2025年中考物理一輪復(fù)習(xí)講練測專題12 功和機(jī)械能（4考點(diǎn)+11考向）（講義）（原卷版）

專題12功和機(jī)械能（講義）（原卷版）目錄考情分析TOC\o"1-3"\h\u 2知識建構(gòu) 2考點(diǎn)一功 3夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理 3提升·必考題型歸納 4考向01功與判斷力對物體是否做功 4考向02功的計(jì)算 5考點(diǎn)二功率 6夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理 6提升·必考題型歸納 7考向01功率 7考向02功率的計(jì)算 8考向03功率的測量 9考點(diǎn)三動(dòng)能和勢能 10夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理 10提升·必考題型歸納 12考向01功和能的關(guān)系 12考向02動(dòng)能和勢能的大小 13考向03探究動(dòng)能大小的影響因素 14考向04探究重力勢能大小的影響因素 15考點(diǎn)四機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化 17夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理 17提升·必考題型歸納 19考向01動(dòng)能和勢能之間的轉(zhuǎn)化 19考向02機(jī)械能轉(zhuǎn)化與守恒 20

一、課標(biāo)考點(diǎn)分析考點(diǎn)內(nèi)容課標(biāo)要求命題預(yù)測功的概念及判斷力對物體是否做功結(jié)合實(shí)例，認(rèn)識功的概念。用生活中的實(shí)例說明機(jī)械功和功率的含義?！豆蜋C(jī)械能》是力學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，同時(shí)也是學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)過程中對概念理解較難的內(nèi)容。本單元涉及到的概念和知識點(diǎn)較多，尤其是在理解功與能的關(guān)系上，通過社會生活的實(shí)例來加以說明。本單元?？碱}型有：選擇題、填空題、實(shí)驗(yàn)探究題、計(jì)算題和綜合題等。主要命題點(diǎn)有：功的概念、功的簡單計(jì)算、功率及其計(jì)算、動(dòng)能和勢能、動(dòng)能和勢能之間的轉(zhuǎn)化、機(jī)械能守恒等。功的計(jì)算功率的概念知道機(jī)械功和功率。用生活中的實(shí)例說明機(jī)械功和功率的含義。計(jì)算功率能量與物體做功的聯(lián)系知道做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程。知道動(dòng)能、勢能和機(jī)械能。通過實(shí)驗(yàn)，了解動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化。舉例說明機(jī)械能和其他形式能量的相互轉(zhuǎn)化。動(dòng)能和勢能機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化二、考情分析《功和機(jī)械能》是力學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，也是必考內(nèi)容。本單元考題在中考試卷中所占分值一般在2-6分之間。對本單元的考查，從出現(xiàn)概率看，主要有：判斷力對物體是否做功、功與功率的簡單計(jì)算、動(dòng)能和勢能的概念、探究動(dòng)能大小的影響因素、機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化等。

考點(diǎn)一功一、功的概念概念釋義功如果有力作用在物體上，物體在這個(gè)力的方向上移動(dòng)了一段距離，就說這個(gè)力對物體做了功做功的兩個(gè)必要因素一個(gè)是作用在物體上的力，另一個(gè)是物體在這個(gè)力的方向上移動(dòng)的距離。這兩者缺一不可。三種不做功的情況足球由于慣性移動(dòng)一段距離，球滾動(dòng)時(shí)踢足球的力不再對足球做功有力作用在物體上，但物體沒有移動(dòng)，即物體沒有在力的方向上移動(dòng)距離，力對物體沒有做功學(xué)生在平直路上行進(jìn)，人對書包的力與書包移動(dòng)的方向垂直，即物體在力的方向上沒有移動(dòng)距離，則這個(gè)力對物體沒有做功有距離無力（不勞無功）有力無距離（勞而無功）力與移動(dòng)方向垂直（垂直無功）對“物體在力的方向上移動(dòng)距離”的理解對“物體在力的方向上移動(dòng)距離”的理解力對物體做功時(shí)，物體的移動(dòng)方向并非一定要與力的方向完全一致，移動(dòng)的方向和力的方向有夾角（夾角不等于90°）時(shí)力也對物體做功。如圖中，拉力F對物體做功。二、功的計(jì)算1.功功的公式W=Fs。W表示功，F(xiàn)表示力，s表示物體在力的方向上移動(dòng)的距離功的單位在國際單位制中，力的單位是牛頓（N），距離單位是米（m），則功的單位是?！っ祝∟·m），它用專門的名稱“焦耳”來表示，簡稱為焦，符號是J，1J=1N·m。1J的物理意義1N的力的作用在物體上使其沿力的方向移動(dòng)1m距離所做的功2.對公式W=Fs的理解同向性公式中的s是物體在力F的方向上移動(dòng)的距離。例如，某人用50N的水平推力，推動(dòng)重100N的箱子，箱子在水平地面上前進(jìn)10m，求重力對箱子做的功。如果按W=Gs=100N×10m=1000J計(jì)算，則計(jì)算結(jié)果是錯(cuò)誤的，因?yàn)檫@個(gè)10m不是在重力方向上移動(dòng)的距離，實(shí)際是重力沒有做功。同體性F、s必須對應(yīng)同一物體同時(shí)性W=Fs中的力在使物體沿著力的方向移動(dòng)距離s的過程中，應(yīng)始終作用在物體上，該力撤銷后物體移動(dòng)的距離不能計(jì)算在內(nèi)。3.應(yīng)用公式W=Fs計(jì)算功時(shí)的注意事項(xiàng)分過程計(jì)算應(yīng)用公式W=Fs計(jì)算時(shí)，力的大小和方向應(yīng)是不變的，若力的大小和方向是變化的，應(yīng)分過程計(jì)算單位統(tǒng)一利用公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，必須同時(shí)使用國際單位制中的單位，F(xiàn)的單位用N，s使用m，W使用J相關(guān)因素力對物體做功的多少，只與作用在物體上的力F，以及物體在力的方向上移動(dòng)的距離s有關(guān)，與物體的質(zhì)量m、速度v、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（加速、減速或勻速）無關(guān)4.功的公式的變形公式及其應(yīng)用已知力做的功和物體在力的方向上移動(dòng)的距離，可求出力已知力所做的功和施加在物體上的力，可求出物體在該力的方向上移動(dòng)的距離5.對做功的兩種表述（1）力的方向與物體移動(dòng)方向一致，稱為力對物體做功。（2）力的方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相反，可以稱為克服某個(gè)力做功。如克服重力做功：向上拋出某個(gè)物體時(shí)，重力方向向下，物體運(yùn)動(dòng)方向向上，對于該物體，我們一般說物體克服重力做功?？枷?1功與判斷力對物體是否做功（1）判斷了是否做功的兩個(gè)必要因素（作用在物體上的力和物體在力的方向上移動(dòng)的距離）是否同時(shí)存在；（1）判斷了是否做功的兩個(gè)必要因素（作用在物體上的力和物體在力的方向上移動(dòng)的距離）是否同時(shí)存在；（2）看是否符合三種不做功的情況，即有距離無力、有力無距離、有力有距離但力的方向與物體移動(dòng)的方向垂直?！纠?】下列四幅圖中，力有對物體做功的是（）。A.推車未推動(dòng)B.提著滑板水平前行C.搬石未搬起D.用繩子提升物體【變式1-1】如圖所示，舉重比賽時(shí)，運(yùn)動(dòng)員第一階段把杠鈴很快舉過頭頂，第二階段使杠鈴在空中靜止3s。下列關(guān)于運(yùn)動(dòng)員對杠鈴做功的說法中正確的是（）。A．他在第一階段內(nèi)沒做功 B．他在第二階段內(nèi)沒做功C．他在兩個(gè)階段內(nèi)都沒做功 D．他在兩個(gè)階段內(nèi)都做了功【變式1-2】關(guān)于功的概念，下列說法正確的是（）。A.只要有力作用在物體上，力就對物體做功；B.物體只要移動(dòng)了距離，就有力對它做了功；C.只要有力作用在物體上，物體在力的方向上又移動(dòng)了距離，則這個(gè)力就對物體做了功；D.有力作用在物體上，物體又移動(dòng)了距離，這個(gè)力就一定對物體做了功考向02功的計(jì)算【例2】小明同學(xué)用15N的水平推力推動(dòng)重為100N的超市購物車。購物車自靜止開始在10s內(nèi)沿水平方向前進(jìn)了10m。在整個(gè)過程中推力做功為___________J，重力做功為___________J?！咀兪?-1】如圖所示，用10N的水平推力推重為20N的物體沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)。若5s內(nèi)推力對物體做了80J的功，則在這一過程中，物體沿水平方向運(yùn)動(dòng)了________m。【變式2-2】用大小不同的力F甲、F乙且F甲＞F乙，分別拉同一個(gè)物體，兩個(gè)力所做的功W與物體在力的方向上移動(dòng)的距離的關(guān)系圖象描述正確的是（）。A． B． C． D．【變式2-3】如圖甲所示，物體在水平拉力F的作用下由靜止沿粗糙水平面向右運(yùn)動(dòng)，0~6s內(nèi)拉力隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙，速度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖丙，則在2~4s內(nèi)，拉力所做的功為（）。A．10J B．30J C．50J D．80J考點(diǎn)二功率一、功率1.功率的概念比較物體做功的快慢時(shí)間相同，比較做功的多少；做功多少相同，比較所用時(shí)間；做功多少、所用時(shí)間都不相同時(shí)，用做功多少除以做功時(shí)間功率功與做功時(shí)間之比叫功率。它在數(shù)值上等于單位時(shí)間內(nèi)所做的功功率的物理意義（1）功率是物體做功快慢的物理量。功率越大，物體做功越快；功率越小，物體做功越慢；（2）功率的大小表示物體單位時(shí)間內(nèi)做功的多少功率的定義式功率的單位在國際單位制中，功的單位是焦耳（J）,時(shí)間單位是秒（s），則功率的單位是焦耳/秒（J/s）。為了紀(jì)念英國著名發(fā)明家瓦特，給功率單位一個(gè)專門的名稱，叫做瓦特，簡稱瓦，符號為W，即1W=1J/s。瓦特是焦耳每秒的專用名稱功率的常用單位還有千瓦（kW）、兆瓦（MW）。1kW=103W，1MW=106W功率推導(dǎo)式當(dāng)物體在力F作用下，以速度v沿力的方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，力F做功的功率可以表示為，即功率的大小等于作用在物體上的力與物體速度的乘積P=Fv在生活中的應(yīng)用：某些阻力較大的情況下，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率不能改變時(shí)，人們常常通過降低速度來獲得較大的牽引力。所以，當(dāng)汽車要爬又長又陡的坡時(shí)，司機(jī)常換低擋位，以獲得更大的牽引力從而順利上坡。做功“多少”與“快慢”的意義不同，做功多的不一定做功快，做功少的不一定做功慢。只有做功時(shí)間相同時(shí)，做功多的做功才快，即功率才大。所以，描述功率時(shí)不能說物體做功越多，功率越大，也要注意時(shí)間的多少，一般描述為單位時(shí)間內(nèi)（或相同時(shí)間內(nèi)），物體做功越多，功率越大做功“多少”與“快慢”的意義不同，做功多的不一定做功快，做功少的不一定做功慢。只有做功時(shí)間相同時(shí)，做功多的做功才快，即功率才大。所以，描述功率時(shí)不能說物體做功越多，功率越大，也要注意時(shí)間的多少，一般描述為單位時(shí)間內(nèi)（或相同時(shí)間內(nèi)），物體做功越多，功率越大。2.功和功率的比較功功率概念力與物體在力的方向上移動(dòng)的距離乘積功與做功所用時(shí)間之比物理意義表示物體做功的多少表示物體做功的快慢符號WP計(jì)算公式W=Fs決定因素力F、物體在力F方向上移動(dòng)的距離s功W、做功所用時(shí)間t單位焦耳（J）瓦特（W）聯(lián)系W=Pt二、功率的測量1.功率的測量【實(shí)驗(yàn)原理】由可知，要測量功率，必須測物體（或機(jī)械）所做的功W和完成這些功所用的時(shí)間t。如果我們要測自己上樓的功率，需測出自己的重力G（或質(zhì)量m）、樓層的高度h和上樓所用時(shí)間t。【實(shí)驗(yàn)器材】體重計(jì)（或磅秤），皮尺（或米尺），計(jì)時(shí)器（停表、手表等）?！緦?shí)驗(yàn)步驟】（1）體重計(jì)（或磅秤）測出自己的質(zhì)量（m），求出自己的重力G。（2）用皮尺（或米尺）測出所登樓層的高度h（或測出一個(gè)臺階的高度h0，然后數(shù)出樓梯的臺階數(shù)n，則所登樓層高度為h=nh0）。（3）用停表（或手表）測出自己上樓所用時(shí)間t。功率的計(jì)算式為：或。2.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)（1）測量人上樓的功率時(shí)，登樓梯是克服人自身重力做功。（2）測量過程中，應(yīng)測量樓層的高度，而不測量樓梯的長度。（3）做功的時(shí)間越短，測量誤差越大，因此在測量時(shí)要適當(dāng)增加做功所用時(shí)間，以減小測量誤差?？枷?1功率【例1】甲、乙兩人爬樓比賽，同時(shí)從一樓出發(fā)跑上五樓，結(jié)果甲先到而獲勝，則下列說法正確的是（）。A．甲做功多，甲的功率大；B．乙做功多，乙的功率大；C．若兩人的體重相同，則甲做的功多，甲的功率大；D．若兩人做的功相同，則甲用時(shí)少，甲的功率大【變式1-1】一個(gè)物體由A點(diǎn)自由下落時(shí)，相繼經(jīng)過B、C兩點(diǎn)，如圖所示，已知AB=BC，物體在AB段重力做功W1，功率P1；在BC段重力做功W2，功率P2，則下列關(guān)系正確的是（）。A．W1=W2，P1>P2B．W1=W2，P1=P2C．W1=W2，P1＜P2D．W1≠W2，P1≠P2【變式1-2】甲、乙兩個(gè)集裝箱質(zhì)量相同。先用起重機(jī)將甲集裝箱以1m/s的速度提升10m，再將乙集裝箱以2m/s的速度提升10m，那么起重機(jī)（）。A．第一次做功多，功率大 B．第二次做功多，功率大C．兩次做功一樣多，功率一樣大 D．兩次做功一樣多，第二次功率大【變式1-3】甲、乙兩臺機(jī)器，甲的功率比乙的大，則（）。A.甲做的功比乙做的功多B.甲做功比乙做功快；C.甲做功所用的時(shí)間比乙的少D.以上說法都不對考向02功率的計(jì)算【例2】某九年級同學(xué)家住5樓，一天，他提著裝有10個(gè)雞蛋的塑料袋從1樓走到家里過程中，下列估算不合理的是（）。A．他提雞蛋的力做的功約為60J B．他提雞蛋的力做功的功率約為10WC．他爬樓做的功約為6×103J D．他爬樓做功的功率約為1×102W【變式2-1】如圖所示，AC>BC，在相同時(shí)間內(nèi)把同一物體分別沿斜面AC、BC勻速推上頂端，推力分別為F1、F2，功率分別為P1、P2，推力做功為W1、W2，在不考慮摩擦的情況下：F1______F2，P1______P2，W1______W2（均選填“>”“<”或“=”）。【變式2-2】若轎車以90kW的恒定功率啟動(dòng)做直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力不變，運(yùn)動(dòng)的速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖甲所示。則在20﹣25s時(shí)間內(nèi)，轎車運(yùn)動(dòng)的距離是_____m，該過程發(fā)動(dòng)機(jī)做的功是____J，轎車在運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力是____N?！咀兪?-3】如圖甲所示，物體在水平拉力F的作用下由靜止沿粗糙水平面向右運(yùn)動(dòng)，0-6s內(nèi)拉力隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙，速度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖丙，則在2-4s內(nèi)，拉力做的功，以及4-6s內(nèi)拉力的平均功率為（）。A．30J；2.5W B．30J；5W C．15J；2.5W D．15J；5W【變式2-4】在一次跳傘表演中，運(yùn)動(dòng)員在的時(shí)間內(nèi)豎直向下勻速降落了。若運(yùn)動(dòng)員和降落傘作為整體受到的重力為，求這個(gè)整體在該過程中：（1）所受阻力的大小；（2）所受重力做功的功率?？枷?3功率的測量【例3】學(xué)習(xí)了功率的知識后，鄭語夢和張馨心兩位同學(xué)想測量自己通常情況下爬樓的功率，她們測試前設(shè)計(jì)了如下問題，請你幫忙補(bǔ)充完整。（1）實(shí)驗(yàn)原理：_________（寫出公式）（2）需要測量的物理量有質(zhì)量m，_________、_________、（寫出物理量即表示物理量的字母）（3）需要的測量器材有_________、_________、_________。小明和小紅同學(xué)都覺得測功率需要多次實(shí)驗(yàn)，他們給出了以下2種方法：小明：每天測1次自己正常爬樓的功率，一星期后把測得的所有值取平均值小紅：在2h內(nèi)不斷地爬樓n次，最后求出n次爬樓的平均值其中，_________（選填“小明”“小紅”），求得的值能較準(zhǔn)確地反映他通常情況下爬樓的功率，若換用另一種方法，最終求得的值將比通常情況下的功率值偏_________（“大”“小”）【變式3-1】體育課上，汪洋和李鵬在練引體向上，汪洋突發(fā)奇想，對李鵬說：“咱倆誰做引體向上的功率大？”（1）請你告訴他倆怎么比較功率的大小。（2）如果汪洋的體重已知，要測出他的功率，還需要測出的物理量有_____________。（3）寫出測量的具體步驟并寫出功率的表達(dá)式。（4）測量中為了便于記錄測量數(shù)據(jù)，請你幫助他設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表?！咀兪?-2】小明想利用所學(xué)的物理知識估測自己跳繩時(shí)克服重力的平均功率（不計(jì)繩重）。（1）實(shí)驗(yàn)需要測量的物理量：①用______（填測量器材）測量自己的質(zhì)量m；②測自己平均每次跳起的高度h（人的重心上升的高度）；③用______（填測量器材）記錄跳n次繩所用的______（填物理量與其對應(yīng)字母）。（2）跳繩時(shí)平均功率表達(dá)式：P=______。（3）若小明的質(zhì)量m=50kg，他跳繩時(shí)的重心高度隨時(shí)間變化的情況如圖所示，根據(jù)所給條件可估算出他每跳一次克服重力所做的功是______J，在1min內(nèi)，他跳繩的個(gè)數(shù)是______個(gè)，在1min內(nèi)克服重力做功的平均功率為______W。（g取10N/kg）（4）小明和小華兩人想比較跳繩的平均功率（假設(shè)兩人跳起的平均高度相同），則______；A．頻率相同，體重大的功率大B．頻率相同，跳的時(shí)間長的功率大C．體重相同，頻率高的功率小D．體重相同，跳的時(shí)間長的功率大考點(diǎn)三動(dòng)能和勢能一、能量1.能做功的物體具有能量（1）物體能夠?qū)ν庾龉?，我們就說這個(gè)物體具有能量，簡稱能。（2）能量的單位與功的單位相同，在國際單位制中，能量的單位是焦耳（J）。2.對能的理解（1）能量是表示物體做功本領(lǐng)的物理量。（2）物體做功過程實(shí)質(zhì)上是能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程，物體能夠做功越多，表示這個(gè)物體所具有的能量越大。3.能與功的區(qū)別與聯(lián)系區(qū)別功是一個(gè)過程量，能是一個(gè)狀態(tài)量功是描述力對物體作用過程中取得的成效的物理量，是相對于一個(gè)過程而言的；能是描述一個(gè)物體做功本領(lǐng)的物理量，是一個(gè)狀態(tài)量具有能量的物體不一定做功，而正在做功的物體一定具有能量聯(lián)系功是能量變化的量度二、動(dòng)能1.動(dòng)能：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫做動(dòng)能。一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能。例如，空中飛行的小鳥、行駛的汽車、流動(dòng)的水等。2.實(shí)驗(yàn)探究：物體的動(dòng)能跟哪些因素有關(guān)提出問題物體的動(dòng)能跟哪些因素有關(guān)？猜想與假設(shè)（1）“十次車禍九次快”，猜想動(dòng)能可能與物體運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān)；（2）同樣速度的自行車和汽車，碰到行人后造成的傷害不同，猜想動(dòng)能可能與物體的質(zhì)量有關(guān)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂計(jì)劃用如圖所示的裝置探究鋼球的動(dòng)能與速度及質(zhì)量的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)中，通過換用不同質(zhì)量的鋼球來改變質(zhì)量，讓同一鋼球從不同高度處滾下來改變速度。鋼球動(dòng)能的大小由木塊被推動(dòng)的距離遠(yuǎn)近來反映（轉(zhuǎn)換法），木塊被推動(dòng)的越遠(yuǎn)，說明鋼球的動(dòng)能越大。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（1）讓同一鋼球從斜面的不同高度處由靜止開始滾下，推動(dòng)木塊移動(dòng)，比較兩次木塊被推動(dòng)距離的遠(yuǎn)近，如圖甲、乙所示。甲乙（2）換用質(zhì)量不同的鋼球，讓它們從斜面的同一高度處由靜止開始釋放，滾下后推動(dòng)木塊移動(dòng)，比較兩次木塊被推動(dòng)距離的遠(yuǎn)近，如圖丙、丁所示。丙丁分析與論證（1）同一鋼球從不同高度處滾下，鋼球碰撞木塊時(shí)的速度不同。高度越高，鋼球碰撞木塊時(shí)速度越大，木塊被推得越遠(yuǎn)，說明物體的動(dòng)能與物體的速度有關(guān)；（2）不同鋼球從同一高度處滾下，鋼球碰撞木塊時(shí)的速度相同。質(zhì)量大的鋼球?qū)⒛緣K推得遠(yuǎn)，說明物體的動(dòng)能與物體的質(zhì)量有關(guān)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論物體動(dòng)能與物體的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān)。質(zhì)量相同的物體，運(yùn)動(dòng)速度越大，動(dòng)能越大；運(yùn)動(dòng)速度相同的物體，質(zhì)量越大，動(dòng)能越大。3.理解動(dòng)能大小時(shí)應(yīng)注意的問題一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能，物體的動(dòng)能由物體質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度決定，在討論物體動(dòng)能大小時(shí)，必須同時(shí)分析兩個(gè)因素。例如，一顆子彈的速度大于火車的速度，但子彈的動(dòng)能不一定比火車的動(dòng)能大，因?yàn)樽訌椀馁|(zhì)量比火車的質(zhì)量小得多；也不能因?yàn)榛疖嚨馁|(zhì)量比子彈的質(zhì)量大得多，就認(rèn)為火車的動(dòng)能一定比子彈的動(dòng)能大，例如當(dāng)火車的速度為零時(shí)，其動(dòng)能一定比飛行的子彈小。三、勢能1.重力勢能：位于高處的物體具有能量。（1）重力勢能：在地球表面附近，物體由于受到重力并處在一定高度時(shí)所具有的能，叫做重力勢能。（2）實(shí)驗(yàn)探究：影響重力勢能大小的因素提出問題重力勢能的大小與哪些因素有關(guān)？猜想與假設(shè)（1）生活中手機(jī)從幾厘米高處跌落一般不會損壞，但從幾米高處跌落，一般會造成較嚴(yán)重的損壞，由此猜想，重力勢能的大小可能與高度有關(guān)；（2）下冰雹時(shí)，重冰雹比輕冰雹造成的危害大得多，由此猜想，重力勢能的大小可能與物體的質(zhì)量有關(guān)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂計(jì)劃將小方桌放置在沙箱中鋪平的沙面上，讓物體從某一高度自由下落撞擊小方桌，小方桌下陷越深，說明下落的物體能夠做的功越多（轉(zhuǎn)換法），即物體具有的重力勢能越大。改變同一物體下落的高度，或從同一高度釋放不同質(zhì)量的物體，比較物體對小方桌做功的多少。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（1）讓同一物體從不同高度處自由下落撞擊小方桌，如圖（b）、（c）所示。（2）讓不同物體從同一高度處自由下落撞擊小方桌，如圖（c）、（d）所示。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（1）同一物體下落時(shí)的高度越高，小方桌下陷得越深。（2）從同一高度下落時(shí)，質(zhì)量大的物體比質(zhì)量小的物體使小方桌下陷得更深。分析與論證（1）質(zhì)量相等時(shí)，較高處物體使小方桌下陷的深度大，說明質(zhì)量相等時(shí)，高度大的物體重力勢能大；（2）高度相等時(shí)，質(zhì)量大的物體使小方桌下陷的深度大，說明同一高度，質(zhì)量大物體的重力勢能大。實(shí)驗(yàn)結(jié)論同一高度，物體的質(zhì)量越大，重力勢能越大；同一質(zhì)量物體，高度越大，物體的重力勢能越大。2.彈性勢能（1）彈性勢能的定義：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能叫做彈性勢能。（2）決定彈性勢能大小的因素：物體彈性勢能的大小與物體的彈性形變程度和物體本身的材料有關(guān)。對同一物體，彈性形變越大，彈性勢能越大?！锾貏e提醒一個(gè)物體是否具有彈性勢能，關(guān)鍵看該物體是否發(fā)生了彈性形變。若物體發(fā)生了彈性形變，則此物體具有彈性勢能；若物體雖然發(fā)生了形變，但不是彈性形變，則沒有彈性勢能，如一捏就扁的的面團(tuán)，就不具有彈性勢能。（3）彈性勢能的應(yīng)用：彈性勢能的應(yīng)用很廣泛。如發(fā)條玩具，只要上緊玩具內(nèi)的發(fā)條，松手后玩具就會再彈性勢能的作用下動(dòng)起來。3.勢能：重力勢能與彈性勢能是常見的兩種勢能。4.動(dòng)能和勢能的異同點(diǎn)概念特點(diǎn)決定因素共同特點(diǎn)動(dòng)能物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能質(zhì)量、速度具有能的物體都能夠做功，三種形式的能單位都是焦耳（J）勢能重力勢能物體由于受到重力并處在一定高度時(shí)所具有的能一切受到重力且位于高處的物體都具有重力勢能質(zhì)量、高度彈性勢能物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能一切發(fā)生彈性形變的物體都具有彈性勢能彈性形變程度、材料考向01功和能的關(guān)系（1）能是由物體狀態(tài)決定的物理量，有能量的物體有做功的本領(lǐng)；（1）能是由物體狀態(tài)決定的物理量，有能量的物體有做功的本領(lǐng)；（2）物體通過對外做功來釋放能量；（3）功是能量變化的量度，即功是做功過程中物體的能量的多少?！纠?】下列關(guān)于功和能的關(guān)系的說法中，正確的是（）。A.一個(gè)物體沒有做功，它一定不具有能量；B.一個(gè)物體能夠做的功越多，其動(dòng)能一定越大；C.一個(gè)物體具有能量，說明它正在做功；D.一個(gè)物體能夠做功，說明它具有能量【變式1-1】關(guān)于能的概念，下列說法中錯(cuò)誤的是（）。A.一個(gè)物體能夠做功越多，這個(gè)物體具有的能量越多；B.動(dòng)能、勢能及機(jī)械能的單位都是焦耳；C.用線懸掛著的靜止的小球沒有做功，所以小球沒有能；D.甲物體的速度比乙物體的速度大，但甲物體具有的動(dòng)能不一定比乙物體多【變式1-2】寫出下列物體具有什么形式的機(jī)械能。?（1）高速升空的火箭：______；（2）被拉長的彈弓上的橡皮筋：______；（3）被水電站攔河壩攔住的上游水：______；（4）豎直到達(dá)最高點(diǎn)的上拋小球：______?？枷?2動(dòng)能和勢能的大小【例2】甲、乙兩車同時(shí)同地沿同一直線做勻速直線運(yùn)動(dòng)，它們的圖像如圖所示，則（）。A．甲車的動(dòng)能大于乙車的動(dòng)能 B．甲、乙兩車的重力勢能相等C．經(jīng)過8秒，甲、乙兩車相距10米 D．運(yùn)動(dòng)10米，甲車比乙車少用4秒【變式2-1】小明在老師的指導(dǎo)下用小球和彈簧等器材進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)與探究（不考慮空氣阻力）：讓小球從某高度處由靜止開始下落到豎直放置的輕彈簧上（如圖甲），在剛接觸輕彈簧的瞬間（如圖乙），小球速度為5m/s。從小球接觸彈簧到將彈簧壓縮至最短（如圖丙）的整個(gè)過程中，得到小球的速度v和彈簧縮短的長度△x之間的關(guān)系如圖丁所示，其中A為曲線的最高點(diǎn)，已知該輕彈簧每受到0.1N的壓力就縮短1cm，并且輕彈簧在全過程中始終發(fā)生彈性形變。則從小球接觸彈簧到將彈簧壓縮至最短的過程中，小球動(dòng)能的變化情況是______，實(shí)驗(yàn)中所用小球的重力為______N。?【變式2-2】新冠病毒疫情防控期間，許多城市的環(huán)衛(wèi)噴霧灑水車變身成消毒殺菌車，對道路噴灑消毒藥水。在此過程中，消毒殺菌車在水平地面上勻速運(yùn)動(dòng)，則消毒殺菌車整體的（）。A．動(dòng)能不變，重力勢能變小 B．動(dòng)能變小，重力勢能變小C．動(dòng)能不變，重力勢能不變 D．動(dòng)能變小，重力勢能不變考向03探究動(dòng)能大小的影響因素【例3】如圖所示是探究物體的動(dòng)能跟哪些因素有關(guān)實(shí)驗(yàn)的裝置圖，艾力同學(xué)讓同一鋼球A分別從不同的高度由靜止?jié)L下，觀察木塊被撞擊后移動(dòng)的距離S，水平木板粗糙程度相同。?（1）實(shí)驗(yàn)表明，同一物體A從同一斜面不同高度由靜止?jié)L下，高度越大，物體B被撞的越遠(yuǎn)，可得結(jié)論______；?（2）若艾力第一次把鋼球A從h1的高度由靜止?jié)L下，第二次把鋼球A從h2的高度由靜止?jié)L下，若h1>h2，木塊B兩次移動(dòng)的過程中受到的摩擦力分別為f1和f2，則f1f2(“大于”“等于”或“小于”)；兩次克服摩擦力所做的功為W1和W2，則W1______W2?；（3）若水平面絕對光滑，則本實(shí)驗(yàn)______（選填“能”或“不能”）達(dá)到探究的目的?！咀兪?-1】如圖所示是“探究物體動(dòng)能的大小跟哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置。?（1）實(shí)驗(yàn)中，讓同一個(gè)鋼球從斜面上的不同高度由靜止自由滾下，是為了探究鋼球動(dòng)能的大小與______的關(guān)系。?（2）本實(shí)驗(yàn)是通過比較木塊被撞擊后______來比較鋼球動(dòng)能大小。?（3）小明猜想，如果水平面是光滑的，木塊被撞擊后將會______?！咀兪?-2】物理興趣小組決定對超載超速問題進(jìn)行一次模擬探究，經(jīng)討論后認(rèn)為，可以用小球作為理想模型，代替汽車作為研究對象。如圖，將小球從高度為h的同一斜面上由靜止開始滾下，推動(dòng)同一小木塊向前移動(dòng)一段距離s后停下，完成甲、乙、丙三次實(shí)驗(yàn)，其中，。（1）把小球放在同一高度由靜止開始沿斜面滾下是為了控制到達(dá)平面的___________相同；（2）實(shí)驗(yàn)中超載超速帶來的危害程度用表示，這種研究方法叫___________；（3）研究超載帶來的危害時(shí)，選擇甲、乙、丙三次實(shí)驗(yàn)中的___________進(jìn)行比較；（4）為比較超載超速帶來的危害程度，興趣小組利用上述器材進(jìn)行定量研究。得到數(shù)據(jù)如下表：小球質(zhì)量/克高度/厘米木塊移動(dòng)距離/厘米A10510B20518C30529D101038E101586請根據(jù)上表數(shù)據(jù)分析，貨車超載20%與超速20%兩者相比，潛在危害更大的是___________?？枷?4探究重力勢能大小的影響因素在探究實(shí)驗(yàn)中，需要探究影響重力勢能的三個(gè)因素，應(yīng)用到了控制變量法。在探究實(shí)驗(yàn)中，需要探究影響重力勢能的三個(gè)因素，應(yīng)用到了控制變量法。（1）當(dāng)研究物體的重力勢能與物體質(zhì)量關(guān)系時(shí)，需要保持下落高度和運(yùn)動(dòng)路徑相同，改變物體質(zhì)量；（2）研究物體重力勢能與下落高度的關(guān)系時(shí)，需要保持物體質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)路徑相同，改變下落高度；（3）當(dāng)研究物體重力勢能與運(yùn)動(dòng)路徑的關(guān)系時(shí)，需要保持物體質(zhì)量和下落高度相同，改變運(yùn)動(dòng)路徑。據(jù)此分析解答?！纠?】沈仔細(xì)同學(xué)在研究“影響重力勢能大小的因素”時(shí)，提出了如下猜想：?猜想一：重力勢能的大小可能與物體的質(zhì)量有關(guān)；?猜想二：重力勢能的大小可能與物體所在的高度有關(guān)；?猜想三：重力勢能的大小可能與物體的運(yùn)動(dòng)路徑有關(guān)。?他為了驗(yàn)證猜想，準(zhǔn)備了如下實(shí)驗(yàn)器材：花泥（易產(chǎn)生塑性形變）若干塊，刻度尺一把，?體積相同、質(zhì)量為m的小球3個(gè)和質(zhì)量為2m的小球一個(gè)。所用實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲、乙所示。?為驗(yàn)證猜想，他首先讓質(zhì)量分別為m、2m的小球A、B從距花泥表面高H處由靜止下落，測得A、B小球陷入花泥的深度為h1和h2，如圖甲所示；然后讓質(zhì)量為m的小球C從距花泥表面高3H處由靜止下落，質(zhì)量為m的小球D從距花泥表面高3H的光滑彎曲管道上端靜止滑入，最后從管道下端豎直落下（球在光滑管道中運(yùn)動(dòng)的能量損失不計(jì)）測得C、D小球陷入花泥的深度均為h3，且h1<h2<h3）請你完成下列內(nèi)容：??（1）本實(shí)驗(yàn)中，小球的重力勢能大小是通過______來反映的；?（2）分析圖甲所示的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可得出結(jié)論：當(dāng)物體的______、______相同時(shí)，______越大，重力勢能越大；?（3）分析圖乙所示的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)兩球運(yùn)動(dòng)的路徑不同，但陷入花泥的深度相同，由此可知物體的重力勢能與物體運(yùn)動(dòng)的路徑______（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）；?（4）綜合分析圖甲、乙所示的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，還可得出的結(jié)論是：______?！咀兪?-1】用“模擬打樁”來探究物體重力勢能的大小與哪些因素有關(guān)，物體的質(zhì)量m1=m3<m2。實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓物體從木樁正上方的某一高度處自由下落，將木樁打入沙中，三次實(shí)驗(yàn)?zāi)緲哆M(jìn)入沙中的深度如圖所示。木樁進(jìn)入沙中的深度越深，則物體對木樁做的功越______。比較A、B可知：物體重力勢能的大小與物體的________有關(guān)；比較___________可知：物體重力勢能的大小與物體被舉的高度有關(guān)?！咀兪?-2】某同學(xué)在體育活動(dòng)中，從鉛球下落陷入沙坑的深度情況猜想到：物體的重力勢能可能與物體的質(zhì)量、下落高度和運(yùn)動(dòng)路徑有關(guān)．于是設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)：用大小、形狀相同的A、B、C、D四個(gè)鉛球，其中A、C、D三球的質(zhì)量為m，B求質(zhì)量為2m，讓A、B兩球從距沙表面高H靜止下落，C球從距沙表面高2H靜止下落，D球從距沙表面高2H的光滑彎曲管道上端靜止滑入，最后從管道下端豎直地落下（球在光滑管道中運(yùn)動(dòng)的能量損失不計(jì)）實(shí)驗(yàn)測得A、B兩球陷入沙深度分別為h1和h2，C、D兩球陷入沙深度均為h3，且。（1）本實(shí)驗(yàn)中，鉛球的重力勢能大小是通過______來反映的；（2）比較A、B兩球，發(fā)現(xiàn)B球陷入沙深度更大，由此可得出結(jié)：當(dāng)下落高度一定時(shí)，______；（3）比較______兩球，發(fā)現(xiàn)C球陷入沙深度更大，由此可得出結(jié)論：當(dāng)物體質(zhì)量相同時(shí)，下落的高度越高，物體的重力勢能越大；（4）比較C、D兩球，發(fā)現(xiàn)兩球運(yùn)動(dòng)的路徑不同，但陷入沙深度相同，由此可得出結(jié)論：物體的重力勢能與物體運(yùn)動(dòng)的路徑______（選填：“有關(guān)”或“無關(guān)”）。（5）小球在下列過程陷入沙面前，將重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，陷入沙中后到小球靜止過程中，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為______能?？键c(diǎn)四機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化一、機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化1.機(jī)械能（1）定義：動(dòng)能、重力勢能、彈性勢能統(tǒng)稱為機(jī)械能。機(jī)械能是和物體運(yùn)動(dòng)緊密聯(lián)系的能量。機(jī)械能的單位是焦耳（J）。（2）對機(jī)械能的理解：一個(gè)物體可以只有動(dòng)能，也可以只有勢能，還可以既有動(dòng)能又有勢能，都稱為物體具有機(jī)械能。2.動(dòng)能和勢能的轉(zhuǎn)化（1）動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化：在一定條件下，動(dòng)能和重力勢能可以互相轉(zhuǎn)化。（2）動(dòng)能和彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化：在一定條件下，動(dòng)能和彈性勢能可以互相轉(zhuǎn)化。動(dòng)能和彈性勢能的之間的轉(zhuǎn)化，可以發(fā)生在同一物體上，也可以發(fā)生在不同物體之間。例如，由高處落下的籃球在撞擊地面發(fā)生了彈性形變過程中，球的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為自身的彈性勢能；球在恢復(fù)原狀的過程中，球的彈性勢能轉(zhuǎn)化為自身的動(dòng)能，動(dòng)能和彈性勢能在一個(gè)物體上相互轉(zhuǎn)化。運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行蹦床表演時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能和蹦床的彈性勢能在兩個(gè)物體間相互轉(zhuǎn)化動(dòng)能和彈性勢能的之間的轉(zhuǎn)化，可以發(fā)生在同一物體上，也可以發(fā)生在不同物體之間。例如，由高處落下的籃球在撞擊地面發(fā)生了彈性形變過程中，球的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為自身的彈性勢能；球在恢復(fù)原狀的過程中，球的彈性勢能轉(zhuǎn)化為自身的動(dòng)能，動(dòng)能和彈性勢能在一個(gè)物體上相互轉(zhuǎn)化。運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行蹦床表演時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能和蹦床的彈性勢能在兩個(gè)物體間相互轉(zhuǎn)化。二、機(jī)械能守恒1.機(jī)械能守恒：大量研究結(jié)果證明，如果只有動(dòng)能和勢能相互轉(zhuǎn)化，盡管動(dòng)能、勢能的大小會變化，但機(jī)械能的總和不變，或者說機(jī)械能守恒。機(jī)械能守恒的條件是只有動(dòng)能和勢能之間發(fā)生轉(zhuǎn)化，沒有其他形式的能參與轉(zhuǎn)化。但在現(xiàn)實(shí)生活中，由于