2025中考九年级物理《功和机械能》复习学案及典型习题

2025中考九年级物理功和机械能专题复习学案及典型习题

-知识清单+方法清单

模块一功

知识清单N

一、力学中的功

i.功的概念

(1)问题探究：图甲是把小车向右推动了一段距离S,图乙是把物体提高了一段距离〃，图丙是物

体在重力作用下下落了一段高度鼠观察图中所示的两种情况，找找他们活动中的共同点。

【分析】活动中的共同点是，物体受到了的作用，并且在力的方向上都移动了一段—，力

的作用都有了成效。

(2)功的概念

如果一个力作用在物体上，物体在这个上移动了一段距离，就说这个力对物体做了功。

2.做功的两个必要因素

(1)现象分析

①如上图甲、乙、丙所示是力对物体做功的实例。甲小车在推力的作用下，向前运动了一段距

离；乙物体在绳子拉力的作用下升高；丙物体在重力作用下下落了一段高度儿这些做功实例的共同点

是：物体受到了力，在力的方向上移动了距离。

F

丁人搬而未起戊提着滑板在水平路面上前行

②如图丁、戊所示是力对物体没有做功的两个实例。力对物体为什么没有做功？

【分析】这些力不做功的原因：物体受到了力，但是在力的方向上没有移动o

（2）归纳结论：力学里所说的做功，包含两个必要因素：一是作用在物体上的；二是物体

在这个力的方向上移动了O

3.力对物体不做功的三种情况

（1）有力无距离（劳而无功）：有力作用在物体上，但物体没动，即物体没有通过,力对

物体没有做功（力的作用无成效）。例如，人用力推车没有推动。

人用力推车没有推动冰壶在光滑的冰面上滑行提着滑板在水平路面前进

（2）有距离无力（不劳无功）：物体因为通过一段距离，在运动方向上没有力对物体做功

（离开力说功是无意义的）。例如，冰壶在光滑的冰面上滑行。

（3）力与运动距离的方向垂直（垂直无功）：物体受到了力的作用，也通过了距离，但通过的距

离与力的方向，物体在力的方向上没有通过距离，这个力对物体没有做功（力的作用没有成

效）。例如，提着滑板在水平路面前进。

二、功的计算

1.功及其计算公式

（1）功：力学中，功等于力与物体在力的方向上移动的距离的o

计算公式：功=力乂距离w=./表示力，S表示沿力的方向移动的距离，W表示功。

（2）功的单位：在国际单位制中，力的单位是N,距离的单位是m,则功的单位是N-m,它有一

个专门的名称叫做,符号是J,lJ=lN.m。把1个鸡蛋举高m,做的功大约是1J。

2.公式W=Fs的应用

（1）公式变形：由功的计算公式W=Ps可知，已知三个物理量中的任意两个，可求第三个。

①求作用在物体上的力：F=；②求在力的方向上移动的距离：s=。

式中物理量全部用国际单位制。

（2）尸与s具有同时性：即在受力的同时移动了距离，移动距离的同时受了力。公式W=Ps中的

厂是使物体沿力下的方向通过距离s的过程中，始终作用在物体上的力，它的大小和方向都是不变的。

（3）/与s具有同向性：公式W=Fs中的尸是作用在物体上的力，s是物体在力产的方向上通过的

距离。

（4）/与s具有同体性：即尸与s对应同一个研究对象。

3.关于克服阻力做功

物体在力的作用下发生运动，如果运动的方向与一个力（阻力）的方向相反，我们就说物体克服

这个力做功。例如，在水平面上推动物体前进时，要克服做功；提高物体时要克服做

功；人在爬楼梯时，要克服自己的重力做功，计算做功的大小时，应该用人的重力G乘以楼梯的竖直

高度即W=Gh»

方法清单

考向01功的概念判断力对物体是否做功

【例题1】（2024•江苏常州•中考真题）起重机将1000N的重物先竖直向上匀速提升3m,再悬停

6s,起重机对重物做功情况是（）

A.提升过程做了功，悬停过程做了功B.提升过程不做功，悬停过程不做功

C.提升过程不做功，悬停过程做了功D.提升过程做了功，悬停过程不做功

方法技巧两种方法巧判是否做功

1.判断了是否做功的两个必要因素（作用在物体上的力和物体在力的方向上移动的

距离）是否同时存在；

2.看是否符合三种不做功的情况，即有距离无力、有力无距离、有力有距离但力的

方向与物体移动的方向垂直。

【训练1-1】小红先后用同样大小的力/使一木箱分别在如图所示的甲、乙两个表面上沿力的方向

移动相同的距离s,该力F在这两个过程中所做的功卬甲W乙。（选填或“<”）

m।im।I

z/z/z/zz////////.

光滑水平面粗糙水平面

甲乙

【训练1-2】小华参加校外劳动时，经历了如下过程：①她用力搬一筐玉米，未能搬起；②她又用

力推筐，仍未推动；③在小明的帮助下，他们将这筐玉米抬起并放到手推车上；④接着他们用水平力

推着手推车沿水平路面前往仓库。则（）

A.①中小华对这筐玉米做了功B.②中小华对这筐玉米做了功

C.③中他们对这筐玉米做了功D.④中他们对手推车没有做功

考向02功的计算

【例题2】（2024・四川乐山・中考真题）如图所示，某次比赛中，运动员推着冰壶从A点运动6m到

达B点时轻轻松手，随后冰壶沿冰道运动30m停在。点。若运动员对冰壶的水平推力为9N,冰壶运

动中受到水平方向的阻力，大小恒定为1.5N。从A点到O点冰壶沿直线运动中（）

冰壶赛场俯视图

A.推力对冰壶做功为270JB.推力对冰壶做功为324J

C.冰壶克服阻力做功为54JD.冰壶克服阻力做功为45J

方法技巧比较做功的大小需注意以下两点

L要运用公式W=Ps来比较;

2.注意力做功的大小只与尸和s的乘积有关，与运动面的粗糙程

度、运动的路径等因素无关。

【训练2-1】现有甲、乙、丙三个质量不同的物体（小甲＜»1乙＜优丙），在相等的恒力/作用下，分别

在水平方向、沿斜面向上、竖直方向通过了相等的距离s,如图所示。尸在三种情况下做的功分别为W

甲、W乙、W丙，三者大小判断正确的是（）

甲=皿乙＜皿丙皿甲＞卬乙〉丙

A.WV=W^=WB.WC.WD.W甲＜呼乙＜W丙

【训练2-2】为了纪念.对物理学的巨大贡献，以他的名字作为功的单位。如图所示是北京冬

奥会上的智能服务机器人，重力为450N。其内置电动机为机器人提供300N的水平动力，机器人在水

平地面上6s内匀速前进了5m。机器人所受的重力做功J,水平动力做的功是

模块二功率

知识清单/

一、比较做功快慢的方法

1.事例分析

(1)如图所示，人与起重机做功相同，起重机所用少，所以做功快。

(2)如图所示，人与起重机，做功时间相同，起重机做功，所以起重机做功快。

2.总结：比较做功快慢的方法

(1)时间相同，比较物体做功的多少，做功多的做功O

(2)做功相同，比较做功的时间，时间短的做功。

(3)功与时间都不相同，用“”可以比较做功的快慢。该比值越大，做功越快。

二、功率

1.功率

(1)功率的物理意义：表示物体做功的o

(2)功率的定义：功与完成这些功所用时间叫做功率。

(3)公式：功率=P^W/t

(4)单位

①国际单位：焦/秒，叫做,符号,1W=1J/S

②常用单位：(kW)lkW=W

2.功率的推导公式

(1)推导：如果力F作用在物体上，物体沿力的方向以速度v做匀速直线运动，则力尸的功率:

W

即拉力做功的功率等于力与物体速度的乘积。

适用条件：物体做匀速直线运动，P与v在同一条直线上。

（2）应用P=a应注意

①力尸和物体运动速度v方向一致。

②计算时，F的单位是N,v的单位是m/s,这样算出的功率单位才是W。

③在解题时，若已知作用力/和物体运动的速度v,则用？=人来求功率更方便。

（3）公式P=Fv的实际应用

①汽车上坡时，司机经常用换挡的方法减小速度。因为机车发动机的最大功率是一定的。由P=Pv

可知，牵引力的大小和运动速度成反比。汽车上坡时，需要牵引力，所以就要速度。

②同一辆机动车，在满载时的行驶速度一般比空载时要小。因为大货车在满载时，需要—牵引

力，所以就要速度。（以上均选填“增大”或“减小”）

汽车上坡减小速度货车的速度小于小轿车的速度

4.功率的测量

（1）测量人爬楼梯的功率

【测量原理】P=

【实验器材】体重计（或磅秤）、、=

【测量步骤】

①用体重计（或磅秤）测出自己的质量机，求出自己的重力G。

②用皮尺测出所登楼层的高度瓦

③用秒表测出自己上楼所用的时间Zo

【进行计算】人上楼的功率尸。

pWGhmgh

测量人爬楼梯的功率测量引体向上的功率

（2）测量引体向上的功率

【测量原理】P^W/t

【实验器材】体重计（或磅秤）、刻度尺、停表。

【测量步骤】

①用体重计（或磅秤）测出自己的质量机9

②用刻度尺测出完成一次规范引体向上动作时上升的高度〃；

③用停表测量出连续完成"次规范引体向上动作时需要的时间/;

【计算】用公式P^W/t^Ghn/t=求出人引体向上的功率Po

5.功和功率的比较

项目功功率

概念力与物体在力的方向上移动的距离乘积功与做功所用时间之比

物理意义表示物体做功的多少表示物体做功的快慢

符号WP

计算公式

W=Fst

决定因素力F、物体在力方向上移动的距离s功卬、做功所用时间t

单位焦耳（J）瓦特（W）

联系W=Pt

方法清单

考向01功率的概念与计算

【例题1】（2024.内蒙古赤峰•中考真题）某老旧小区改造工地，工人用起重机将重1.2X104N的施

工材料匀速吊上6m高工作台，用了10s。施工材料上升的速度是m/s；起重机对施工材料做功

J，做功的功率是W„

方法技巧比较做功的快慢的两点注意

1.比较做功的快慢，不能片面地认为做功多的一定做功快，也不能

片面地认为做功所用时间短的做功一定快；

2.特别是在功和做功时间都不同时，要通过比较单位时间内所做的

功来比较做功的快慢。

【训练1-11我们可以用两种方法来比较物体做功的快慢。如图是挖掘机和人同时开始工作到某时

刻的情形，你认为方式做功较快，理由是相同内甲做的功多；另一种方法是做相同的,

比较做功时间的多少。

【训练1-2】（2024•连云港・中考真题）如图所示，一个人先后两次用同样的时间、同样大小的力，

将不同质量的物体在不同的表面上分别移动相同的距离。该力在此过程中所做功的大小分别为W1、肌

,功率的大小分别为尸1、P2，关于它们之间的大小关系说法正确的是（）

光滑表面粗糙表面

A.Wi<W2Pi<P2B.Wi>W2Pi>P2

C.Wi=W2Pi=P2D.Wi<W2Pi>P2

【训练1-3】如图所示的是一种智能装卸机器人，它能够代替人工进行货物装卸。该机器人在10s

内将质量为800kg的货物沿竖直方向匀速提升2m。g取10N/kg,求：

（1）货物所受的重力；

（2）机器人提升货物的功率。

考向02功率的测量

【例题2】如图所示，粗略测量小明同学引体向上运动的功率时，下列物理量不需要测量的是

）

C.每次身体上升的高度D.做引体向上的时间

方法技巧三步法解答功率测量题目

1.明确原理：P^W/to

2.抓关键点：根据如何测量F、s、to

3.合力设计：测量步骤与顺序。

【训练2-1】跳绳是我市初中毕业生体育测试的项目之一，小宇同学想利用所学的物理知识估测自

己平时跳绳时克服重力的平均功率（不计绳重）。

（1）用（填测量器材）测量_____（填物理量与其对应字母）。

（2）估测自己平均每次跳起的高度鼠

（3）用（填测量器材）记录跳”次所用的（填物理量与其对应字母）。

（4）数据处理：平均功率尸=（用上述的物理量表示）。

（5）比较两人跳绳的平均功率大小（假设两人跳起的平均高度相同），则（）

A.跳绳的快慢相同，体重大的功率大

B.跳绳的快慢相同，跳的时间长的功率大

C.体重相同，跳的个数越多的功率越大

D.体重相同，跳的时间越长的功率越大

【训练2-2】风车是利用风力做功的装置。小明制作了一架小风车，他想粗略测定风车在一定风速

下做功的功率，实验装置如图所示。除了图中的实验器材，还必需的测量工具有：天平、刻度尺和秒

表。

在回形针

（1）观察实验装置，小明是通过测量细线对做功的功率来测定风车做功的功率。

（2）实验时，逐渐增加挂在细线下的回形针数量，直到细线恰好缓慢匀速提升回形针为止。若测

得回形针匀速上升的高度仄所用的时间人回形针的总质量如回形针的个数小则风车做功的功率

P=（请用题给符号写出表达式）。

（3）实验过程中，风车转轴处总会有摩擦，摩擦较小时与摩擦较大时相比，较（选填：大/

小）时测得风车的功率值较大。

模块三动能和势能

知识清单N

一、能量

1.能做功的物体具有能量

(1)现象探究：什么情况下能做功。分析下述实例有什么共同特点？

湍急的流水推动水车飞行的子弹击碎灯泡拉开的弓将箭射出

【分析】流动的水对水车做了功；飞行的子弹对苹果做了功；拉开的弓对箭做了功。

【探究归纳】上述实例的共同特点是物体对外做了。

(2)能量：物体能够对外做功，我们就说这个物体具有,简称能。

(3)能量的单位：能的单位与功的单位相同，是(J)。

2.对能量的理解

能量是表示物体做功本领的物理量。物体做功过程实质上是能量转化或的过程，物体能够做

功越多，表示这个物体所具有的能量越大。

二、动能

1.动能：物体由于而具有的能量，叫做动能。一切运动的物体都具有动能。例如，空中飞

行的飞机、地上行驶的汽车、河水的流动等。

2.实验：探究物体的动能跟哪些因素有关

【猜想与假设】

(1)动能是由于物体运动而具有的能，子弹飞行的速度大，对物体的杀伤力也大(做功多)，因

此动能可能与物体的有关。

(2)锤子击碎物体时，锤头的质量越大，破坏力越强(做功越多)，因此动能的大小可能与物体

的有关。

【制定计划】

(1)如图所示，钢球A从高为/i的斜槽上滚下，在水平面上运动，运动的钢球A碰到木块B后，能

将B撞出一段距离s。在同一水平面上，木块B被撞得越远，钢球A对B做的功就越多，A的动能越大。

（2）实验方法

①转换法：通过被撞物体B运动的s来反映动能的大小。

②控制变量法：在探究动能大小可能与物体运动速度、物体的质量有关时，每次实验这两个变量

只能变化一个。

【进行实验】

（1）探究动能大小与速度的关系

①控制钢球的质量形不变。

②让同一钢球分别从不同的高度由静止开始滚下，撞击木块o

③观察并测量木块被撞出的距离S甲与S乙。

④实验记录表

次数质量m/kg高度h/cm推动木块的距离s/cm

10.110

20.115

30.120

（2）探究动能大小与质量的关系

①控制速度不变，即固定钢球在滑槽上的释放位置的高度2//不变。

②改变钢球的质量冽。

③观察并测量木块被撞出的距离S甲与S丙。

④实验记录表

次数质量m/kg高度h/cm推动木块的距离s/cm

10.110

20.210

30.310

【分析与论证】

探究（1）中：钢球质量相同，钢球达到斜面底端的速度越大，木块被撞击滑行的距离越远。说

明：钢球的动能大小与有关，速度越大，动能越大。

探究（2）中：钢球达到斜面底端速度相同时，钢球质量越大，木块被撞击滑行的距离越远，说

明：钢球的动能大小与有关，质量越大，动能越大。

【实验结论】物体动能的大小跟速度、质量有关，质量相同的物体，运动速度越大，它的动能越

大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越大。

【交流与讨论】

（1）使钢球获得动能的方法：将钢球由斜面某一高度释放（重力势能转化为动能）。

（2）将质量不同的钢球放在斜面上同一高度处静止释放的目的：控制钢球达到斜面底端时具有相

同的（钢球的速度与质量无关）。

（3）将质量相同的钢球由斜面上不同位置静止释放的目的：改变钢球达到斜面底端时的一。

（4）实验改进

①若木块质量较大，为确保实验现象较明显，可增大钢球滚下的高度。

②不用木块的实验改进：在桌上铺一条毛巾，用钢球在毛巾表面滚动的—来反映动能的大小。

（5）实验结论的应用：生活中超载、超速问题（超速：速度大，超载：质量大；则使车辆的动能

大，危险性大）。

3.与动能有关的现象及解释

某段道路的标示牌如图所示：小型客车最高行驶速度不得超过lOOkm/h；大型客车、载货汽车最高

行驶速度不得超过80km/h。

这是因为，同一辆汽车，速度越大，具有的越大，危害性大。所以限制机动车的最高行驶

速度才能保证机动车行驶的安全性。如果载货车与小汽车的行驶速度相同，由于载货车的质量大，具

有的动能，危害性大。所以质量大的大型货车最高行驶速度要些。

三、势能

1.重力势能

（1）现象探究：被举高的物体能做功。

①观察打桩机打桩的过程。如图所示,打桩机在工作时，先把“重锤”高高举起，“重锤”落下,

可以把桩打入地里。

②高空抛物现象曾被称为“悬在城市上空的痛”。它曾与“乱扔垃圾”齐名，排名第二。高空抛

物，既伤人又伤物。

【分析】被举高的重锤能够对桩做功，说明被举高的重锤具有能量。高空抛出的物体能够做功，

说明高处的物体具有能量。

【探究归纳】高处的物体都具有,这种能量是物体由于受到产生的。

（2）重力势能

在地球表面附近，物体由于受到并处在一定时所具有的能，叫做重力势能。

2.决定重力势能大小的因素

【猜想与假设】

（1）重力势能是由于物体处在一定高度而具有的能，所以重力势能可能与物体的位置—有关。

（2）位置高度相同的足球和铅球下落到地面，铅球对地面做的功比足球大得多，推测重力势能可

能与物体的有关。

【设计并进行实验】

（1）探究重力势能大小与质量的关系：如图所示，让质量不同的小球A、B.C分别从同一高度由

静止开始下落，观察小球陷入花泥的深度。

——QE

Dm

----

gff加

m2m3m

（2）探究重力势能的大小与高度的关系：让质量相等的小球A、D.E分别从不同的高度由静止下

落，观察小球陷入花泥的深度。

【分析与论证】

探究（1）中：同一物体从不同高度的位置下落时，小球陷入花泥的深度不同；高度越高，小球陷

入花泥的深度越大。说明：质量相等的物体，高度越高，重力势能越大。

探究（2）中：质量不同的小球从同一高度下落时，质量越大，小球陷入花泥的深度越大。说明：

高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大。

【实验结论】物体重力势能的大小跟、有关，物体的质量越大，位置越高，它具有

的重力势能就越大。

3.弹性势能

（1）现象探究：物体发生弹性形变与做功

【事例】运动员在参加射箭比赛时，拉弯的弓能将箭射出；在蹦床比赛中，运动员可以“跳”的

很高。

【分析】被拉弯的弓和发生形变的蹦床可以把箭射出去、把人弹起，弓和弹簧能够对外做功，说

明他们具有能量。

射箭蹦床弓的形变越大，箭射得越远

【结论】发生的物体具有能量。这种形式能量的产生是由于发生弹性形变的物体在恢复形变

时可以做，故具有能量。

(2)弹性势能：物体由于发生而具有的能叫做弹性势能。

(3)影响弹性势能大小的因素

【事例】钟表的发条，拧的越紧，指针走动的时间越；弹弓的皮筋拉的越长，弹丸被弹射

的越o观察如上图所示的射箭比赛，会发现弓的形变程度越大，箭射得越o

【分析】以上发生弹性形变的物体，其弹性形变越大，具有的弹性势能越大。可见物体的弹性势

能与程度有关。

【结论】影响弹性势能大小的因素是物体本身的材料和弹性形变的程度。在材料相同时，物体的

弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。

4.势能：重力势能和弹性势能统称为势能.

5.动能和势能的异同

势能

异同点动能

重力势能弹性势能

形成物体由于运动而物体由于受到重力并处物体由于发生

原因具有的能在一定高度所具有的能弹性形变而具有的能

不

一切运动的物体一切被举高的物体一切发生弹性形变的

同特点

点都具有动能都具有重力势能物体都具有弹性势能

决定

质量和速度质量和高度弹性形变程度

因素

相同点都是能量的一种具体形式,都具有做功的本领

方法清单

考向01功和能的关系

【例题1】下列关于功和能的关系的说法中，正确的是（）

A.一个物体没有做功，它一定不具有能量

B.一个物体能够做的功越多，其动能一定越大

C.一个物体具有能量，说明它正在做功

D.一个物体能够做功，说明它具有能量

方法技巧

1.能是由物体状态决定的物理量，有能量的物体有做功的本领;

2.物体通过对外做功来释放能量；

3.功是能量变化的量度，即功是做功过程中物体的能量的多少。

【训练1-1】如图所示是玩弹弓的情景。经验表明，橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得

越,这说明橡皮筋的弹性势能与其有关；若橡皮筋被拉的长度相同，而用的“子弹”不

同，质量大的“子弹”射出的较小。在此过程中，橡皮筋对“子弹”做的功—（选填“相

同”或“不相同”）。

考向02动能和势能的概念

【例题2-1］（2024.黑龙江大庆.中考真题）神舟十八号是中国载人航天工程第十八艘载人飞船，于

2024年4月25日，在酒泉卫星发射中心发射成功。中国国旗随神舟十八号载人飞船搭载进入中国空间

站，由神舟十八号航天员乘组与神舟十七号航天员乘组进行了太空传递和在轨展示。在飞船加速上升

的过程中，若不考虑其质量的变化，下列分析正确的是（）

A.重力势能增加，动能不变B.重力势能减少，动能增加

C.重力势能增加，动能增加D.重力势能不变，动能不变

方法技巧动能和势能的决定因素

物体的动能与物体的质量和速度有关；物体的重力势能与物体的质量和高度有

关；物体的弹性势能与材料本身和物体的弹性形变程度有关。

在没有特别指明的情况下，“高度”一般是相对于地面而言的。在初中阶段，

通常把地面上的物体所具有的重力势能看成零。

【训练2-1】如图所示是运动员在冬奥会跳台滑雪空中下落的情景，在下落过程中，运动员的重力

势能逐渐（选填“减小”“不变”或“增大”）；若某运动员质量为60kg,在空中经1.5s下落的竖

直高度为10m,则这段时间内该运动员的重力的功率是Wo（g取10N/kg）

【训练2-21在公路上我们时常会看到限速标志，如图所示。这是因为越大，物体的动能越

大，物体动能还与有关。

【例题2-3］（2024•湖南长沙•中考真题）2024年5月3日，长征五号遥八运载火箭搭载嫦娥六号探

测器成功发射，开启了人类月背取样的旅程。嫦娥六号加速升空的过程中（）

A.重力势能和动能都增大B.重力势能和动能都减小

C.重力势能减小，动能增大D.重力势能增大，动能减小

考向03探究影响动能大小的影响

【例题3】（2023•山东潍坊•中考真题）为探究物体的动能跟哪些因素有关，利用斜槽、钢球、木块

等器材在同一水平面上进行探究活动。钢球从高为/z的斜槽上滚下，在水平面上运动，运动的钢球碰

上木块后，能将木块撞出一段距离s,如图所示。

（1）实验中探究的“物体的动能”是指—（选填字母）。

A.钢球在斜面上的动能B.钢球撞击木块时的动能C.木块被撞击后的动能

（2）若水平面是光滑的，（选填“能”或“不能”）达到探究目的。

（3）实验过程中，发现木块移动的距离较短而不易进行观察和比较。对此请你写出一条改进措

方法技巧控制变量法和转换法的应用

1.控制变量法：要探究动能与质量的关系，就需要控制小球的速度不变，只改

变小球的质量进行实验；要探究动能与速度的关系，就需要控制小球的质量不变，

只改变小球的速度进行实验。

2.转换法：通过木块被碰撞后的滑动距离来反映小球的动能大小。

【训练3-1】在“探究动能大小与哪些因素有关”实验中，将小车从光滑斜面上由静止释放，得到

了如图所示的三个实验场景，以下分析正确的是（）

场景①场景②场景③

A.实验中研究对象是木块

B.选用场景①和③可探究小车动能与质量关系

C.场景①和②中小车到达水平面的初速度不同

D.三个实验场景也可以“探究重力势能与哪些因素有关”

【训练3-2】为了探究动能大小的影响因素，利用斜面、钢球、木块等器材在同一水平面上开展了

如图所示的探究活动。

（1）该实验中所探究物体的动能是指的动能；（选填“钢球”或“木块”）

（2）由甲、乙两图可知，当物体质量相同时，速度越大，动能越大；

（3）如甲、丙两图所示，让不同质量的钢球从同一斜面的_____由静止滚下，目的是，可

得出结论：；

（4）若斜面下方水平面光滑，本实验达到实验目的。（选填“能”或“不能”）

考向04探究影响势能大小的影响

【例题4】热爱劳动的津津，在家学做天津特色菜“贴律悖熬鱼”时，一个饮料瓶不小心落到了松软

的玉米面团上，在面团上留下较深的痕迹。于是他灵机一动，利用玉米面团和装有水的饮料瓶，依次

做了如图所示的实验，对如下两个问题进行了探究。

问题一：压力作用效果跟哪些因素有关

问题二：重力势能大小跟哪些因素有关

（1）做实验①②③是为了探究（选填“问题一”或“问题二”）；

（2）利用实验④⑤可探究重力势能大小与是否有关；

（3）《民法典》中规定“禁止从建筑物中抛掷物品”，生活中更要杜绝“高空抛物”这种严重危害

公共安全的行为，''高空抛物"危害性大的原因，可通过分析实验⑤⑥得出的结论来解释，请你写出该

结论。

方法技巧控制变量法和转换法的应用

采用同一重物，控制质量不变的目的是排除质量因素对实验结果的影响，此处采用的

是控制变量法。小方桌陷入沙中越深，说明重物原来具有的重力势能越大，记录并比较小

方桌下陷的深度，是为了比较重物具有的重力势能的大小，此处采用的是转换法。

【训练4-1】小明用图示装置“探究重力势能大小与质量的关系”，下列说法正确的是（）

303

A.实验研究对象是三脚小桌

B.让同一木块从三个不同的高度由静止下落

C.让质量不同的木块从不同的高度由静止下落

D.用三脚小桌下陷的深度来表示木块重力势能的大小

【训练4-2】小明在体育课上，从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发，产生了如下猜想。

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的下落高度有关；

猜想三：物体的重力势能与物体的运动路径有关。

为此小明设计了如图所示的实验，他的做法是：

用大小、形状相同的A、B、C、D四个金属小球，其中A、C、D三球的质量为根，B球质量为

2m,让A、B两球从距沙表面高”处由静止下落，C球从距沙表面高2H处由静止下落，D球从距沙表

面高2H处的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下。（球在光滑管道中运动时的能

量损失不计）实验中测得A、B两球陷入沙中深度分别为0和712,而C、D两球陷入沙中深度均为

h3,且％＜为＜乜

(1)本实验是通过观察来判断重力势能大小的；

(2)实验中B球比A球陷入沙中的深度更大，由此可验证猜想；

(3)为验证猜想二，应比较(选ABCD)两球，可得出结论，当物体相同时，下落的

高度越高，物体的重力势能越大；

(4)由B、C两球不能探究重力势能的大小与质量的关系，理由是；

(5)比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙中深度相同，由此可得出结论，物体

的重力势能与物体运动的路径(填“有关”或“无关”)。

模块四机械能及其转化

知识清单二

一、机械能及其转化

1.机械能

(1)事例分析：分析高空运动的物体所具有的能量。例如，飞行中的飞机因为它在运动而具有

能，又因为它处于高空而具有能，一个物体可以既有动能，又有势能，把这两种能量加在一

起，就是它的能。

(2)定义：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。

一个物体具有的机械能是动能和势能之和。例如，如果一架飞行中的飞机的动能是4X108J,重力

势能为5X1O8J,那么总的机械能为：动能+势能=4X1O8J+5XIO8J=9X1()8J。

2.动能和势能的转化

(1)动能和重力势能的转化

动能和重力势能可以相互转化。下面以单摆和滚摆的运动为例分析。

①单摆实验：如图所示，摆球在竖直平面内摆动，在A、C点时最高，在B点时最低，所以摆球

的运动可分为下降段和上升段。其能量转化情况见下表。

运动过程高度重力势能速度动能能的转化

A—B降低减小变大增大_____能转化为____能

B-C升高增大变小减小_____能转化为——能

C-B降低减小变大增大_____能转化为——能

B-A升高增大变小减小_____能转化为——能

【结论】单摆在摆动过程中，动能和重力势能可以相互转化。

单摆实验滚摆实验

②滚摆实验：如图所示，将滚摆挂起来，捻动滚摆，使悬线缠绕在轴上，当滚摆上升到最高点

后，放开手，滚摆会下降和上升，能量变化的分析过程如下表所示。

运动过程高度重力势能速度动能能的转化

下降降低减小变大增大能转化为能

上升升高增大变小减小_____能转化为_____能

【结论】滚摆在摆动过程中，动能和重力势能可以相互转化。

(2)动能和弹性势能的转化

如图所示，一个木球从斜面上滚下来，撞到水平面的弹簧上。分析其能量转化的情况。

V

r--------

__r—_F

.....

小球由静止从斜坡上滚下小球滚上斜坡

甲乙

研究的弹簧的弹簧的

球的速度球的动能能的转化

过程形变程度弹性势能

甲木球逐渐减小逐渐减小动能转化为

由小变大逐渐增大

压缩弹簧直至为零直至为零弹性势能

乙弹簧把木由零逐渐由零逐渐逐渐减小弹性势能

由大变小

球弹回增大增大直至为零转化为动能

【结论】动能和弹性势能在一定条件下可以相互转化。

(3)归纳结论

动能和势能可以相互转化。动能和重力势能可以相互转化，动能和弹性势能可以相互转化。

注意：动能和势能的相互转化的条件

①动能和势能的相互转化过程中，必定有动能和势能各自的变化，而且一定是此增彼减。

②动能的增减变化要以的变化来判断；重力势能的增减变化要以物体离地面的变化来

判断；弹性势能的增减要根据大小的变化来判断。

（4）动能和势能相互转化的实例

①人从滑梯下滑时，重力势能转化为动能。

②拉弓射箭时，拉开的弓把箭射出去的过程中，弓的弹性势能转化为箭的动能。

③撑杆跳高时，能量的转化过程：动能一弹性势能（跳杆）一重力势能一动能。

3.机械能守恒

（1）机械能守恒：如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的

不变。或者说，机械能是的。

（2）机械能守恒的条件：只有动能和势能的相互转化，而没有机械能与其他形式的能的相互转化

（即忽略摩擦力造成的能量损失，机械能守恒也是一种理想化的物理模型）。在物理学中常常出现“光

滑的表面”、“不计空气阻力”、“不计摩擦”等文字描述，表示没有摩擦阻力，机械能是的（填

“守恒”或“不守恒”）。

（3）机械能不守恒的一些事例

A

a

R

^h

汽车爬坡匀速下落的跳伞者发射火箭

（4）用机械能守恒及其转化解释现象

①用绳子把一个铁锁悬挂起来。把铁锁拿近自己的鼻子，稳定后松手，头不要动。铁锁向前摆去

又摆回来。但是铁锁摆回时不会碰到你的鼻子。原因是：铁锁下降的过程是重力势能转化为动能，上

升的过程是动能转化为重力势能。在上升和下降的过程中，铁锁和空气之间存在,克服摩擦做

功，一部分机械能转化为能，机械能不守恒(减小)，也就是重力势能的最大值越来越小，所以

摆动的高度会越来越,不会达到鼻尖的。

人造地球卫星的轨道示意图

②分析人造地球卫星的机械能转化

许多人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行。离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫。卫

星在大气层外运行，不受空气阻力，只有动能和势能的转化，因此机械能(选填“守恒”或“不

守恒”)。卫星在远地点时能最大，当它从远地点向近地点运动时，势能减小，能增大，速

度也增大。当卫星从近地点向远地点运动时，它的能减小，能增大，速度也减小。

二、水能和风能的利用

1.水能

(1)水能：流动的水具有—能，高处的水具有能，水所具有的机械能统称为—能。水能

的大小由流量、流速和水位差决定。

(2)古代对水能的利用：早在1900多年前，我们的祖先就制造了水轮，让流水冲击水轮转动，

用来汲水、磨粉、碾谷。

(3)水能发电站：将水的—能转化成—能。修筑拦河坝提高上游水位，坝底装水轮机，发电机

装在水轮机上面，它们的轴连接在一起，水轮机带动发电机发电。一定量的水，上、下水位差越大，

水的重力势能越大，能发出的电就越多。

水能发电站

2.风能

(1)风能：流动的空气所具有的机械能叫做风能。风能的大小由风速和流动空气的质量决定。

（2）古代对风能的利用：我国早在2000多年前就开始利用风来驱动帆船航行；至少1700多年前

已开始利用风来推动风车做功。

利用风能的帆船风车田

（3）风能发电站：将风的—能转化成—能。单个风力发电机的输出功率较小，在风力资源丰富

的地区，可以同时安装几百台风力发电机，组成“风车田”，连在一起供电。

方法清单

考向01动能和势能之间的转化

【例题1】（2024•四川广元・中考真题）2024年5月23日至24日，东部战区在我国台湾省周边开

展“联合利剑一2024A”军事演习，震慑台独分裂势力，坚决捍卫国家主权和领土完整。参加演习的某

架战机加速升空过程中，若不考虑燃油消耗引起的质量变化，则该战机（）

A.动能减少,重力势能减少

B.动能减少,重力势能增大

C.动能增大，重力势能减少

D.动能增大，重力势能增大

方法技巧动能和势能转化的分析

1.如果只有动能和势能相互转化，那么机械能守恒。

（1）动能与重力势能间的转化：物体下落时，高度减小，速度增大，重力势能转化

为动能；物体上升时，高度增大，速度减小，动能转化为重力势能。

（2）动能与弹性势能间的转化：解答此类问题的关键是确定哪个阶段物体做加速运

动，哪个阶段物体做减速运动。例如，运动的小球压缩弹簧时，加速运动时，弹性势能转

化为动能；减速运动时，动能转化为弹性势能。

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、................=....Q嬲嬲好

2.若考虑摩擦等阻力，机械能的总量就会变小，部分机械能转化成了其他形式的能。

例如，在单摆和滚摆运动过程中，由于摩擦和空气阻力的存在，小球和滚摆并不能完全回

到初始的位置，此时单摆和滚摆的机械能减小了。

【训练1-1】造地球卫星广泛应用于全球通信、军事侦察、气象观测、资源普查、环境监测、大地

测量等方面.如右图所示，当卫星从近地点向远地点运动时，它的（）

A.重力势能减小B.速度增大

C.机械能增大D.动能转化为重力势能

【训练1-2】北京冬奥会于2022年2月4日开幕，中国运动员谷爱凌在自由式滑雪女子大跳台项

目中获得金牌。自由式滑雪是选手们在斜坡上自由滑降，通过表演空中技巧，来比拼艺术性的比赛。

如图所示，运动员在斜坡上加速滑降的过程中（）

A.动能增大，重力势能减少B.动能增大，重力势能增大