1、第十一章 功和机械能单元总结一、功1.功的定义：一个力作用在物体上，使物体在力的方向上通过一段距离，这个力就对物体做了功。2.功的两个必要条件： 有力作用在物体上； 物体在力的方向上通过了距离。3.功的公式：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。公式：。4.功的单位：国际单位制中，功的单位是：焦耳，符号是J，1J= 1Nm 。5.功的公式的应用：分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；公式中S一定是在力的方向上通过的距离，强调对应；功的单位“焦”（牛米 = 焦），不是力和力臂的乘积（牛米，力臂单位不能写成“焦”）。二、功率1.功率定义：单位时间里完成的功；或说成：单位时间内力作做的功。
2、2.功率的物理意义：功率是表示力做功快慢的物理量；即单位时间内完成的功。3.公式：。4.功率单位：在国际单位制中，功率单位是瓦特，符号是 W。常用单位还有千瓦（kW）、马力。 换算关系：。5.功率公式的解释：（1）物体在拉力F的作用下，以速度v沿拉力的方向做匀速直线运动，则拉力做功的功率等于力与物体速度的乘积，即。（2）利用该公式时要注意：拉力F必须是恒力，且物体运动的速度应不变；v的单位必须用m/s，这样算出的功率单位才是W；速度v跟拉力F必须对应，即v必须是受到拉力的物体在拉力的方向上移动的速度。三、动能和势能1.什么是动能：物体由于运动而具有的能。2.影响动能的因素物体动能的大小与两个因
3、素有关：一是物体的质量，二是物体运动的速度大小。当物体的质量一定时，物体运动的速度越大其动能越大，物体的速度越小其动能越小；具有相同运动速度的物体，质量越大动能越大，质量越小动能越小。3.动能是“由于运动”而产生的，一定不要把它理解成“运动的物体具有的能量叫动能”，不运动的物体也具有能量，但不具有动能。例如在空中飞行的飞机，不但有动能而且还具有其它形式的能量。4.重力势能：物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能。（1）重力势能的大小与质量和高度有关。物体的质量越大，被举得越高，则它的重力势能越大。（2）重力势能是“被举高”这个原因而产生的，一定不要把它理解成“被举高的物体具有的能量叫重力势能
4、”，被举高的物体具有重力势能，同时也具有其他形式能量。例如在空中飞行的飞机，不但有重力势能而且还具有其它形式的能量。5.弹性势能：物体由于发生弹性形变，而具有的能叫做弹性势能。撑杆跳高时弯曲的杆、拉开的弓箭都具有弹性势能。弹性势能的大小与弹性形变的程度有关；形变程度越大，其弹性势能越大。四、机械能及其转化1.动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。2.动能与势能的相互转化（1）在一定的条件下，动能和重力势能之间可以相互转化。如将一块小石块，从低处抛向高处，再从高下落的过程中，先是动能转化为重力势能，后又是重力势转化为动能。（2）在一定的条件下，动能和弹性势能之间可以相互转化。如跳水运动员，在起跳
5、的过程中，压跳板是动能转化为弹性势能，跳板将运动员反弹起来是弹性势能转化为动能。（3）机械能守恒：如果一个过程中，只有动能和势能相互转化，机械能的总和就保持不变，这个规律叫做机械能守恒。（4）水能和风能的利用：自然界的流水和风能都是具有大量机械能的天然资源。利用水能发电，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。利用风能发电，在风力资源丰富的地区，可以同时安装几十台到几百台风力发电机，组成“风车田”联在一起供电。知识要点一：功功是初中物理重点内容，也是考题中分值高、考查形式多样、问题变化较多的内容，所以做好本部分的专题复习尤为重要。对于“功”主要考查学生对概念的理解和掌
6、握程度，主要内容有：功概念的认识以及简单计算，能解释生活中做功例子等。功在考试中出现概率较高，主要题型以填空题、选择题和计算题为主，常见题型是选择题和计算型填空题，均属于基础题型，试题难度以中等为主；难度较高主要集中判断物体（力）做功，通过对功的计算考查学生对功的理解程度。（2019邵阳）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（ ）。A1J B3J C2J D4J【答案】D。【解析】由v可得，物体移动的距离svt0.2m/s4s0.8m，拉力F做的功WFs5N0.8m4J。故选D。一、（2018贵阳）如图所示，原长为L的
7、轻质弹簧一端固定在竖直墙面上，另一端与水平面上的木块相连。推动木块压缩弹簧，其左端至A点时，弹簧具有的弹性势能为25J；松手后，木块在弹簧的作用下往复运动若干次后静止，此时弹簧具有的弹性势能为1J，则木块运动过程中克服阻力做的功是 J。整个运动过程中木块速度最大时其左端可能位于 （选填：“B“、“C”或“D”）点。【答案】24；B。【解析】弹簧具有的弹性势能为25J；松手后，木块在弹簧的作用下往复运动若干次后静止，此时弹簧具有的弹性势能为1J，木块在运动过程中，克服摩擦力做功，根据能量守恒定律可知，总的能量不变，故克服阻力所做的功为25J1J=24J；弹簧被压缩时具有弹力，弹力的方向是向右的，
8、木块向右运动时，阻力是向左的；开始运动时，弹力大于阻力，木块向右运动的过程中，弹力慢慢减小，阻力不变，木块做加速运动，当木块受到的弹力等于阻力时速度最大，此时弹簧未恢复值原长；木块由于惯性仍然会向右运动，此时弹力小于阻力，做的是减速运动，当弹簧恢复原长时阻力为0；由图可知，整个运动过程中木块速度最大时其左端可能位于B点。故答案为：24；B。二、（2018德阳）如图所示的铁块重力G=4N，被吸附在竖直放置且足够长的磁性平板上,当他在竖直方向上拉力F=6N的作用下向上运动, 则铁块受到的摩擦力为_N.铁块此时速度v与时间t的关系图象如图乙所示, 4s内拉力F做的功是_J。【答案】2；4.8。【解析
9、】（1）由乙图可见，铁块在竖直方向上运动时，速度保持不变，因此铁块做匀速直线运动，铁块受到平衡力的作用。在竖直方向上受到竖直向下的重力G、竖直向下的摩擦力f和竖直向上的拉力F，根据平衡力的特点，故铁块受到摩擦力大小f=F-G=6N-4N=2N。（2） 铁块在4s内升高的距离s=vt=0.2m/s4s=0.8m，（3） 因此拉力F做的功W=Fs=6N0.8m=4.8J。故答案为：2；4.8。知识要点二：功率对于“功率”主要考查学生对功率概念的理解和掌握程度，主要内容有：功率概念的认识以及简单计算，能进行功率的计算并利用功率解释生活中例子等。功率在考试中出现概率较高并经常与功的概念结合出现。考题主
10、要题型以填空题、选择题和计算题为主，常见题型是选择题和计算型填空题，均属于基础题型，试题难度以中等为主；难度较高主要集中在判断物体（力）做功功率并与效率结合在一起的题目，通过对功率的计算考查学生对功率概念的理解程度。（2019邵阳）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（ ）。A1.5W B15W C150W D1500W【答案】C。【解析】王小鹏同学的体重约为500N，一层楼高约为3m，从一楼跑到四楼上升了三层楼的高度约9m，所用时间为30s；则克服自己重力做功的功率约为
11、：P=150W。故选C。一、（2020天津）小明在超市购物时，用10N的力沿水平方向推着购物车在水平地面上前进10m，用时10s，则推力做的功等于_J，推力的功率等于_W【答案】（1）100；（2）10。【解析】推力做的功：W=Fs=10N10m=100J；推力的功率：。二、（2020四川乐山）如图所示，一款新型无人驾驶电动汽车，总质量为1.5103kg，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和做功功率。【答案】(1)10m/s (2)1.5103
12、N (3)2.7106J，1.5104W。【解析】(1)汽车行驶的路程：汽车行驶的时间：汽车匀速行驶的速度：(2)由于汽车匀速行驶，所以汽车受到的牵引力等于阻力：(3)此过程中汽车牵引力做功：汽车牵引力做功的功率： 。答：(1)汽车匀速行驶的速度为10m/s；(2)汽车受到的牵引力为1.5103N；(3)此过程中汽车牵引力所做的功为2.7106J，做功的功率为1.5104W。知识要点三：动能和势能动能是机械能，是本章的重要内容，同样也是中学物理重点内容，在考试中属于常考知识点。“动能”主要考查物体是否具有动能、动能大小比较以及影响物体动能大小的因素。势能是机械能，是本章的重要内容，同样也是中学
13、物理重点内容，在考试中属于常考知识点。“势能”主要考查物体是否具有势能，势能大小比较以及影响势能大小的因素（势能分为重力势能和弹性势能）。动能和势能考题中，注意联系生活实际，把所学知识与生活相结合。（2020天津）2020年6月23日，我国北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星发射成功若某卫星沿椭圆轨道从远地点向近地点运动时速度增大了，由此可知其动能（）。A. 减小B. 增大C. 不变D. 消失【答案】B。【解析】卫星沿椭圆轨道从远地点向近地点运动时，高度减小重力势能减小，速度增大，动能增大，总的机械能不变。故选B。一、（2020衡阳）2020年6月23日，最后一颗北斗卫星在西昌顺利发射升空
14、，标志我国自主研发、组建的北斗卫星定位系统成功组网。下列说法中错误的是（）。A其中的地球“同步”卫星相对于地球是静止的；B其中沿椭圆轨道绕地球运行的卫星在远地点时，重力势能最大，动能为0；C卫星与地面设备之间是利用电磁波传递信息；D卫星的太阳能电池板工作时将太阳能转化成电能【答案】B。【解析】A、因为同步卫星的转动和地球的转动是同步的，它相对地球的位置没有发生变化，所以地球同步通讯卫星相对于地球是静止的，故A正确；B、卫星运行到远地点时，速度最小，距离地球的高度最大，此时卫星的重力势能最大，动能最小，故B错误；C、电磁波传播不需要介质，卫星与地面设备之间是利用电磁波传递信息，故C正确；D、卫星
15、上的太阳能电池板工作时，将太阳能转化成电能，故D正确。故选：B。二、（2020北京）如图所示为游乐园的过山车运行的情境，下列说法正确的是（ ）。A. 过山车从高处加速滑下的过程中，动能增加；B. 过山车从高处加速滑下是由于受到惯性的作用；C. 过山车从低处上升的过程中，重力势能增加；D. 过山车从低处上升的过程中，重力势能转化为动能【答案】AC。【解析】A过山车从高处加速滑下的过程中，质量不变，速度增大，所以动能增加，故A正确；B过山车从高处加速滑下是因为受重力的作用，故B错误；C过山车从低处上升的过程中，质量不变，高度升高，所以重力势能增加，故C正确；D过山车从低处上升的过程中，动能减小，重
16、力势能增大，且克服阻力做功，将动能转化为重力势能和内能，故D错误。故选AC。三、（2020江苏泰州）在水平地面上铺一张纸，将一只皮球表面涂黑，使其先后从高处下落，在纸上留下黑色圆斑A、B。如图所示。关于皮球两次下落形成圆斑的过程，下列说法正确的是（）。A. 皮球对纸的最大压力相等； B. 皮球刚到达纸面时的速度相等；C. 皮球刚到达纸面时的动能相等；D. 皮球获得的最大弹性势能不等【答案】D。【解析】A由图可知，黑色圆斑B比较大，而力的大小影响力的作用效果，力越大作用效果越明显形变量越大，可知从B处落下的皮球对纸的最大压力较大，故A错误；BCD皮球从不同的高度落下时，高度减小，速度变大，重力势
17、能转化为动能；在纸上留下黑色圆斑A、B，留下圆斑说明皮球下落到纸面上时发生了弹性形变，此过程是动能转化为弹性势能，由图中两个圆斑大小可看出，圆斑大的（B）皮球转化的弹性势能较大，说明它原来所具有的重力势能大，即B所处的高度较高；可知从B处落下的皮球刚到达纸面时的速度较大，此时动能也较大，故BC错误；D正确。故选D。知识要点四：机械能及其转化（2020绥化）人造地球卫星绕地球从近地点向远地点运动时，下列说法正确的是（）。A势能变小B动能不变C动能转化为重力势能D机械能变小【答案】C。【解析】在从近地点向远地点运动的过程中，卫星的质量不变，速度减小，动能减小；卫星的质量不变、相对高度增加，势能增大
18、，动能转化为重力势能；此时的机械能是守恒的，保持不变，故C正确、ABD错误。故选：C。一、（2020衡阳）将不同质量的钢球从如图所示光滑轨道ABCD上的A点释放，通过水平面BC，运动到斜面CD上的过程中，下列相关解释中正确的有（）。A从A运动到B的过程中重力势能转化为动能；B钢球在水平面BC上由于受到惯性，所以能继续向前运动；C钢球在斜面CD上受到的重力和支持力不是一对平衡力；D钢球的质量越大，到达B点时的速度越大【答案】AC。【解析】A、从A运动到B的过程中，高度减小，速度变大，重力势能减小，动能变大，重力势能转化为动能，故A正确；B、钢球在水平面BC上由于具有惯性，所以能继续向前运动，惯性
19、是一种性质，不能说受到惯性，故B错误；C、钢球在斜面CD上受到的重力和支持力没有在同一条直线上，不是一对平衡力，故C正确；D、从A点滑下，到达B点时，由于下降的高度相同，则速度相同，速度大小与质量无关，故D错误。故选：AC。二、（2020武汉）滑跃式起飞是一种航母舰载机的起飞方式。飞机跑道的前一部分是水平的，跑道尾段向上翘起。如图所示，飞行员驾驶舰载机从图示位置由静止开始一直加速直至离舰的过程中，下列说法正确的是（）。A. 飞行员的动能先增加后减少B. 飞行员的机械能一直减少C. 飞行员的机械能一直增加D. 飞行员的机械能先不变后增加【答案】C。【解析】飞行员一直加速直至离舰的过程中，飞机跑道
20、的前一部分是水平的，飞行员重力势能不变，速度增大，质量不变，动能增大，机械能增大。跑道尾段向上翘起，质量不变，速度增大，高度增高，所以飞行员的动能增大，重力势能增大，机械能增大。故选C。三、（2020安徽）一人造地球卫星沿椭圆轨道运行，我们把卫星运行过程中离地球最近的 一点叫近地点，最远的一点叫远地点（如图所示）。已知卫星在运行过程中机械能保持不变，那么（ ）。A. 卫星在远地点的势能最大，动能为零；B. 卫星在近地点的动能最大，势能为零；C. 卫星从近地点向远地点运动过程中，势能增大，动能减小；D. 卫星从近地点向远地点运动过程中，动能增大，势能减小【答案】C。【解析】卫星在太空运行过程中，机械能守恒： A.卫星在远地点的势能最大，动能最小，但是速度不为零，所以动能不为零，故 A 选项错误；B.卫星在近地点的动能最大，势能最小，但是势能不为零，故 B 选项错误；C、D.根据上述分析可知，卫星从远地点向近地点运动的过程中，势能减小、动能增大；卫星从近地点向远地点运动的过程中，势能增大、动能减小，故 C 正确、D 错误。 综上所述，选 C。10