2024中考一轮复习物理-力学-第六讲-功和功率、机械能-原卷版

力学-第六讲--功、功率、机械能一.思维导图动能大小影响因素二.知识梳理动能大小影响因素质量（m)速度（V)动能考点1机械能质量（m)速度（V)动能 重力势能大小影响因素重力势能大小影响因素机械能质量（m)高度（h)重力势能质量（m)高度（h)重力势能 弹性势能大小影响因素势能 弹性势能大小影响因素势能形变量/形变程度形变量/形变程度弹簧的材料、粗细弹性势能弹性势能考点2机械能转化模型模型一：竖直弹簧模型、蹦极模型质量为m的小球从O点静止下落，落在竖直放置静止的轻质弹簧上，到达B点时小球重力与弹簧的弹力大小相等，图中A点是弹簧自然伸长的原长点，C点是小球到达的最低点（不计空气阻力）知识拓展：知识拓展：1.合力方向与运动方向相同，速度增大；相反则减小；2.机械能转化分析方法小妙招：过程中减小的能量增大的能量（能量并不会凭空消失，也不会凭空创造）阶段/点受力分析速度变化能量转化OAGG只受重力合力往下速度(v)增大重力势能动能ABGF弹GF弹F弹<G合力往下速度(v)增大重力势能动能+弹性势能B点GF弹GF弹F弹=G合力为0速度最大点Vmax动能最大点BCGF弹GF弹F弹>G合力往上速度(v)减小重力势能+动能弹性势能思考：1.在哪些阶段小球机械能守恒？2.将弹簧和小球看作一个体系，这个体系的机械能守恒吗？3.如果是需要考虑空气阻力，思考1和思考2的答案有什么变化？总结：【机械能守恒的判断方法】方法一：做功法①对于一个物体而言，只受到重力的作用时机械能一定守恒（只有重力对物体做功）②对于多个物体组成系统而言，只有重力和系统内的弹力做功，系统机械能守恒方法二：定义法机械能守恒：物体具有的动能和势能发生相互转化，但是动能和势能的总和保持不变，我们称这个物体的机械能守恒。只需要判断该物体的机械能有没有对外转化出去，如果只是自身动能与势能相互转化，那么自身的机械能总和不变，即机械能守恒，若有将机械能转化为其他物体的能量，则该物体机械能不守恒。模型二：水平弹簧模型水平面粗糙：①压缩到A点释放，速度最大点在AB之间②拉伸到C点释放，速度最大点在BC之间水平面光滑：速度最大点在原长点B滑块最后静止位置（从静止状态受力平衡角度思考）1.若水平面不光滑，则最终可能静止在弹簧原长点、原长点左侧、原长点右侧2.若水平面光滑，则最终只能静止在弹簧原长点模型三：单摆模型不计空气阻力,质量为m的小球从A点静止摆下AB：重力势能转化成动能不计空气阻力,质量为m的小球从A点静止摆下AB：重力势能转化成动能BC：动能转化成重力势能整个阶段，小球的机械能守恒小球在B点绳子突然断开，小球会做平抛运动；小球在C点绳子突然断开，小球会竖直下落。模型四：抛体模型竖直上抛与平抛运动的区别：竖直上抛最高点速度为0竖直上抛与平抛运动的区别：竖直上抛最高点速度为0平抛运动最高点速度不为0模型五：斜面轨道模型考点3：功和功率一、功1.做功：在科学中，如果物体受到力的作用，并且在这个的方向通过了一段距离，我们就说这个力对物体做了功。2.做功必须满足两个条件：①有力作用在物体上。②物体在这个力的方向上通过了一段距离。3.以下是三种不做功的情况：“劳”——力，“动”——距离①有力的作用，但是物体没有移动（距离为0）——“不动无功”，如图①所示；②物体移动了，但是没有力作用（比如足球离开脚后继续运动）——“不劳无功”，如图②；③有力作用，物体也移动了，但物体移动方向与力的方向垂直——“劳而无功”或“垂直无功”，如图③。①②③4.功的计算：功=力距离；若用W表示功、F表示力、s表示物体在F方向上通过的距离，则公式可表示为：。5.功的单位：在国际单位制中，功的单位是焦耳，简称焦，符号为J。1J=1N·m6.功的实质：一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，所以能量和功的单位都是焦耳。做功的过程实质上就是能量转化的过程，物体做多少功就有多少能量转化为其他形式的能，所以功是能量转化多少的一种量度。二、功率1.功率（定义）：单位时间内做的功，用字母P表示。2.功率的单位：瓦特，简称瓦，符号W。国际单位制中，功的单位是J，时间的单位是s，功率的单位就是J/s。1W=1J/s，意思是1s内完成了1J的功。常用的单位还有“kW”，1kW=1000W。3.功率（意义）：用来衡量物体做功快慢的物理量。功率只表示做功的快慢，不表示做功的多少，一个力做功的多少由功率和时间两个因素决定。功率大的机械，做功不一定多；做功多的机械，功率也不一定大。4.计算公式：，公式变形：、5.公式推导：6.比较功率大小的三种方法：①在相同时间内，比较做功的大小，做功越多的物体，功率越大；②在完成相同功的条件下，比较所用时间长短，所用时间越短的物体，功率越大；③做功的多少和所用时间都不相同的情况下，通过计算进行比较考点4重力做功1.克服某力做功：若物体移动方向与力的方向相反，我们就说这个物体克服这个力做了功；克服某力做功多少计算方式与功的计算相同。2.物体重力做功或者是克服重力做功公式。G为物体重力，h为物体高度的变化。考点5核能1.核能:原子核在转变过程中所释放出的能量，称为核能。核能是从原子核的内部释放出来的，它比物质在化学反应中所释放的化学能要大得多2.获取核能两种途经(1)核裂变-----链式反应a.含义:质量较大的原子核在中子轰击下分裂成两个新原子核，并释放出能量的现象b.应用:原子弹就是运用这个原理制造的;核电站就是利用核反应堆提供能量的(2)核聚变-----热核反应，反应需要极高的温度，且释放的能量比核裂变更多a.含义:两个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子核，同时释放能量的现象b.应用:氢弹就是根据核聚变的原理制造的;太阳的巨大能量就是内部核聚变产生的3.放射性及其应用(1)放射性:一些元素能够自发地放出穿透能力很强的射线，元素具有的这种辐射能力叫做放射性;如:α射线是带正电的高速运动的氦原子核流β射线是带负电的高速运动的电子流。γ射线是能量很高的电磁波。α射线、β射线、γ射线，这几种射线穿透物质的能力不同α射线穿透能力最弱，在空气中只能前进几厘米β射线穿透能力较强，能穿透几厘米厚的铝板γ射线穿透能力最强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土(2)放射性的应用和危害a.放射性现象在工业、农业、医疗等领域都有广泛应用。工业上利用放射线来测量物体厚度。农业上利用放射线照射种子，使种子发生变异，培育新的优良品种;利用放射线还可以杀菌。医疗上利用γ射线治疗癌症，因为人体组织对射线的耐受能力是不同的，细胞分裂越快的组织，它对射线的耐受能力就越弱.b.过量的辐射对人体和动物的组织有破坏作用，如建造核电站通常要修建很厚的水泥防护罩，防止放射线外泄。三.题型分类题型1动能、势能的大小及其影响因素1.（2023•上城区一模）洒水车在清洁龙港市街道卫生环境中起到了很重要的作用，洒水车在水平路面上进行酒水作业时保持匀速行驶，则洒水车发动机的牵引力如何改变，洒水车的动能将如何改变（）A．牵引力不变，动能不变 B．牵引力减小，动能减小 C．牵引力减小，动能不变 D．牵引力不变，动能减小2.（2023•路桥区校级二模）摸高是篮球选手选拔项目之一，如图是运动员跳起击球的情形，下列判断正确的是（）A．球受到手打击后惯性增大 B．人离地后上升时势能增大 C．挂着静止的球只受重力的作用 D．人上升到达最高点时，受到平衡力的作用3.（2023•平湖市一模）节假日，在公园能欣赏到美丽的喷泉，随着音乐的节奏，喷洒出高低不同的水柱，如图。下列有关说法错误的是（）A．在上升过程中水的动能减小 B．在下落过程中水的势能减小 C．离开水面时具有的动能越大，水就会喷得越高 D．到最高点后不能继续升高，是由于水受力平衡题型2动能和势能的转化1.（2023•滨江区一模）跳远项目由助跑、起跳、腾空和落地等技术动作组成，如图所示。下列分析正确的是（）A．助跑时需用力向后蹬地，说明力是维持物体运动状态的原因 B．水平地面助跑时，人的重力和地面对人的支持力是一对平衡力 C．腾空到最高点时，重力势能最大，动能为零 D．从最高点到落地过程中，速度越来越大，惯性也越来越大2.（2023春•定海区校级月考）定海二中在2022年10月进行的区中小学校园足球比赛中男足、女足双双夺冠。如图为热身赛中运动员某次踢出足球的轨迹示意图，O为踢出的瞬间，足球经过最高点A，在B点落地后，最终在C点静止。下列关于足球在不同阶段的能量变化正确的是（）​A． B． C． D．题型3：竖直弹簧模型、蹦极模型1.（2023•西湖区模拟）一中间有孔的木块套有光滑杆，用手将该木块按压至距桌面H0处（如图甲），松手后，木块将上升到最大高度H（如图乙）。若摩擦忽略不计，则木块上升过程中（）A．弹簧的弹性势能逐渐增大 B．弹簧的弹性势能先增大后不变 C．木块的机械能逐渐增大 D．木块的机械能先增大后不变2.（2023•柯桥区二模）图甲是简易儿童蹦极装置，活动前给小朋友绑上安全带并固定拉长的弹性绳，通过外力使小朋友停在床上。当撤去外力后，小朋友冲向高空，然后下落至蹦床，蹦床发生形变。图乙中C点为最高点，B点为弹性绳原长，A点为下落最低点，若小朋友始终沿竖直方向运动且忽略绳重及空气阻力等，则下落过程中。下列图像关系最接近事实的是（）A． B． C． D．3.（2023•杭州二模）如图甲是某运动员正在做蹦极运动。如图乙所示，运动员从高处O点开始下落，OA段的长度是弹性绳的自由长度，在B点时他所受弹性绳弹力恰好等于其重力，C点是第一次下落到达的最低点。运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图丙所示（蹦极过程视为竖直方向的运动）。下列判断正确的是（）A．t0时刻运动员正好在B点位置 B．运动员重力大小等于F0 C．从O点到B点过程中运动员动能增大 D．蹦极的整个过程，运动员的机械能保持不变4.（2023•乐清市模拟）如图甲是蹦极运动过程示意图，小明从O点开始下落，OA长度是弹性绳的自由长度，在B点时他所受弹性绳弹力恰好等于自身重力，C点是下落到达的最低点。蹦极过程中人和弹性绳的能量变化如图乙（忽略空气摩擦的影响），下列判断正确的是（）A．a图像表示人的重力势能 B．t1时刻人在B点位置 C．t2时刻绳的弹性势能最大 D．t3时刻人的动能为零题型4：水平弹簧模型1.（2023•定海区校级模拟）轻质弹簧的一端连接在放置于粗糙水平面的物块上，另一端固定在竖直的墙上（保持弹簧与水平面平行），当弹簧处于自然状态时，物块位于O处。小乐将物块移至N处后由静止开始释放，发现物块向左移动，最终停在M处。下列说法正确的是（）A．从N到M的过程中，物块的机械能保持不变 B．从N到M的过程中，弹簧的弹性势能先减小后增大 C．物块经过O处时，受到的摩擦力方向发生改变 D．物块停在M处时，受到水平向右的摩擦力2.如图所示，一轻质弹簧一端系在墙上的O点，自由伸长到B点，今将一小物块m连在弹簧上，并把弹簧压缩到A点，然后释放，小物体能运动到C点，物体与水平地面间的摩擦力恒定，试判断下列说法中正确的是（）

A.

物体从A到B动能越来越大，从B到C动能越来越小B.

物体从A到C动能一直在减小

C.

物体从A到B动能先增大后减小，从B到C动能一直减小

D.

物体动能最大的位置在B和C之间3.如图所示，在光滑的水平台面上，一轻弹簧左端固定，右端连接一金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的位置。压缩弹簧使小球至A位置，然后释放小球，小球就在AB间做往复运动(已知AO=OB)。小球从A位置运动到B位置的过程中，下列判断正确的是()A.小球的动能不断增加B.弹簧的弹性势能不断减小C.小球运动到O点时的动能与此时弹簧的弹性势能相等D.在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变题型5：单摆模型1.如图所示，在竖直平面内用轻质细线悬挂一个小球，将小球拉至P点，使细线处于张紧状态。由静止开始释放小球，到最低点Q处细线恰好断裂，若不计一切阻力，下列说法正确的是()A.从P到Q点的过程中，小球都受平衡力的作用B.从P到Q点的过程中，小球机械能逐渐增大C.从P到Q点的过程中，只有重力对小球做功D.细线断裂后，小球将沿水平方向做匀速直线运动2.（2021江南实验）如下图是荡秋千的简化模型。摆球在A点静止释放，到达D点后返回，B、C两点等高，下列说法正确的是（）A.球在B、C两点的动能相等 B.球在A、D两点的机械能相等C.球从B点到O点的过程中机械能减少D.球从O点到C点的过程中重力势能减少3.如图所示，小球在A点由静止开始释放向右侧摆动，B点是小球摆动的最低点，C点是小球摆到右侧的最高点，且A,C两点到B点的竖直距离ha>hc。下列说法中不正确的是()A.A点的机械能最大B.小球的机械能总量逐渐变小C.小球的机械能总量保持不变D.小球的动能和重力势能可以相互转化题型6：抛体模型1.乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，若不计空气阻力，则落到水平桌面时三者的速度大小关系是()A.Va>Vb>VCB.Vb>VC>VaC.Va>Vc>VbD.Va=Vb=VC2.小明在校运会上以标准姿势投出实心球(出手点距离地面约2m),如果不计空气阻力如图所示是实心球在落地前的动能随时间变化的曲线，其中正确的是() ABCD3.（2023•萧山区模拟）如图，甲、乙、丙是完全相同的小球，处于同一水平面上。甲以速度v竖直上抛，乙以与水平面成θ角、大小也是v的速度斜向右上抛出，丙球沿倾角为θ的足够长斜面以速度v上滑。上述运动过程中均不计空气阻力和一切摩擦，比较达到最高点时小球具有的动能和重力势能，正确的是（）A．动能：E甲＝E丙＜E乙 B．动能：E甲＝E乙＝E丙 C．重力势能：E甲＝E丙＜E乙 D．重力势能：E甲＝E乙＝E丙题型7：斜面轨道模型1.（2023•萧山区校级二模）过山车是杭州乐园里一项刺激有趣的项目。过山车会由机械将车体送至左侧高台上，推出高台后便不再提供动力，下列过山车模型中，一定无法到达右边平台的是（）A． B． C． D．2.如图，木块以一定的速度滑过A,B点，到C点滑出下落至D点。A和B,C和D之间的垂直距离均为h且AB=BC(AB、BC两个面粗糙程度相同)。若空气阻力忽略不计，假定木块滑下AB斜面时重力所做的功全部转化为克服摩擦所做的功，则对木块在运动过程中动能变化的分析，横坐标表示时间，纵坐标表示动能，请画出AB、BC、CD段动能的变化曲线并说明理由。3.如图所示,小球沿轨道由静止从A处经B、C运动到D处的过程中,忽略空气阻力和摩擦力,则 ()A.小球在A处的动能等于在D处的动能B.小球在A处的动能大于在D处的动能C.小球在B处的机械能小于在C处的机械能D.小球在B处的机械能等于在C处的机械能4.在同一粗糙水平面固定两个不同斜面，小华同学研究相同的两个小球A、B分别沿不同的斜面运动，用频闪照相机每隔0.1s拍摄了小球滚动时的不同位置，图上数字为闪光时刻编号，位置间距如图所示。(1)甲图中A球的机械能________(选填“增加”、“减小”或“不变”)；(2)乙图中B球沿斜面运动过程中的动能________(选填“增大”、“减小”或“不变”)；(3)若两个小球从斜面上运动到斜面底部时与相同的木块碰撞，碰撞之后图___________(选填“甲”或“乙”)中木块运动距离较大。题型8核能1.如图表示用中子轰击铀-235原子核产生氪核和钡核的模型。下列叙述正确的是()A.该模型表示的是核聚变B.该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应C.该反应不会产生放射性物质D.不能用该反应获得能量的方式来发电2.如图为核电站发电流程图。在核电站的发电过程中，能量的转化顺序正确的是（）A.核能-内能-机械能-电能B.核能-电能-机械能-内能C.核能-机械能-内能-电能D.核能-内能-电能-化学能题型9功和功率1.（2023•宁波模拟）如图所示，同一木块放在同样粗糙的水平面上，在拉力F作用下先后以不同的速度被匀速拉动。甲图中速度为v1、拉力的功率为P甲，乙图中速度为v2，拉力的功率为P乙，丙图中木块上叠放一重物，共同速度为v3，v1＜v2＜v3。则（1）拉力F乙F丙。（2）功率P甲P乙。（填“大于”“等于”或“小于”）​2.（2023•萧山区模拟）如图1，一物体放在水平地面上，已知物体所受水平拉力F随时间t的变化情况如图2所示，物体相应的速度v随时间t的变化关系如图3所示。则下列说法正确的是（）A．物体在0﹣2s时，只受到一对平衡力的作用 B．物体在2﹣6s时，受到的摩擦力为3N C．物体在6﹣8s内，克服摩擦力所做的功是18J D．t＝7s时，拉力F对物体做功的功率是6W3.（2023•柯桥区模拟）如图1所示，水平路面由两段长度相等粗糙程度不等的区域组成。在2N水平拉力F的作用下，物块（空气阻力忽略不计）从区域①的最左端由静止开始运动。图2为物块在区域①和②上运动的v﹣t图象，则下列分析正确的是（）​A．拉力F在区域①做的功大于在区域②做的功 B．物体在区域①的惯性比在区域②的惯性小 C．拉力F在区域①做功的功率小于在区域②做功的功率 D．区域①比区域②更粗糙四、课后巩固1.（2023•温州）如图是滚摆完成一次下降和上升的示意图。该过程中，滚摆处于甲、乙位置时（）A．重力势能不同，动能相同 B．重力势能不同，动能不同 C．重力势能相同，动能相同 D．重力势能相同，动能不同2.（2022•杭州）现有甲、乙、丙三个质量不同的物体（m甲＞m乙＞m丙），在相等的恒力F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。F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（）A．W甲＞W乙＞W丙 B．W甲＜W乙＜W丙 C．W甲＝W乙＝W丙 D．W甲＝W乙＜W丙3.（2022•温州）如图是小明在做俯卧撑和引体向上的锻炼场景。（1）图甲中小明静止时地面对双手的支持力为F1，图乙中小明静止悬挂在单杠上时，单杠对他的作用力为F2，则F1F2（选填“大于”“小于”“等于”）。（2）重为600牛的小明按图乙做一个引体向上，需克服自身重力做功约为焦。（3）运动时，人体产热增加，散热也加快，使体温维持稳定。写出此时散热的一种方式：。4.（2023•江干区校级四模）如图所示，一小钢球从光滑固定斜面的a点由静止释放，相继经过b、c两点，ab＝bc，则下列判断正确的是（忽略空气阻力的影响）（）A．小钢球下滑过程中惯性越来越大 B．小钢球在ab、bc两段内运动的平均速度相等 C．小钢球在ab段重力势能的减少量与bc段动能的增加量相等 D．就a、b、c三点而言，小钢球在a点具有的机械能最大5.（2023•绍兴模拟）一定质量的货物在吊车钢索拉力的作用下，竖直向上运动，如图是货物上升的路程s随时间t变化的图象。不考虑空气的阻力和钢索重力，则下列判断正确的是（）A．2s时与8s时的拉力大小相等 B．0﹣6s内和6﹣12s内通过的距离相等 C．整个上升过程速度一直不变 D．0至12s内拉力做功的功率保持不变6.（2023•西湖区校级模拟）如图1所示，用弹簧测力计水平拉动木块，使它在水平长木板上做匀速直线运动，图2是它运动的路程随时间变化的两段图像下列说法不正确的是（）A．图1中木块受到的拉力为3.4N B．木块在AB段和BC段受到的滑动摩擦力之比为1：2 C．AB段和BC段拉力做功的功率之比为2：1 D．AB段和BC段，木块均受平衡力作用7.（2023•杭州模拟）如图甲