1、专题专题 13 13 功和机械能（讲义）功和机械能（讲义） 一、知识梳理一、知识梳理 一、功一、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.不做功的三种情况：有力无距离；有距离无力、力和距离垂直。 4.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：FSW 。 5.功的单位：国际单位制中，功的单位是：焦耳，符号是 J，1J= 1Nm 。 6.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
2、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、功率二、功率 1.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.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：Fv t W P。 4.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：WWkW7351101 3 马力，。 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FvP 。 （2）利用该公式时要注意：拉
3、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、动能三、动能 1.什么是动能：物体由于运动而具有的能。如图（1）所示，物体都具有动能。 行驶的汽车 飞翔的小鸟 空中的客机 自由下落的小球 图（1）运动的物体 2.影响动能的因素 物体动能的大小与两个因素有关：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 “
4、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。 四、势能四、势能 1.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” ，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。 2.弹性势能：物体由于发生弹性形变
5、，而具有的能叫做弹性势能。如图（2）所示，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。 撑杆跳高 拉开的弓箭 五、机械能及其转化五、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
6、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。 二、重点与难点二、重点与难点 重点一：功及其计算重点一：功及其计算 1.1.如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段距离，就说这个力做如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段距离，就说这个力做
7、了功了功。功是物理学物理学中表示力力对距离距离的累积的物理量物理量；公式：公式：W=FsW=Fs；在国际单位制中力 F 的 单位是（N N），距离距离 s 的单位是（m m），功的单位就是牛米（N Nm m）。功的单位有一个专门 的名称焦耳焦耳，简称焦焦，用字母（J J）表示。 2.即使存在力，也可能没有做功。例如，在水平地面上拉动重物，水平拉力做了功，但 重力没有做功，因为在重力方向上没有产生路程；同样，桌上的一本书，尽管桌对书有支持 力，但因没有位移而没有做功。 3.对于“功”，主要考查学生对概念的理解和掌握程度，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。 涉及功的
8、考题， 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；难度较高主要是涉及功的大型计算题，这类题型属 于综合计算题，考查学生计算题能力和综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。 重点二：功率及其计算重点二：功率及其计算 1.功与做功所用时间之比称为功率，它在数值上等于单位时间内所做的功，用 P 表示。 功率表示力做功快慢程度。 2.在国际单位制中，规律单位是瓦特（W）。常用单位还有千瓦（kW），1kW=110 3W； 马力，1 马力=735W。 3.对“功率”的考查主要有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
9、生活中例子等。 功率在中考中出现概率很高并经常与功的概念结合出现。 考题主要题型以填空题、 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。 重点三：动能重点三：动能 1.物体由于运动而具有的能量叫动能。 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，具有的动能就越大。 2.“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。 3.探究动能大小与那些因素有关 猜想：质量（m），速度（
10、v） 实验方法：（1）控制变量法，（2）转换法。 观察方法：通过观察木块被小车推动的距离的远近来比较小车动能的大小。 实验过程：（1）控制小车质量，而通过改变小车在斜面上不同高度，从而改变小车运 动到水平面上时的速度。 （2）通过控制小车在斜坡上同一高度下滑从而使不同质量小车到水平面时速度相同。 实验结论：物体质量相同时，物体运动速度越快，动能越大。 重点四：势能重点四：势能 1.重力势能：对于重力势能，其大小由地球和地面上物体的相对位置决定。物体质量越 大、位置越高、做功本领越大，物体具有的重力势能就越多。 判断一个物体是否具有重力势能， 关键看此物体相对某一个位置有没有被举高， 即相对 此
11、位置有没有一定的高度。若有，则物体具有重力势能，若没有，则物体不具有重力势能。 2.弹性势能： 由于物体发生形变而具有的能量。 确定弹性势能的大小需选取零势能的状 态，一般选取弹簧未发生任何形变，而处于自由状态的情况下其弹力势能为零。 3.本考点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。 难点一：机械能的转化与守恒难点一：机械能的转化与守恒 1.物体由于做机械运动所具有的能量，叫机械能。机械能包括动能、势能两种，势能又 包括重力势能和弹性势能。 2.动能和势能是可以相互转化的
12、 在滚摆实验中可以看到，滚摆旋转着下降，越转越快。到最低点时，滚摆转而上升，上 升中它越转越慢，直到差不多回到原来的位置。然后它又下降、上升，重复原来的运动。滚 摆下降时，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能。滚摆上升时，它 的动能越来越小，重力势能越来越大，动能转化为重力势能。 3.机械能守恒： 如果物体只有重力或弹力做功， 则物体运动过程中动能和势能可以相互 转换，但他们的总和（即总机械能）保持不变。 4.本考点主要涉及到动能和势能之间的转化以及机械能守恒；当物体只受重力作用时， 物体的动能和重力势能之和不变，这就是机械能守恒。在机械能转化和守恒考题中，注意把 物体的实际
13、运动与生活实际，把所学知识与生活相结合。 三、考查方向三、考查方向 1.1.功及其功的计算功及其功的计算 典例一：典例一： （20202020北京）北京）如图所示的情境中，人对物体做功的是（ ） 。 A. 用力搬石头没有搬动； B. 人将重物从地面拉到高处； C. 人推一块大石头没推动； D. 人使箱子沿水平方向做匀速直线运动 【答案】B。 【解析】A人用力搬石头但没有搬动，有力，但物体没有在力的方向上通过距离，没 有做功，不符合题意； B 人将重物从地面拉到高处， 对物体有向上的拉力， 物体在拉力的方向上通过了距离， 所以拉力对物体做了功，符合题意； C人推一块大石头没推动，有力，但物体没有
14、在力的方向上通过距离，没有做功，不 符合题意； D人使箱子沿水平方向做匀速直线运动，人给箱子一个向上的力，箱子向上没有移动 距离，人对箱子没有做功，不符合题意。故选 B。 典例二：典例二： （20202020南充）南充）如图所示，重为 2N 的物体 A 放在水平桌面上，重为 5N 的物体 B 挂在动滑轮下，每个滑轮重为 1N（不计绳重和摩擦） ，B 恰好可以匀速下降。现对 A 施加 水平向左的拉力使 B 上升，当 B 以 0.3m/s 的速度匀速上升时，拉力大小为 F下列说法正 确的是（ ） 。 AB 匀速下降时，物体 A 受到 3N 的摩檫力； B拉力 F 的大小为 4N ； C拉力 F 的
15、功率为 3.6W； DB 匀速上升 0.6m 的过程中，拉力 F 做功 2.4J 【答案】BC。 【解析】A、由图可知动滑轮上绳子的段数 n3，不计绳重及摩擦时， 则绳子自由端的拉力（即滑轮组对物体 A 的拉力） ：FA（GB+G动）（5N+1N） 2N， B 匀速下降，物体 A 匀速向右运动时，受到向右的拉力 FA和向左的摩擦力作用， 则由二力平衡条件可得，物体 A 受到的摩檫力：fFA2N，故 A 错误； B、当使物体 B 以 0.2m/s 的速度上升时，物体 A 匀速向左运动，此时 A 受到向右的拉力 FA、摩擦力和向左的拉力 F 作用， 由于物体 A 对桌面的压力大小和接触面的粗糙程度
16、都不变，则摩擦力大小不变， 所以，由力的平衡条件可得 FFA+f2N+2N4N；故 B 正确； C、绳子自由端移动的速度（即物体 A 运动的速度） ：vA3vB30.3m/s0.9m/s， 则拉力 F 的功率为：PFvA4N0.9m/s3.6W；故 C 正确； D、B 匀速上升 0.6m，则绳子自由端移动的距离： sA3sB30.6m1.8m， 该过程中拉力 F 做功：WFsA4N1.8m7.2J，故 D 错误；故选：BC。 典例三： （典例三： （20202020安徽）安徽）如图所示，工人沿斜面用一定大小的力 F 把一重为 600N 的 物体从斜面底部匀速推到顶端（不考虑物体的大小） 。已知
17、斜面长 L=3m，高 h =1.5m.若该 过程中斜面的效率为 60%，则力 F 所做的功为_J。 【答案】1500。 【解析】有用功：W 有=Gh=600N1.5m=900J； 根据：%100 总 有 U W W 得J J W W W1500 900 有 总 。 典例四：典例四： （20202020四川雅安）四川雅安）一辆汽车以恒定的功率 在平直的公路上做直线运动，其v-t 图像如图所示，在第 10s 时速度达到 15m/s，通过的路程为 80m。求 (1)在 010s 内汽车的平均速度； (2)设汽车在匀速行驶过程中所受阻力不变，大小为f=4000N，则汽车匀速行驶时的功 率； (3)在
18、010s 内汽车发动机产生的牵引力所做的功。 【答案】(1)8m/s；(2) 4 6 10 W；(3) 5 6 10 J。 【解析】(1)由题知，在 010s 内汽车通过的路程s=80m，则在 010s 内汽车的平均速 度： 80m 8m/s 10s s v t (2)由图可知，10s 后汽车做匀速直线运动，速度v=15m/s，此时汽车受到的牵引力和阻 力是一对平衡力，大小相等，则牵引力：F=f=4000N 汽车行驶时的功率为： 4 4000N 15m/s6 10 W W PFv t (3)因为汽车的功率不变，所以在 010s 内汽车发动机产生的牵引力所做的功 45 6 10 W 10s6 1
19、0 JWPt 答：(1)在 010s 内汽车的平均速度为 8m/s；(2)汽车行驶时的功率为 4 6 10 W；(3) 在 010s 内汽车发动机产生的牵引力所做的功是 5 6 10 J。 2.2.功率与功率计算功率与功率计算 典例五：典例五： （20202020天津）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： 100J 10W 10s W P t 。 典例六：典例六： （2020202
20、0贵州黔南）贵州黔南）小聪的体重是 500N，家住 19 楼（楼的层高为 3m） ，家里 用燃气灶烧水、做饭。如果他从 1 楼步行上楼到家里（走了 18 层楼） ，用时 3 min。已知天 然气的热值 3.010 7J/m3，水的比热容是 4.2103J/（kg） 。问： (1)他上楼克服重力做的功是多少？做功的功率是多少？ (2)完全燃烧多少立方米天然气放出的热量与小聪做的功相等？如果这些热量有 35%被 水吸收，能使 0.5 kg 水的温度升高多少？ 【答案】(1)2.710 4J；150W；(2)0.0009m3；4.5。 【解析】(1)上楼的高度为：3m 18=54mh 上楼克服重力做
21、的功是： 4J 500N 54.7 10m=2WGh 做功的功率是： 4 =150W s 2.J 30 7 10 6 W P t 。 (2)由题可知，Q放=W=2.710 4J 根据Q放=Vq， 4 3 73 2.7 10 J 0.0009m 3. = 0 10 J/m QW V qq 放 水吸收热量： 4 2.7 10 J=9450J=35%=35%QQ 吸放 根据Qcm t 吸 ， 3 =4.5 0 9450J 4.2 10 J/kg.5kg Q t cm 吸 （） 。 答： (1)他上楼克服重力做的功是 2.710 4J。 做功的功率是 150W。 (2)完全燃烧 0.0009m3 天然
22、气放出的热量与小聪做的功相等。如果这些热量有 35%被水吸收，能使 0.5 kg 水的温 度升高 4.5。 典例七：典例七： （20202020淮安）淮安）小明两次分别用时 90s、40s 从一楼爬到五楼，小明的体重与 前后两次上升的高度均不变，比较两次爬楼过程（ ） 。 A用时少的做功多 B用时少的做功功率大 C用时多的做功多 D用时多的做功功率大 【答案】B。 【解析】由题知小明的体重与前后两次上升的高度均不变，因此由 WGh 可知，两次所 做的功相同，故 AC 错误； 两次所做的功相同，由 P可知，用时少的做功功率大，用时多的做功功率小，故 B 正确，D 错误。故选：B。 3.3.动能概
23、念动能概念 典例八： （典例八： （20202020天津）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。 典例九： （典例九： （20202020新疆）新疆）羽毛球比赛中，空中飞行的羽毛球先后经过A、B两点时的动 能相等，相比A点，羽毛球在B点时（ ） 。 A. 机械能较小，重力势能较大
24、B. 机械能较大，重力势能较大 C. 机械能较小，重力势能较小 D. 机械能较大，重力势能较小 【答案】C。 【解析】羽毛球在空中从A到B飞行的过程中，由于空气阻力的存在，机械能不守恒， 故机械能减小。又因为羽毛球先后经过A、B两点时的动能相等，故重力势能减小，故 ABD 不符合题意；C 符合题意。故选 C。 4.4.影响动能大小的因素影响动能大小的因素 典例十： （典例十： （20202020孝感）孝感）如图所示为“探究物体动能跟哪些因素有关”的装置示意图。 (1)原理：运动的钢球 A 碰上木块 B 后，能将 B 撞出一段距离s。在同样的水平面上，B 被撞得越远，A 对 B 做的功就越多，A
25、 的动能就越大，通过 B 被撞的远近来反映物体 A 动能 大小的方法在物理学中属于_（选填“控制变量法”或“转换法” ） 。 (2)步骤： 让同一钢球 A 分别从不同高度由静止开始滚下， 高度h越高， 钢球运动到水平面时速 度越_，木块 B 被撞得越远； 改变钢球的质量，让不同的钢球从_ （选填 “同一”或“不同” ）高度由静止开始 滚下，质量越大的钢球将木块 B 撞得越远。 (3)结论：通过多次实验表明，质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大：运 动速度相同的物体，质量越大，它的动能_。 【答案】(1)转换法；(2)大；(3)同一；(4)越大。 【解析】(1)动能与距离是两个不同性质的
26、物理量，物体 A 动能大小用木块 B 被撞的远 近来反映，属于转换法。 (2)钢球 A 在斜面上做的是加速运动，高度h越高，钢球 A 到达水平面时的速度越大。 探究动能大小与物体质量的关系， 应使用不同质量的钢球进行实验， 控制不同钢球到达 水平面时的速度相同， 即控制不同钢球从同一斜面同一高度由静止释放， 比较木块 B 被撞得 距离远近。 动能大小与物体的运动速度和质量有关，运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越 大。 典例十一： （典例十一： （20202020黑龙江龙东）黑龙江龙东）炎热的夏天，一辆正在喷洒消毒液的汽车匀速行驶在 水平公路上，汽车的动能 ；惯性 （变大、变小或不变） 。
27、 【答案】变小；变小。 【解析】物体动能大小与物体的质量和速度有关；惯性的大小只与物体的质量有关；正 在喷洒消毒液匀速行驶的汽车质量不断减小，惯性减小，速度不变，故动能减小。 5.5.势能势能 典例十二： （典例十二： （20202020衡阳）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， 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
28、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。 典例十三： （典例十三： （20202020江苏泰州）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
29、。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
30、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。 6.6.机械能及其守恒机械能及其守恒 典例十四： （典例十四： （20202020绥化）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， 动能转化为重力势能； 此时的机械能是守恒的， 保持不变，故
31、 C 正确、ABD 错误。故选：C。 典例十五： （典例十五： （20202020北京）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
32、C 正确； D过山车从低处上升的过程中，动能减小，重力势能增大，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。 典例十六： （典例十六： （20202020衡阳）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
33、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。 典例十七： （典例十七： （20202020武汉）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
34、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。 专题专题 13 13 功和机械能（练习） （学生版）功和机械能（练习） （学生版） 第一部分第一部分 基础练习基础练习 一、选择题一、选择题 1
35、如图所示，小宇对箱子施加水平推力，下列说法中错误的是（ ） 。 A当推力为 75N 时，箱子不动，此时推力等于地面对箱子的摩擦力； B当小宇增大推力，箱子由静止开始运动，说明力可以改变物体的运动状态； C当推力为 100N 时，箱子做匀速直线运动，地面对箱子的摩擦力为 100N； D箱子做匀速直线运动时，人对箱子的推力不做功 2.如图所示， 李晶同学将放在课桌边的文具盒水平推至课桌中央， 她针对此过程提出了 如下的猜想，你认为合理的是（ ） 。 A文具盒所受重力对它做了功； B文具盒所受支持力对它做了功； C文具盒所受的推力 F 对它做了功； D在此过程中没有力对文具盒做功 3.在粗糙的水平面
36、上，用 100N 的水平推力使一个重为 500N 的物体前进了 10m，在此过 程中（ ） 。 A推力做了 5000J 的功；B推力做了 1000J 的功； C重力做了 5000J 的功；D重力做了 1000J 的功 4.如图所示的几个情形中，所提到的力没有做功的是( )。 5.如图所示，用 24N 的水平拉力 F 拉滑轮，可以使重 20N 的物体 A 以 0.2m/s 的速度在 水平地面上匀速运动；物体 B 重 10N，弹簧测力计的示数为 5N 且不变。若不计轮重、弹簧 测力计重、绳重和轴摩擦，则下列说法中正确是( )。 A地面受到的摩擦力为 12N； B滑轮移动的速度为 0.4m/s； C
37、水平拉力 F 的功率为 4.8W；D在 2s 内绳子对物体 A 所做的功为 4.8J 6.平直公路上的甲、乙两辆汽车，在相同牵引力作用下匀速行驶，如果在相同的时间内 通过的路程之比为 32，则甲与乙（ ） 。 A.牵引力做功之比为 23； B.牵引力做功之比为 32； C.牵引力的功率之比为 11； D.汽车所受的阻力之比为 32 7.甲、乙两台机器，甲的功率比乙的大，则（ ） 。 A.甲做的功比乙做的功多； B.甲做功比乙做功快； C.甲做功所用的时间比乙的少；D.以上说法都不对 8.如图所示，让小球从 A 点静止释放时，小球从 A 点向 C 点摆动的过程中，以下说法不 正确的是（ ） 。
38、A球从 A 点摆到 B 点的过程中，动能逐渐变大； B球摆到 C 点时，只受到重力和拉力的作用； C若不计空气阻力，A 点与 C 点的高度相同； D球摆到 C 点时，若绳断开，所有力消失，球将做匀速直线运动 9.一个实心铁球和一个实心木球质量相等， 将它们放在同一水平地面上， 下列结论中正 确的是（ ） 。 A铁球的重力势能大于木球的重力势能；B铁球的重力势能小于木球的重力势能； C铁球的重力势能等于木球的重力势能；D上述三种情况都有可能 10.改革开放以来，我国的航天事业得到了空前的发展，并取得了举世瞩目的成就。如 图所示，为我国神舟号飞船返回舱减速降落的情景。返回舱在此过程中（ ） 。 A
39、动能减小，重力势能减小 B动能增大，重力势能增大 C动能不变，重力势能减小 D动能减小，重力势能不变 11.在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让同一铁球从斜面的不同高 度由静止释放，撞击同一木块(如图所示)，下列说法中正确的是( )。 A本实验研究的是木块的动能与它的质量、速度的关系； B在探究动能与速度的关系时，要保持小球的质量不变，让小球从相同的高度滚下， 以不同的速度推动木块移动； C在探究动能与物体质量的关系时，要选择两个质量不同的小球，并让它们分别从同 一斜面的不同高度滚下； D实验中通过观察木块移动的距离来比较动能大小的。 12.如图所示是蹦极运动的简化示意图，弹性绳
40、一端固定在 O 点，另一端系住运动员， 运动员从 O 点自由下落，到 A 点处弹性绳自然伸直。B 点是运动员受到的重力与弹性绳对运 动员拉力相等的点，C 点是蹦极运动员到达的最低点（忽略空气阻力） ，下列说法正确的是 （ ） 。 A从 O 点到 C 点运动员速度一直减小； B从 O 点到 C 点运动员的机械能一直在增大； C从 O 点到 C 点运动员的机械能一直在减小 ； D从 O 点到 A 点运动员的机械能不变 13如图所示，一名运动员投掷铅球的过程示意图。铅球在b点离手，c点是铅球运动 的最高点，不计空气阻力。在a到d的整个过程中，下列说法不正确的是( ) 。 A只有在a到b的过程中，运动
41、员对铅球做了功； B在b到d的过程中，铅球的机械能先增加后减少； C在c到d的过程中，铅球的重力势能减少； D在a到d的过程中，铅球的运动状态在不断的变化 二、填空题二、填空题 14.如图，质量为M=2千克的物体，在力F的作用下，以0.5米/秒的速度沿水平面匀速前 进了2米（滑轮和绳的重及与绳间的摩擦不计） ，此时弹簧秤的示数为2N。则物体与水平面间 的摩擦力是 N，在这一过程中，重力做的功是 J。 15.如图，质量为 m=2 千克的物体，在力 F 的作用下，以 0.5 米/秒的速度沿水平面作匀 速直线运动（滑轮重及绳间的摩擦不计） ，此时弹簧秤的示数为 2N，则物体与水平面之间的 摩擦力是
42、N，拉力 F 做功的功率为 瓦。 16.如图所示，把重为 1000 牛的物体 A 匀速提升 2 米，不计滑轮自重和摩擦，则作用在 细绳自由端的拉力 F 大小为 牛，拉力 F 做功为 焦。若提升物体 A 所用时间为 40 秒，则拉力 F 做功的功率为 瓦。 17.如图为撑杆跳的过程示意图，在这项运动中，根据能量以及能量转化的物理知识， 可知：运动员助跑的目的是为了在起跳前获得较大的 。撑杆起跳时， 能转化为 重力势能，越过横杆在最高点时重力势能最大，此时动能 （大于/等于/小于）0。 18.用细线悬挂的小球从图中所示位置静止释放，若忽略空气阻力，那么小球在最高点 的势能 下降至最低点的动能；实际
43、上，小球在摆动过程中，会与空气摩擦产生热，摆 幅逐渐减小，最终停下来，那么在摆动过程中由于摩擦而转化的内能 小球在最高点所 具有的势能。 （填“大于” 、 “等于”或“小于” ） 三、实验探究题三、实验探究题 19.如图甲所示是小张“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验装置。 （1）小张让大小不同的实心钢球从同一斜面上相同的高度处由静止滚下，在水平面上 运动并推动木块移动，是为了探究动能大小与 的关系； （2）同班同学小红发现，木块被钢球撞击后移动的距离没有其他同学的明显，认为是 木块太重导致滑动摩擦力过大的原因造成。为了验证猜测，小红设计了如图乙所示“探究滑 动摩擦力与压力大小关系”的实验，
44、当接触面粗糙程度不变，用弹簧测力计拉动木块匀速直 线运动时，通过多次实验得到了表格中的相关数据，请你根据表中数据帮她分析并得出，滑 动摩擦力f与压力F之间的数量关系式为 。 实验次数 1 2 3 4 5 木块对木板压力 F/N 2 3 4 5 6 弹簧测力计读数 f/N 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 四、计算题四、计算题 20.在图所示的装置中，某人在 10 秒内将重为 200 牛的货物匀速提升 3 米。求： 绳对重物的拉力 F； 绳拉重物所做的功 W。 21.如图所示的装置中，使重 40 N 的重物向右做匀速直线运动，水平拉力 F=4 N。若物 体移动的速度为 2 m/s，求： （
45、1）拉力 F 在 2 s 内做的功； （2）拉力的功率。 第二部分第二部分 提高练习提高练习 一、选择题一、选择题 1 （20202020安顺）安顺）仅用 8 天就建成的武汉火神山医院，彰显的不仅是中国速度，更是战 胜疫情的坚强决心。如图所示，为了在最短的时间完成地面基础建设，上百台挖掘机同时工 作，其目的是增大所有挖掘机总的（ ） 。 A机械效率 B功率 C功 D有用功 2 （20202020湘西）湘西）下图几种情景中，人做了功的是（ ） 。 A人推车没有推动； B搬而未起； C物体在绳子拉力的作用下升高； D提着滑板在水平路面上前行 3.（20202020黄石）黄石）如图，弹簧下端悬挂一个
46、实心小球，用手托住小球，小球静止在A 点，此时弹簧处于自然长度。释放小球，小球向下运动到最低点B（不超过弹簧弹性限度） ， 小球从A点运动到B点的过程中，下列说法正确的是（ ） 。 A. 小球的重力势能-直在减少，动能一直在增加； B. 小球减少的重力势能全部转化为动能； C. 弹簧的弹性势能不断增大； D. 小球运动到B点时，重力势能最小，动能最大 4.（20202020荆州）荆州）如图甲所示，物体在水平拉力F的作用下由静止沿粗糙水平面向右运 动，06s 内拉力随时间变化的规律如图乙，速度随时间变化的规律如图丙，则在 24s 内， 物体克服摩擦力所做的功为（ ） 。 A. 10J B. 30
47、J C. 50J D. 80J 5.（20202020衡阳）衡阳）近期我国长江中下游许多省份因连续大雨发生洪涝灾害。抗洪抢险小 分队成员李军在一次行动中需要帮老百姓把一个质量为 240kg 的重物搬到 2m 高的车上。为 了省力采用 5m 的长木板搭了一个斜面（如图所示） 。用 1200N 的力用了 5min 将重物匀速推 到车上。关于此简易斜面装置，下列说法中正确的是（ ） 。 A他对重物做了 4800J 的功； B他做功的功率为 16W； C此次简易斜面装置的机械效率为 50%； D斜面是一种省力杠杆 6. （20202020 山东滨州） 山东滨州） 如图所示， 重800N的物体在100N
48、水平拉力F的作用下， 以0.1m/s 的速度沿水平地面向左匀速直线运动了20s，滑轮组的机械效率为 60%。在此过程中，下列 说法正确的是（ ） 。 A. 拉力F做的功为400J； B. 物体与地面间的滑动摩擦力为180N； C. 额外功的功率为12W； D. 若物体的重力和运动速度不变，只增大水平地面的粗糙程度，则滑轮组的机械效率 会降低 7.（20202020四川乐山）四川乐山）2020 年 6 月 17 日 15 时 19 分，我国在酒泉卫星发射中心用长征 二号丁运载火箭，成功将高分九号 03 星送入预定轨道，发射获得圆满成功。在运载火箭加 速升空的过程中，下列说法正确的是（ ） 。 A
49、. 动能增大，势能减小 B. 动能不变，势能增大 C. 动能增大，势能增大 D. 动能减小，势能增大 8.（20202020四川南充）四川南充）2020 年 6 月 23 日 9 时 43 分，北斗 3 号最后一颗全球组网卫星 在西昌卫星发射中心发射成功(如图)， 它是北斗 3 号系列的第三颗地球同步卫星， 主要用于 无线电导航、无线电测定等。关于卫星下列说法正确的是（ ） 。 A. 该卫星在加速升空的过程中，机械能不变； B. 该卫星进入同步轨道后，相对地表静止； C. 该卫星运行一周的时间约为 365 天； D. 该卫星与地面基站可通过超声波传递信息 9. （20202020安徽）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 10.（20202020河南）河南）频闪照相机是研究物体运动的重要手段之一，图 6 所示的频闪照片记 录了竖直下落的小球每隔相等时间的位置，不计空气阻力，在小球下落
