抛出，球经静止在位置a的台面反弹后，到达的最高点为N。经台面反弹后上升过程球的动能___________（选填“增大”“不变”“减小”），N___________比M高（选填“可能”“不可能”）。球从N点下降时，台面己升至合适的位置b并保持静止，球再次经反弹后，到达的最高点P___________比N高（选填“可能”“不可能”）。【答案】①减小；②可能；③不可能。【解析】[1]球经台面反弹后上升的过程中，质量不变，速度变小，高度升高，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。[2]球以一定速度从M点抛出，下降过程，重力势能转化为动能，动能增大；球接触台面的过程，动能转化为弹性势能及内能；反弹过程，弹性势能转化为动能，但此时的动能比接触台面时的动能小；上升过程，动能转化为重力势能，到达M点时，重力势能与下降时相同，动能一定比下降时的小，但不一定为0，那么球仍可向上升，直到速度为0，所以N可能比M高。[3]小球从N点下降时，初速度为0，与台面接触的过程，有部分机械能转化内能，则再次上升过程，速度为0时，高度小于N点。三、实验题16.（2022·金昌）如图所示，摆线的长度L相同，小球A、B的质量mA＜mB，悬线与竖直方向之间的夹角θ1＜θ2。（1）图甲、乙中，同时由静止释放A、B两球，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置，这表明两小球在摆动过程中任一时刻速度大小与小球的______无关；（2）小强设计用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。小球按图示位置由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，恰好与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止，本实验中通过比较______反映小球撞击木块C前的动能大小，这种研究方法叫______（选填“控制变量法”或“转换法”）；（3）根据乙、丙所示的探究过程，他观察到图丙中木块C撞得更远，可得出结论：小球的动能大小与______有关（选填“速度”、“高度”或“质量”）；（4）若水平面绝对光滑且足够长，木块C被撞击后，它将做______直线运动（选填“减速”、“匀速”或”“加速”）；（5）在探究小球动能与质量的关系时，有同学提议可以在水平面桌面上将同一根弹簧压缩相同的程度，分别弹出质量不同的小球去撞击木块，撞击木块时小球的动能______（选填“相等”或“不相等”），该方案______（选填“正确”或“错误”）。【答案】①质量；②木块移动的距离；③转换法；④速度；⑤匀速；⑥相同；⑦错误。【解析】（1）[1]图甲、乙中，小球A、B的质量不同，但从相同的高度同时由静止释放，它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置，说明两个小球在任一时刻速度相同，这表明两小球在摆动过程中任一时刻速度大小与小球的质量无关。（2）[2][3]小球与木块碰撞，小球动能越大，对木块做的功越多，木块移动的距离越大，所以通过比较木块移动的距离可以比较小球撞击木块C前的动能大小；通过木块移动的距离比较小球动能的大小，这种研究方法叫转换法。（3）[4]因为θ1＜θ2，所以图丙中小球比图乙中小球释放时的高度更高，小球摆动到竖直位置时的速度更大，把木块撞得更远，说明小球的动能大小与速度有关。（4）[5]若水平面绝对光滑，木块在水平方向不受外力作用，根据牛顿第一定律可知，木块C被撞击后，它将做匀速直线运动。（5）[6][7]将同一根弹簧压缩相同的程度，弹簧具有相同的弹性势能，弹出小球，弹簧的弹性势能转化为小球的动能，那么不同质量的小球获得的动能也相等；因为动能大小与质量和速度有关，不同质量的小球的动能相同，小球的速度也不同，这里有两个变量，所以该方案是错误的。17.（2022·东营）如图所示是“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置。（1）小车的动能大小是通过___________来反映的；（2）小车从粗糙斜面滑下的过程中，它的___________转化为动能，机械能___________（选填“增大”“减小”或“不变”）；（3）物体的动能可能与运动的速度和质量有关。请你利用以上装置设计实验，探究同一个小车的动能大小与速度是否有关。【实验步骤】___________【分析与论证】___________【答案】①.木块被撞击后移动的距离；②.重力势能；③.减小；④.见详解；⑤.见详解。【解析】（1）[1]由于小车的动能大小无法直接测量，所以运用了转换法，让小车撞击木块，通过观察小车推动木块运动距离的大小来反映小球动能的大小。（2）[2]小车从粗糙斜面滑下的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，所以是将重力势能转化为动能。[3]小车从粗糙斜面滑下的过程中，要克服摩擦做功，消耗掉部分机械能，所以机械能减小。（3）[4]让同一个小车先后在斜面的不同高度由静止自由下滑，使小车到达水平面的速度不同，对比前后两次实验中木块被撞击后移动的距离。[5]小车在斜面上的位置越高，小车的速度越大，木块被撞击后移动的距离越远；小车在斜面上的位置越低，速度越小，木块被撞击后移动的距离越近。说明物体的动能与物体的速度有关，在质量一定时，速度越大，动能越大。四、计算题18.（2022·济南）在泉城济南，游客乘坐画舫游船穿行其间，可以尽享“不出城郭而获山水之怡，身居闹市而有林泉之致”的都市休闲意趣。如图所示，若画舫游船质量为3t，从黑虎泉站出发以的速度匀速行驶到泉城广场站，所用时间约为，牵引力是。取，通过计算回答：（1）黑虎泉站到泉城广场站河段大约多长？（2）游船在护城河中受到的浮力多大？（3）这次水上航行中，牵引力对游船做了多少功？（4）这次水上航行中，牵引力对游船做功的功率多大？【答案】（1）；（2）；（3）；（4）。【解析】（1）所用时间约为由公式得，黑虎泉站到泉城广场站河段的长度（2）画舫游船质量为画舫游船重力为因为游船漂浮在水中，根据漂浮条件得，游船在护城河中受到的浮力（3）牵引力对游船做的功（4）牵引力对游船做功的功率。答：（1）黑虎泉站到泉城广场站河段长；（2）游船在护城河中受到的浮力是；（3）这次水上航行中，牵引力对游船做功是；（4）这次水上航行中，牵引力对游船做功的功率是。【过关检测】一、选择题1．下列情景中，人对物体做功的是（）。A．被运动员踢出去的足球在草地上滚动的过程中；B．运动员举着杠铃原地不动；C．中学生背着书包在水平路面上匀速行走；D．物理老师提着实验器材上楼【答案】D。【解析】A．足球被踢出后，在草地上滚动一段距离，是因为足球具有惯性，而此过程中人对足球没有力的作用，所以此过程中人对足球没有做功，不符合题意；B．运动员举着杠铃原地不动，人对杠铃施加了力，但杠铃没有移动距离，所以人对杠铃没有做功，不符合题意；C．学生背着书包在水平路面上匀速前进，虽然有力也有距离，但力与距离垂直（或移动的距离不是在力的方向上），所以人对书包没有做功，不符合题意；D．物理老师提着实验器材上楼，人对实验器材施加了力，且实验器材在力的方向上移动了距离，所以人对实验器材做了功，符合题意。故选D。2．额定功率相同的两辆汽车均正常匀速行驶，在相同时间内两汽车通过的路程之比为2︰1，