第5講 功和機械能（解析版）

第5講功和機械能——劃重點之精細(xì)講義系列考點1功的基本概念考點2功率的概念及公式考點3動能和勢能考點4\o"11.4機械能及其轉(zhuǎn)化"機械能及其轉(zhuǎn)化考點1：功的基本概念1.功的概念和判定：（1）功的定義：一個力作用在物體上，使物體在力的方向上通過一段距離，這個力就對物體做了功；（2）功的單位：國際單位制中，功的單位是：焦耳，符號是J，1J=1N·m；（3）判斷力是否做功包括兩個必要因素：一是力作用在物體上；二是物體在力的方向上通過的距離；二者缺一不可。

2.三種不做功的情況不做功的情況現(xiàn)象分析有力無距離搬石頭而未動、推桌子而未動、提著一桶水靜止不動等雖然對物體施加了力，但物體沒有在力的方向上通過距離，即s為零，因此W=Fs=0J有距離無力踢出的足球在草地上滾一段距離、小球在光滑水平面上勻速運動一段距離足球滾動過程中沒有受到腳的"踢力"，此過程中人對足球做功為零;小球在光滑水平面上勻速運動的過程中水平方向上沒有受到力的作用，所以沒有力對小球做功力與距離垂直提著水桶在水平地面上走一段距離、背著書包去上學(xué)等物體（水桶或書包等）均受到豎直向上的力，但物體在水平方向上運動，在豎直方向上通過的距離為零，因此力對物體做功為零①功的原理：使用任何機械時，人們所做的功，都不會少于（大于或等于）不用機械時所做的功，也就是使用任何機械都不省功，這個結(jié)論叫做功的原理。②物體的運動方向與受力方向相反時的做功情況如果力的方向和物體運動方向相反，力也做功，此時我們說物體克服這個力做了功，做功的大小等于這個力的大小與物體在力的反方向上通過的距離的乘積。如將重物G提升高度h的過程，重物克服重力做功Gh。2.功的計算：（1）功的計算公式：W=Fs，其中各量單位功W：J（焦耳），力F：N（牛頓）；移動距離s：m（米）；或者W=Pt；應(yīng)用W=Fs計算時的注意事項（1）做功的多少只由F和s決定，與物體的質(zhì)量大小、速度大小、運動的方向、物體是否做勻速運動、是否受摩擦力等均無關(guān)。（2）要明確是哪個力對哪個物體做功。（3）公式中的F是作用在物體上的力，s是物體“在力F的方向上通過的距離”，這句話要引起重視，否則在計算時容易出錯。如圖所示，重力為G的小物塊從斜面頂端運動到底端的過程，在力F的方向上（沿斜面方向）通過的距離為s，因此力F對物體做功為Fs;在重力G的方向上（豎直向下）通過的距離為h，因此重力G對物體做功為Gh。（4）物體在力的方向上移動的距離應(yīng)該是這個力作用在物體上時物體移動的距離，該力撤銷后物體移動的距離不能計算在內(nèi)?！镜淅?】將兩個雞蛋舉高1米所做功約為（）A．0.5焦 B．1焦 C．2焦 D．4焦【答案】B【詳解】兩個雞蛋的重力約為1N，把兩個雞蛋舉高1m的功為W=Fs=1N故B符合題意，ACD不符合題意。故選B?！镜淅?】如圖所示的四幅圖是小明同學(xué)提包回家的情景，他提包的力做功的是（

）A．將包從地上提起 B．提包站著不動C．站在向前行駛的車上 D．平直的路上行走【答案】A【詳解】A．將包從地上提起，包在重力方向上移動距離，此時重力做了功，故A符合題意；B．提包站著不動，包在重力作用下，沒有移動，此時重力不做功，故B不符合題意；CD．站在向前行駛的車上、平直的路上行走，包的運動方向與重力方向垂直，重力不做功，故CD不符合題意。故選A?！镜淅?】如圖所示，AC>BC，把同一物體分別沿斜面AC、BC推上頂端，推力分別為F?、F2，所做的功分別為W?、W2。在不考慮摩擦的情況下，下列選項正確的是（

）A．F?<F?，W?=W? B．F?>F?，W1>W? C．F?=F?，W?=W? D．F?<F?，W?<W?【答案】A【詳解】BC．斜面可以省力，但是不省功，斜面越陡，越費力，而AC>BC，故F故BC錯誤；AD．由于不考慮摩擦的情況下，將物體沿斜面AC、BC推上頂端，推力做的功就等于克服重力所做的功，由于重物相同，高度相同，故推力做的功相同，故A正確；D錯誤。故選A。【典例4】在探究“滑動摩擦力大小與什么因素有關(guān)”的實驗中，兩次水平拉動同一個物塊在同一水平面上做勻速直線運動，根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)描繪出兩次物塊的s-t圖像，如圖所示。根據(jù)圖像下列分析正確的是（）A．兩次物塊運動的速度之比為1:2B．兩次物塊所受的摩擦力大小關(guān)系：fC．兩次物塊所受的摩擦力大小關(guān)系：f1D．在0~8s內(nèi)兩次拉力對物塊做的功：W【答案】C【詳解】A．由圖像得，兩次物塊都做勻速直線運動，運動相同路程，所用時間之比為1:2，由v=sBC．兩次物塊對水平面的壓力相同，接觸面粗糙程度不變，所受的摩擦力大小不變，則所受的摩擦力大小關(guān)系為f故B錯誤，C正確；D．由二力平衡條件得，兩次運動中，物塊受到的拉力相同，均等于摩擦力大小。在0~8s內(nèi)，第一次物塊運動的距離較長，由W=Fs得，兩次拉力對物塊做的功W故D錯誤。故選C?！镜淅?】如圖甲所示，水平地面上有一長方體木塊，小杰用不同的水平推力F把木塊向前推動，此過程中，推力F和木塊前進(jìn)的速度v的大小隨時間t的變化情況分別如圖乙、丙所示。在0~1s內(nèi)，物體處在狀態(tài)，此時推力對木塊做功為J，在1~3s內(nèi)，木塊受到N的摩擦力，在3~5s內(nèi)，木塊收到N的摩擦力，5~6s內(nèi)物塊受到的摩擦力方向向【答案】靜止0200200后700【詳解】[1][2]根據(jù)丙圖可知，在0~1s內(nèi)，物體的速度始終為0，處于靜止，沒有移動距離，推力不做功。[3][4]由圖丙可知，在3~5s內(nèi)木塊做勻速直線運動，受到的推力與摩擦力是一對平衡力，大小相等，即f=F3，由圖乙可知，在3~5s內(nèi)，木塊受到的推力為200N，所以摩擦力為200N。由圖丙可知，在1~3s內(nèi)木塊做加速直線運動，但由于壓力大小和接觸面的粗糙程度不變，所以摩擦力大小不變，仍為200N。[5]5~6s內(nèi)物體向前做減速運動，故物塊受到的摩擦力方向向后。[6]根據(jù)丙圖在運動的全過程中，1~3s運動的路程為s1~3s做功為W3~5s內(nèi)，運動的路程為s3~5s做功為W5~6s內(nèi)沒有推力，不做功，故克服摩擦力一共做功為W=【針對練習(xí)1】一個中學(xué)生從教學(xué)樓一樓爬到三樓，克服重力所做的功最接近于（

）A．50焦 B．350焦 C．3500焦 D．35000焦【答案】C【詳解】中學(xué)生的重力約為500N，一層樓高約3m，三樓的高度h=2×3m=6m中同學(xué)爬樓做的功W=Gh=500N×6m=3000J故C符合題意，ABD不符合題意。故選C?！踞槍毩?xí)2】如圖所示，分別沿光滑的斜面AB和AC將相同的重物搬到車廂上，如果沿斜面的拉力分別為FB和FC，所做的功分別為WBA．FB=FC．FB<F【答案】C【詳解】AB．因為斜面是光滑的（無摩擦），所以沒有額外功，此時有用功等于總功，即WW則W故AB不符合題意；CD．又LAB>L故選C?！踞槍毩?xí)3】奧運會期間，全紅嬋跳水的情景，她為我們呈現(xiàn)了令人嘆為觀止的“水花消失術(shù)”，奪得跳水女子單人10米跳臺項目的金牌，全紅嬋完成一次跳水動作過程中，自身重力做功最接近（）A．400J B．800J C．4000J D．8000J【答案】C【詳解】全紅嬋的質(zhì)量約為40kg，其重力為G從10米高的跳臺下落，則自身重力做的功約為W故C符合題意，ABD不符合題意。故選C?！踞槍毩?xí)4】如圖所示的情境中，人對物體做功的是（）A．手舉起杠鈴靜止不動 B．用力將雞蛋舉高C．提著桶在水平路面上前進(jìn) D．推重物沒有推動【答案】B【詳解】A．手舉杠鈴靜止不動，手給杠鈴的力向上，杠鈴沒有移動距離，所以力對物體沒有做功，故A不符合題意；B．用力將雞蛋舉高，人給雞蛋的力向上，雞蛋向上移動了距離，所以力對物體做功，故B符合題意；C．提著桶在水平路面上前進(jìn)，人給水桶的力向上，水桶向上沒有通過距離，所以力對物體沒有做功，故C不符合題意；D．推重物沒有推動，有力作用在重物上，重物在力的作用下沒有通過距離，所以力對物體沒有做功，故D不符合題意。故選B?！踞槍毩?xí)5】對功的理解，下列說法中正確的是（）A．作用在物體上的力越大，力做的功越多B．物體通過的路程越長，作用力做功越多C．有力作用在物體上并且物體移動了一段距離D．物體在力的作用下，并沿力的方向移動了距離，則力對物體做了功【答案】D【詳解】A．作用在物體上力越大，但是不知道物體在力的作用下通過的距離，不能確定力做功多少，故A錯誤；B．只知道物體在力的作用下移動的距離，但不知道力的大小也不能確定做功多少，故B錯誤；C．若力的方向跟物體移動距離的方向垂直，物體通過的距離不是在力的作用下進(jìn)行的，力對物體沒有做功，故C錯誤；D．物體在力的作用下，并沿力的方向移動了距離，則力做了功，故D正確。故選D?！踞槍毩?xí)6】如圖，在相等的時間內(nèi)把同一物體分別沿AO、BO兩個光滑斜面勻速拉到相同的高度，拉力所做的功分別為WA和WB，拉力分別為FA和FB，它們之間的關(guān)系WAWB，F(xiàn)AFB。（選填“大于”“小于”或“等于”）【答案】等于小于【詳解】[1]由功的原理可知，使用任何機械都不省功，即沿斜面AO和BO所做的功相同，即WA=WB。[2]由于AO>BO，WA=WB，根據(jù)W=Fs可知，F(xiàn)A<FB?！踞槍毩?xí)7】如圖甲所示，水平地面上的物體，受到方向不變的水平推力F的作用，9﹣12s內(nèi)，推力對物體做功J；t＝2s時，物體受到的摩擦力是N?！敬鸢浮?83【詳解】[1]結(jié)合題意，由圖丙可知，9~12s內(nèi)，物體做勻速直線運動，且v=1s=vt=1由圖乙可知，9~12s內(nèi)的推力F=6N，則9~12sW=Fs=6[2]當(dāng)t=2s時，由v?t圖象知，物體運動的速度為0，即物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，受到的摩擦力與推力為一對平衡力，由F?tf=F=3【針對練習(xí)8】如圖甲所示，小明用彈簧測力計拉木塊，使它在同一水平木板上滑動，木塊兩次受到的拉力F1F2；兩次拉力對木塊做的功W1W2。（選填“>”“<”或“=”）【答案】=>【詳解】[1]從圖象上可以看出，用彈簧測力計拉木塊沿水平木板勻速滑動，木塊做勻速直線運動，不論其速度大小如何，都受到平衡力的作用，在水平方向上，摩擦力和拉力是一對平衡力，故兩次實驗的拉力和摩擦力均相等。[2]圖中可以看出，在相同拉力作用下，木塊兩次運動的距離不同，所以木塊兩次所做的功不同，由W=Fs可知，但是在相同時間內(nèi)，第1次通過的距離大，所以第1次所做的功多。【針對練習(xí)9】如圖所示，為小米公司推出的首款新能源汽車SU7，為我國新能源汽車的發(fā)展注入了新的血液。若滿載時總質(zhì)量為2t，勻速行駛1000m，用時50s，所受阻力是車重的0.1倍。求（1）汽車勻速行駛時的速度？（2）滿載時汽車在該段路程勻速行駛牽引力做的功？【答案】（1）20m/s；（2）2×【詳解】解：（1）由題意知，汽車勻速行駛1000m，用時50s，則其速度為v=st=G=mg=2×10f=0.1G=0.1×2×由于汽車勻速行駛，則其受到的阻力與汽車牽引力為一對平衡力，大小相等，則汽車滿載時在該段路程勻速行駛牽引力為F=f=2×由W=Fs可得，該過程汽車牽引力所做的功為W=Fs=2×答：（1）汽車勻速行駛時的速度為20m/s；（2）滿載時汽車在該段路程勻速行駛牽引力做的功為2×10考點2：功率的概念及公式1.功率的概念：（1）功率定義：物體在單位時間內(nèi)所做的功叫功率，在物理學(xué)中用字母P表示；（2）功率意義：物理學(xué)中，用功率來表示物體做功的快慢；（3）功率公式：；（4）推導(dǎo)公式∶

（4）功率單位：國際單位：瓦（W），1W=1J/s；常用單位：千瓦（kW），1kW=103W；①汽車爬坡時為什么要用低速擋由P=Fv可知在功率一定時，速度越小，汽車獲得的牽引力越大，爬坡越容易。因此汽車爬坡時要用低速擋。②應(yīng)用功率的公式進(jìn)行計算時應(yīng)注意以下幾點A.是功率的定義式，它表示做功的物體在一段時間內(nèi)的平均功率，既適用于勻速直線運動，也適用于非勻速直線運動。B.運用計算時，一定要注意P、W、t三個量的對應(yīng)關(guān)系，功"W"一定是對應(yīng)時間"t"內(nèi)完成的，且各物理量的單位分別是瓦（W）、焦（J）、秒（s）。C.P=Fv是功率的推導(dǎo)式，它是物體在恒力F的作用下，以速度v做勻速直線運動時計算功率的公式，因此拉力F必須是恒力，且物體做勻速直線運動。D.運用P=Fv進(jìn)行計算時，P、F、v的單位分別是瓦（W）、牛（N）、米每秒（m/s）。

③功率大小比較：一般采用下列三種辦法比較大小：

A.在相同時間內(nèi)，比較做功的多少，做功越多的物體，功率越大。

B.在完成相同功的條件下，比較所用時間的長短，所用時間越短的物體，功率越大。

C.做功多少和所用時間都不同的情況下，通過公式計算，然后進(jìn)行比較。實驗1：比較做功快慢的實驗①公式中F、s的測量人上樓時克服自身重力做功，因此公式中的F=G=mg，故應(yīng)先測出人的質(zhì)量m;公式中的s指的是在重力方向上通過的距離，而非傾斜樓梯的總長度，可先測量一級臺階的高度h，再數(shù)出上樓時的總臺階數(shù)n，則通過的距離s=nh。【測量步驟】（1）測量人的質(zhì)量m;（2）測量一級臺階的高度h，數(shù)出所有臺階的級數(shù)n;（3）測量人爬完所有臺階所用的時間t，并將數(shù)據(jù)填入表格;（4）根據(jù)公式算出人爬樓時的功率，并將計算結(jié)果填入表格。②爬樓梯模型拓展爬樓梯的功率測量方法可以應(yīng)用到跳繩、引體向上、俯臥撐等過程的功率測量。爬樓梯的功率測量屬于小范圍重復(fù)運動功率測量的一個模型，其表達(dá)式，對于跳繩、引體向上.和俯臥撐來說，應(yīng)該為，這里的就是通過n次跳繩、引體向上或俯臥撐的總時間計算出運動一次的時間?！镜淅?】關(guān)于功率的說法正確的是（）A．功率大的機器做功一定多 B．功率小的機器做功一定慢C．做功少的機器功率一定小 D．工作時間長的機器做功一定多【答案】B【詳解】A．做功時間未知，由W=Pt可知，無法判斷做功少的機器功率的大小。故A錯誤；B．功率是描述做功快慢的物理量。功率大的機器做功一定快，功率小的機器做功一定慢。故B正確；CD．由W=Pt可知，做功的多少由做功時間、功率共同決定。做功時間未知，或者功率也未知，就不能得出做功的多少。故CD錯誤。故選B。【典例7】如圖所示，一個大人和一個小孩均從1樓爬到4樓，所用時間相同，大人的質(zhì)量比小孩大，下列說法正確的是（）A．小孩做的功較多 B．大人做的功較多C．小孩做功功率較大 D．大人和小孩做功功率一樣大【答案】B【詳解】AB．大人與小孩均從1樓爬到4樓，上升的高度h相同，大人的質(zhì)量比小孩大，則大人的重力比小孩的大，由W＝Gh可知大人做的功多，故A錯誤，B正確；CD．已知爬相同的樓梯所用時間相同，且大人做的功多，根據(jù)P=W故選B?！镜淅?】甲、乙兩輛功率相等的汽車，如果在相等的時間內(nèi)勻速通過的路程之比為2:5，那么（）A．它們的牽引力之比為2:5 B．它們的牽引力之比為5:2C．它們做的功之比為2:5 D．它們做的功之比為5:2【答案】B【詳解】相等的時間內(nèi)勻速通過的路程之比為2:5，由s=vt可得速度之比為2:5，汽車功率相等，則由P=Fv可知牽引力之比為5:2，由W=Pt可知做功之比為1:1，故B符合題意，ACD不符合題意。故選B?！镜淅?】如圖甲所示，在粗糙程度均勻的水平地面上的運動物體，受到方向不變的水平拉力F的作用，其F—t和v—t圖像分別如圖甲和圖乙所示。下列有關(guān)拉力做功及其功率的分析正確的是（）A．9~12s內(nèi)拉力做功為18J B．0~3s內(nèi)拉力做功為9JC．3~6s內(nèi)拉力的功率逐漸變小 D．第4s拉力的功率為36W【答案】A【詳解】A．由圖乙可知，9~12s內(nèi)物體做勻速直線運動，速度v=1m/s，則通過的路程為s=vt=1由圖甲可知，此時拉力為F=6N，則推力對物體做功W=Fs=6故A正確；B．由圖乙知，物體0~3s內(nèi)速度為0，沒有在拉力F的方向上移動距離，因此拉力不做功，故B錯誤；C．由圖乙知，物體3~6s內(nèi)速度逐漸變大，由圖甲可知，3~6s內(nèi)拉力大小不變，根據(jù)P=WD．由圖甲可知，第4s拉力為9N，由圖乙可知，3s時速度為0，6s時速度為3m/s，物體做加速直線運動，所以第4s的速度為1m/s，功率為P=故D錯誤。故選A。【典例10】王波同學(xué)幫父母搬家，現(xiàn)有30捆書籍，每捆書籍的質(zhì)量都為5kg。王波想盡快將它們搬上10m高處的新家。如圖是王波可以提供的用于搬運物體的功率與被搬運物體質(zhì)量的關(guān)系圖象。由圖可知，若以最少的時間將這批書籍搬上新家，每次搬運的書籍的重力應(yīng)是N，每次上樓所做的功是J（g＝10N/kg）。

【答案】1501500【詳解】[1]由圖象可知：當(dāng)搬運質(zhì)量為15kg物體時，人用于搬運物體的功率（輸出）最大，其值為50W；30捆書籍的總重是一定的，搬運的高度一定（h＝10m），所以搬運書籍需要做的總功是一定的；為了以最少的時間將這批書籍搬上新家，應(yīng)要求人始終在最大功率（輸出）狀態(tài)下工作，所以，每次應(yīng)搬運質(zhì)量15kg的書籍；則每次搬運的書籍的重力G=mg=15kg×10N/kg=150N[2]每次上樓所做的功（克服書的重力做功）W=Gh=150N×10m=1500J【典例11】學(xué)習(xí)了功率的知識后，甲和乙兩位同學(xué)想測量自己通常情況下爬樓的功率，他們測量前設(shè)計了如下問題，請你幫忙補充完整。（1）實驗原理：；（2）需要的測量器材有磅秤、、；（3）為了更好實驗，兩位同學(xué)設(shè)計的實驗方案如下，其中多余的是；A．測出自身的質(zhì)量mB．測出樓梯的總長度LC．測出一樓到三樓的豎直高度hD．測出上樓所用的時間tE．算出上樓功率P（4）甲和乙都覺得測功率需要多次實驗求平均值，主要目的是為了，他們給出了以下2種方法：甲：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；乙：在2h內(nèi)不間斷地爬樓n次，最后求出n次爬樓的平均值。（5）其中，，（選填“甲”或“乙”）同學(xué)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（選填“偏大”或“偏小”）【答案】P=mg?【詳解】（1）[1]上樓的過程就是克服重力做功的過程，爬樓的功率P=所以該實驗的原理是P=mg?（2）[2][3]由實驗原理可知，需要稱量人的質(zhì)量m、測量樓梯的高度h和上樓需要的時間t，所以需要的測量器材除了磅秤，還需要刻度尺和秒表。（3）[4]由P=mg?t可知，實驗需要測出人自身的質(zhì)量m、測出樓梯豎直高度h和上樓所用的時間t，計算出上樓功率P，不需要測出樓梯的總長度，所以測量樓梯的總長度故選B。（4）[5]在測量功率的實驗中，多次測量的目的是減小誤差，求出做功的功率。（5）[6][7]乙同學(xué)的方案是在2h內(nèi)不間斷地爬樓n次，由于在多次爬樓的過程中人會感到疲憊，爬樓需要的時間可能會相對增長，則計算得出的功率會偏小。甲同學(xué)的方案是每天測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，減小了體力損耗帶來的誤差，所以甲同學(xué)求得的值能較準(zhǔn)確地反映他通常情況下爬樓的功率?！镜淅?2】如圖甲所示，平板運輸車裝完砂石后總質(zhì)量為20t，以額定功率80kW從靜止開始運動，再減速行駛一段距離后停下。圖乙是運輸車行駛過程中的v﹣t圖像，已知汽車在運動過程中受到的阻力恰為車重的0.2倍（g取10N/kg）（1）15~40s內(nèi)運輸車所受牽引力的大?。唬?）0~40s內(nèi)發(fā)動機做的功；（3）運輸車的最大速度?！敬鸢浮浚?）4×104N；（2）3.2×106J；（3）2m/s【詳解】解：（1）由圖知15~40s內(nèi)運輸車做勻速直線運動，車受到的牽引力與阻力是一對平衡力，大小相等，又阻力是車重的0.2倍，所以牽引力為F=f=0.2G=0.2（2）由題意可知，整個過程中發(fā)動機的工作時間t=40s，發(fā)動機做的功為W=Pt=80×103W×40s=3.2×106J（3）由v﹣t圖像可知，汽車勻速時速度最大，此時牽引力為4×104N，則最大速度為v=答：（1）15~40s內(nèi)運輸車所受牽引力的大小為4×104N；（2）0~40s內(nèi)發(fā)動機做的功為3.2×106J；（3）運輸車的最大速度為2m/s?！镜淅?3】引體向上是同學(xué)們熟知的體育項目，如題圖所示，小明的質(zhì)量為50kg，他在20s內(nèi)完成了10個引體向上的標(biāo)準(zhǔn)動作，每次重心上升40cm，g取10N/kg（1）小明所受重力的大?。唬?）完成一個引體向上克服重力做的功；（3）20s內(nèi)克服重力做功的功率?！敬鸢浮浚?）500N；（2）200J【詳解】解：（1）小明所受重力的大小為G=mg=50（2）完成一個引體向上克服重力做的功為W=G?=500（3）20s內(nèi)克服重力做功的功率為P=答：（1）小明所受重力的大小為500N（2）完成一個引體向上克服重力做的功為200J（3）20s內(nèi)克服重力做功的功率為100W?！踞槍毩?xí)10】關(guān)于功和功率，下列說法中正確的是（）A．力越大對物體做功越多B．力對物體做功越多，其功率越大C．功率大的機械一定比功率小的機械做功多D．功率越大的機械做功越快【答案】D【詳解】A．由W=Fs可知，力越大不一定對物體做的功多，還要看在力的方向上移動距離的大小，故A錯誤；B．功率的大小與功的多少和時間的多少有關(guān)，力做功越多，但時間不確定，所以做功不一定越快，則功率不一定越大，故B錯誤；C．由W=Pt可知，時間未知，功率大的機械不一定比功率小的機械做功多，故C錯誤；D．功率是表示做功快慢的物理量，所以功率越大的機械做功越快，故D正確。故選D?！踞槍毩?xí)11】關(guān)于功和功率，下列說法正確的是（

）A．機器做功多的，功率一定大B．功率大的機器做功不一定快C．功率小的機器，做功一定快D．時間相同，功率大的機器一定比功率小的機器做功多【答案】D【詳解】A．功率是表示物體做功快慢的物理量，影響功率大小的因素是做功的多少和做功的時間，只知道做功的多少，不能判斷功率的大小，故A錯誤；BC．物體做功越快，功率越大，即功率越大，做功就越快，功率越小，做功就越慢，故BC錯誤。D．時間相同，根據(jù)P=W故選D?！踞槍毩?xí)12】如圖所示，用力分別豎直向上拉動同一重物勻速運動。第一次的拉動速度大于第二次的速度，兩次重物移動的距離相同。下列說法正確的是（

）A．第一次所用的拉力更大 B．第一次拉力做的功更多C．第一次拉力做功的功率更大 D．兩次拉力做功的功率一樣大【答案】C【詳解】A．兩次拉動重物向上做勻速直線運動，重物受力平衡，受到的拉力和重力為一對平衡力，大小相等；重物重力不變，所以兩次拉動重物的拉力大小相等，故A錯誤；B．兩次重物移動的距離相同，由W=Fs可知，兩次拉力做功相同，故B錯誤；CD．第一次的拉動速度大于第二次的速度，由P=Fv可知，第一次拉力做功的功率更大，故C正確，D錯誤；故選C?！踞槍毩?xí)13】如圖1所示，吊機將重為5000N的物體從水平地面M處豎直勻速提升40s到達(dá)N處，途經(jīng)點O，然后水平勻速運送到P處，最后豎直放至樓頂Q處。物體從P到Q路程隨時間變化的圖像如圖2所示，用時40s。以下說法正確的是（）A．NP段，物體所受拉力做功為75000JB．PQ段，物體的運動速度為8m/sC．PQ段，物體所受的重力每秒做功625JD．MN段，物體所受拉力大于物體重力【答案】C【詳解】A．NP段，物體水平勻速運動，物體所受拉力與重力平衡，拉力方向豎直向上，拉力方向沒有運動距離，故拉力做功為0，故A錯誤；B．PQ段，由圖2可知，PQ段運動的距離為5m，運動時間為40s，則物體運動速度為v=故B錯誤；C．PQ段，物體運動的距離為5m，重力做功為W=G?=5000N×5P=即物體所受的重力每秒做功625J，故C正確；D．MN段，物體勻速運動，受平衡力，物體所受拉力等于物體重力，故D錯誤。故選C?！踞槍毩?xí)14】甲乙兩輛牽引力大小相同的小車同時沿同一平直公路直線行駛，他們的路程-時間圖像如圖所示，則（）A．甲車牽引力做功大于乙車 B．甲車牽引力做功等于乙車C．甲車牽引力功率大于乙車 D．甲車牽引力功率等于乙車【答案】C【詳解】AB．由圖像可知，甲乙兩輛小車同時沿同一平直公路做勻速直線運動，由W=Fs可知，因為不知兩車運動時間，所以不能確定牽引力做功的大小，故AB不符合題意；CD．由圖像可知，相同時間內(nèi)甲通過的路程大，則甲的速度大，由P=得，牽引力相同，所以甲車牽引力功率大于乙車，故C符合題意，D不符合題意。故選C。【針對練習(xí)15】如圖所示，物體在力F的作用下水平向右運動，水平地面O點兩側(cè)粗糙程度不同，力F沿水平方向、大小恒為3N。物體經(jīng)過M點開始計時，每經(jīng)過相同時間，用虛線框記錄物體的位置（）A．由圖可知，物體一直在做勻速直線運動B．物體在MO段和OQ段受到的摩擦力分別為f1和f2，則大于fC．力F在MN、OP段做功率分別為P1、P2則PD．若在Q點撤去一切外力，物體將在Q點保持靜止【答案】B【詳解】A．由圖可知，MO之間經(jīng)過相同的時間通過的路程總相等，物體做勻速直線運動，在OQ段，相同時間內(nèi)通過的路程，不斷增大，做加速運動，所以物并不是一直在做勻速直線運動，故A不符合題意；B．物體在水平面上滑動，MO做勻速直線運動，根據(jù)力和運動的關(guān)系可知，此時f1=F，OQ段物體做加速運動，根據(jù)力和運動的關(guān)系可知，此時f2<F，故f1>f2，故B符合題意；C．根據(jù)W=Fs可知力F在MN、OP段力的大小相同，物體沿力的方向移動距離相等，所以F在MN、OP段做的功相等，即W1=W2，由圖可知，物體在MN段運動的時間大于在OP段運動的時間，根據(jù)P=Wt可知，在做功相同時，做功時間越長功率越小，故P1<PD．在Q點物體處于運動狀態(tài)，撤去一切外力后，根據(jù)牛頓第一定律可知，物體將勻速直線運動，故D不符合題意。故選B?！踞槍毩?xí)16】一輛汽車的功率是70kW，當(dāng)速度為72km/h時，發(fā)動機的牽引力是N，當(dāng)上坡時要換低速擋是為了（選填“增大”或“減小”）牽引力?！敬鸢浮?500增大【詳解】[1]汽車的速度為v=72發(fā)動機的牽引力為F=[2]根據(jù)F=P【針對練習(xí)17】甲機器功率50W，其物理意義是，該機器工作1分鐘做功焦；若乙機器功率30W，則甲機器比乙機器做功快。（最后一空選填“一定”或“不一定”）【答案】見詳解3000一定【詳解】[1][2]功率是功與做時間的比，甲機器功率50W，其物理意義是甲機器1s內(nèi)做功50J的功，該機器工作1min做功為W=Pt=50[3]功率是反映物體做快慢的物理量，若乙機器功率30W，則甲機器比乙機器做功一定要快?！踞槍毩?xí)18】一輛6輪卡車每個車輪與地面的接觸面積是0.05平方米，總質(zhì)量是10t，在平直的公路上勻速行駛10s，通過的路程是200m，若此時卡車發(fā)動機的牽引力是4000N，則在這段時間內(nèi)。（1）卡車行駛的速度是多少？（2）卡車牽引力做的功是多少？（3）發(fā)動機的功率是多大？【答案】（1）20m/s；（2）8.0×105J；（3）8×104W【詳解】解：（1）卡車通過的路程s=200m，所用時間t=10s，卡車的速度為v=（2）根據(jù)題意可知，卡車發(fā)動機做功為W=Fs=4000N×200m=8.0×105J（3）發(fā)動機的功率為P=答：（1）卡車行駛的速度是20m/s；（2）卡車牽引力做的功是8.0×105J；（3）發(fā)動機的功率是8×104W。【針對練習(xí)19】水環(huán)境質(zhì)量是生態(tài)文明建設(shè)的重要篇章。如圖所示，一艘保潔船正在開展湖上環(huán)衛(wèi)作業(yè)。保潔船的總質(zhì)量為600kg，該船以1000N的牽引力在湖上勻速行駛9km用時30min。（ρ水=1.0×10（1）某廢棄物懸浮在水面下1m深處時所受水的壓強；（2）保潔船靜止在湖面上時，排開水的體積；（3）保潔船勻速行駛時牽引力做功的功率。

【答案】（1）104Pa；（2）0.6m【詳解】解：（1）廢棄物懸浮在水面下1m深處所受水的壓強p=保潔船靜止在湖面上時，所受的浮力等于自身的重力，據(jù)阿基米德原理得，排開水的體積V（3）牽引力所做的功W=Fs=1000牽引力做功的功率P=答：（1）某廢棄物懸浮在水面下1m深處時所受水的壓強為104（2）保潔船靜止時在湖面上時，排開水的體積為0.6m3；（3）保潔船勻速行駛時牽引力做功的功率為5000W?？键c3：動能和勢能1.能量∶物體能夠?qū)ν庾龉?，我們就說這個物體具有能量，簡稱能。理解能量與做功①一個正在做功的物體一定具有能量，一個具有能量的物體不一定正在做功。"能夠?qū)ν庾龉?是指這個物體具有做功的本領(lǐng)，但它不一定做了功或者正在做功。②功和能量的關(guān)系∶①功是能量轉(zhuǎn)化的量度，功是一個過程量，而能量是物體本身具有的，是一個狀態(tài)量。②做功的過程，一定伴隨著能量的轉(zhuǎn)化。物體做功越多，說明某種形式的能轉(zhuǎn)化為其他形式的能就越多。2.動能（1）概念：物體由于運動而具有的能，叫做動能。一切物體都具有動能。（2）影響動能大小的因素：物體的質(zhì)量和速度。物體的質(zhì)量越大，速度越大，物體具有的動能就越大。（3）單位：焦耳（J）。理解：動能是物體"由于運動具有的能量"，不能理解為"運動的物體具有的能量"。一切運動的物體都有動能，動能指的是與物體運動有關(guān)的能量，不能理解為"運動的物體具有的能量"，因為運動的物體不只具有動能，它還可能具有其他形式的能量，如重力勢能、彈性勢能、內(nèi)能等。

3.勢能：彈性勢能和重力勢能統(tǒng)稱為勢能。

（1）重力勢能

①概念：物體由于被舉高而具有的能量，叫做重力勢能。

②影響重力勢能大小的因素：物體的質(zhì)量和物體所處的高度。物體的質(zhì)量越大，所處的高度越高，物體的重力勢能就越大。

③單位：焦耳（J），重為1N的物體（質(zhì)量約為0.1kg），被舉高1m時所獲得的能量，就是1J。理解：對物體重力勢能的理解重力勢能定義中的"高度"是指相對高度，例如在山頂有一塊石頭，如果以地面為參照物，石頭具有重力勢能，如果以山頂為參照物，其重力勢能為零;一般情況下我們都是以地面為參照物來確定物體是否具有重力勢能。

（2）彈性勢能

①概念：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能，叫做彈性勢能。②影響彈性勢能大小的因素：彈性形變程度。同一物體在彈性形變范圍內(nèi)的彈性形變程度越大，彈性勢能就越大。③單位：焦耳（J）。實驗2：探究物體的動能跟哪些因素有關(guān)考點分析：1.本實驗探究的是鋼球的動能與其質(zhì)量和速度的關(guān)系。實驗中通過觀察木塊被推動的距離來判斷物體動能的大小，這種物理方法是轉(zhuǎn)換法。2.探究動能與質(zhì)量的關(guān)系時，讓質(zhì)量不同的兩個鋼球從斜面上的相同高度由靜止?jié)L下，目的是使鋼球撞擊木塊時的速度相同。3.通過比較乙、丙兩次實驗可得出結(jié)論：在速度相同時，物體的質(zhì)量越大，動能越大。4.探究動能與速度的關(guān)系時，讓質(zhì)量相同的兩個鋼球從斜面上的不同高度由靜止?jié)L下，由甲、乙兩次實驗可得出結(jié)論：在質(zhì)量相同時，物體的速度越大，動能越大。這種物理方法是控制變量法。5.如果水平面絕對光滑，則不能得出結(jié)論，原因：如果水平面絕對光滑，根據(jù)牛頓第一定律，物體將做勻速直線運動，無法通過木塊被推動的距離比較小球的動能。6.做此實驗時，木塊經(jīng)常被推出桌面，改進(jìn)方法：降低小球的釋放高度。7.此實驗裝置也可適用于探究重力勢能與哪些因素有關(guān)。實驗3：探究物體的重力勢能跟哪些因素有關(guān)考點分析：1.本實驗中，鉛球的重力勢能大小是通過小球陷入沙子的深度來反映的。這種物理方法是轉(zhuǎn)換法。2.比較A、B兩球，可得出結(jié)論：當(dāng)下落高度相同時，物體質(zhì)量越大，物體的重力勢能越大。3.比較A、C兩球，可得出結(jié)論：當(dāng)物體質(zhì)量相同時，物體下落的高度越大，物體的重力勢能越大。這種物理方法是控制變量法。4.比較C、D兩球，發(fā)現(xiàn)兩球運動路徑不同，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動的路徑無關(guān)?！镜淅?4】下列關(guān)于功和能的關(guān)系的說法中，正確的是（）A．一個物體沒有做功，它一定不具有能量B．一個物體能夠做的功越多，其動能一定越大C．一個物體具有能量，說明它正在做功D．一個物體能夠做功，說明它具有能量【答案】D【詳解】A．一個物體沒有做功，可能具有能量，例如：靜止在高處的蘋果具有重力勢能，故A錯誤；?B．物體能夠做功，表示這個物體具有能量，能夠做功越多，說明該物體具有的能量就越大，并不一定是動能越大，也有可能是重力勢能，或其他形式的能，故B錯誤；?C．一個物體具有能量，說明它具有做功本領(lǐng)，但物體不一定做功，故C錯誤；?D．一個物體能夠做功，具有做功的本領(lǐng)，說明它一定具有能，故D正確。?故選D?！镜淅?5】2021年10月16日，神舟十三號載人飛船發(fā)射成功。天文學(xué)上規(guī)定，衛(wèi)星離地球最近的點叫做近地點，離地球最遠(yuǎn)的點叫做遠(yuǎn)地點，如圖所示，神舟十三號飛船在近地點200公里，遠(yuǎn)地點356公里的橢圓軌道運行，已知飛船在運行過程中機械能保持不變，那么（）

A．神舟十三號飛船在遠(yuǎn)地點的動能最大，勢能為零B．神舟十三號飛船在近地點的勢能最大，動能為零C．神舟十三號飛船從近地點向遠(yuǎn)地點運動過程中，勢能增大、動能減小D．神舟十三號飛船從近地點向遠(yuǎn)地點運動過程中，動能增大、勢能減小【答案】C【詳解】A．飛船質(zhì)量一定，在遠(yuǎn)地點時相對地球的高度最大，勢能最大，速度最小，動能最小，故A不符合題意；B．飛船質(zhì)量一定，在近地點時速度最大，動能最大，高度最小，重力勢能最小，故B不符合題意；CD．飛船從近地點向遠(yuǎn)地點運動過程中，速度變小，高度變大，則動能變小；勢能變大，動能轉(zhuǎn)化為勢能；故C符合題意，D不符合題意。故選C?！镜淅?6】如圖甲所示，“蹦極”就是跳躍著把一端固定的長彈性繩綁在踝關(guān)節(jié)等處，從幾十米高處跳下的一種極限運動。某運動員做蹦極運動，所受繩子拉力F的大小隨時間t變化的情況如圖乙所示（將蹦極過程近似為在豎直方向的運動），根據(jù)圖像，下列說法正確的是（）A．0~t0過程中速度一直變大B．運動員重力大小為0.6F0C．t0時刻運動員處于平衡狀態(tài)D．運動員在t0時刻的重力勢能比t1時刻的重力勢能大【答案】B【詳解】A．t0時刻繩子的彈力最大，說明伸長最長，處于最低點，因而0~t0過程中，先是人自由下落，速度逐漸變大，一直增加到重力等于拉力，當(dāng)拉力大于重力后，合力方向向上，運動方向與合力方向相反，速度減小，所以速度先變大后變小，故A錯誤；B．當(dāng)運動員靜止時，重力等于拉力，由圖乙可知，最后運動員受到的拉力為35F0C．t0時刻，拉力最大，且拉力大于重力，所以此時刻運動員處于非平衡狀態(tài)，故C錯誤；D．t0時刻繩子的彈力比t1時刻大，說明t0時刻繩子伸長量大于t1時刻，故t0時刻運動員的高度低于t1時刻，則運動員在t0時刻的重力勢能比t1時刻的重力勢能小，故D錯誤。故選B?！镜淅?7】如圖是小球在地面彈跳的頻閃照片，小球每次反彈的最高高度比前一次要低，且A、D兩點高度相同，小球在A點的重力勢能（選填“大于”、“小于”或“等于”）D點的重力勢能，小球在A點的速度D點的速度，分析圖片中的情景可知彈跳過程中機械能（選填“增加”、“減小”或“不變”）。

【答案】等于大于減小【詳解】[1]重力勢能跟質(zhì)量和高度有關(guān)，質(zhì)量不變時，高度越高，重力勢能越大。因為A、D兩點高度相同，故重力勢能相等。[2][3]小球在整個彈跳過程中，質(zhì)量不變，小球每次反彈的最高高度比前一次要低，說明因為存在空氣阻力等原因機械能會逐漸減小。因為A、D兩點的重力勢能相等，所以，A點動能大于D點動能，即小球在A點的速度大于D點的速度。【典例18】利用如圖所裝置探究“物體的動能大小與哪些因素有關(guān)”。將小球A、B分別拉到與豎直方向成一定角度θ的位置，然后都由靜止釋放，當(dāng)小球擺動到豎直位置時，將與靜止在水平面上的木塊C發(fā)生碰撞，木塊都會在水平面上滑行一定距離后停止。圖中的擺長L都相同，θ1＜θ2，球A、B的質(zhì)量分別為mA、mB（mA＜mB）。

（1）如圖甲、乙所示，同時釋放A、B，觀察到它們并排擺動且始終相對靜止，同時到達(dá)豎直位置，這表明兩個小球在擺動過程中的任一時刻的速度大小與小球的無關(guān)；（2）如圖甲、乙所示，觀察到B球能將木塊C撞得更遠(yuǎn)，由此可得出結(jié)論：速度一定時，物體的越大，動能越大。通過木塊移動的距離反映動能的大小，這樣的探究方法稱為；（3）圖乙中小球B到達(dá)豎直位置時的速度圖丙中小球B到達(dá)豎直位置時的速度（填“大于”、“小于”或“等于”）。如圖乙、丙所示，圖丙中木塊C滑行得更遠(yuǎn)些，由此可得出結(jié)論：一定時，越大，動能越大?！敬鸢浮抠|(zhì)量質(zhì)量轉(zhuǎn)換法小于質(zhì)量速度【詳解】（1）[1]甲、乙兩圖中，小球的質(zhì)量不同，由題意知，擺角相同，小球同時到達(dá)豎直位置，說明小球的速度大小與小球的質(zhì)量無關(guān)。（2）[2]因為mA＜mB兩球的速度相同，B球能將木塊C撞得更遠(yuǎn)，說明B球的動能更大，因此可得速度相同時，物體質(zhì)量越大，動能越大。[3]根據(jù)轉(zhuǎn)換法可知，通過木塊移動的距離反映動能的大小。（3）[4]乙、丙兩圖，小球的質(zhì)量相同，且θ1＜θ2所以丙圖小球的速度更大，即圖乙中小球B到達(dá)豎直位置時的速度小于圖丙中小球B到達(dá)豎直位置時的速度。[5][6]圖丙中木塊C滑行得更遠(yuǎn)些，是因為丙圖小球的速度更大，說明質(zhì)量相同時，物體的速度越大，動能越大?！镜淅?9】小明同學(xué)在探究“物體的重力勢能與哪些因素有關(guān)”時，選用如下的實驗器材：一堆較厚的沙子，三個相同的銅釘，三個鐵塊m甲、m乙和m丙（1）在這個實驗中，鐵塊在下落的過程中，它的能轉(zhuǎn)化為能，可以通過觀察來比較鐵塊重力勢能的大小；（2）比較兩次實驗，說明鐵塊質(zhì)量相同時，下落高度越高，鐵塊的越大；（3）比較兩次實驗的情況，說明鐵塊下落高度相同時，質(zhì)量越大，鐵塊的越大；實驗后，同學(xué)們聯(lián)想到高空拋物現(xiàn)象被稱為“懸在城市上空的痛”，是一種不文明的行為，而且會帶來很大的社會危害，因為高處的物體具有較大的；（4）鐵塊落在銅釘上不能立即停下，是因為鐵塊具有?！敬鸢浮恐亓輨鱼~釘進(jìn)入沙子的深度甲乙重力勢能甲丙重力勢能重力勢能慣性【詳解】（1）[1][2][3]鐵塊下落的過程中質(zhì)量不變，高度變小，重力勢能減??；速度變大，動能增大，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；我們是通過觀察比較鐵釘插入沙子的深度來間接比較鐵塊重力勢能的大小，這是轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用。（2）[4][5]比較甲、乙兩次實驗，鋁塊的質(zhì)量相同，高度不同，銅釘進(jìn)入沙子的深度不同，可得到的結(jié)論：在質(zhì)量相同時，物體被舉得越高，重力勢能越大。（3）[6][7]比較甲、丙兩次實驗，鐵塊高度相同，質(zhì)量不同，下落后銅釘插入沙子的深度不同，說明下落高度相同時，質(zhì)量越大，鐵塊的重力勢能越大。[8]因為高處的物體具有較大的重力勢能，落下后會帶來很大的社會危害，因此高空拋物現(xiàn)象被稱為“懸在城市上空的痛”。（4）[9]因為鐵塊具有慣性，所以鋁塊落在鐵釘上不能立即停下，鐵釘最終停下來是因為受到阻力的作用?！踞槍毩?xí)20】2023年5月30日，神舟十六號載人飛船發(fā)射成功。在飛船從發(fā)射塔加速上升的過程中，第四次執(zhí)行任務(wù)的航天員景海鵬的（）A．動能增加，重力勢能增加B．動能增加，重力勢能減小C．動能不變，重力勢能增加D．動能減小，重力勢能減小【答案】A【詳解】在飛船從發(fā)射塔加速上升的過程中，景海鵬的質(zhì)量不變，速度和高度都增大，所以動能和重力勢能都增大，故A符合題意，BCD不符合題意。故選A?！踞槍毩?xí)21】如圖所示是小明踢足球的過程，下列說法正確的是（）A．足球在飛行過程中動能一直增大B．足球離開腳后速度越大，慣性越大，飛得更遠(yuǎn)C．足球在最高點時，若一切外力同時消失，足球?qū)㈧o止D．腳踢球時，腳對球的力和球?qū)δ_的力是一對相互作用力【答案】D【詳解】A．足球在飛行過程中，上升時，速度變小，動能變小，足球下降時，速度變大，動能變大，故A錯誤；B．足球離開腳后速度越大，飛得更遠(yuǎn)，但足球的慣性只與質(zhì)量有關(guān)，其質(zhì)量不變、慣性不變，故B錯誤；C．足球在最高點時仍有向前的速度，此時若一切外力同時消失，足球?qū)⒆鰟蛩僦本€運動，故C錯誤；D．腳踢球時，腳對球的力和球?qū)δ_的力作用在兩個相互作用的物體上，是一對相互作用力，故D正確。故選D?！踞槍毩?xí)22】隨著農(nóng)業(yè)規(guī)模化和現(xiàn)代化水平的提高，無人機開始廣泛應(yīng)用于農(nóng)田之中。如圖所示是一架無人機在某一高度水平勻速飛行噴灑農(nóng)藥的情景，該過程中無人機的（）A．動能增大，重力勢能減小B．動能減小，重力勢能增大C．動能不變，重力勢能不變D．動能減小，重力勢能減小【答案】D【詳解】飛機在某一高度水平勻速飛行噴灑農(nóng)藥的過程中，飛機的質(zhì)量變小，速度不變，所以動能減?。毁|(zhì)量減小，高度不變，所以重力勢能減小，故D符合題意，ABC不符合題意。故選D。【針對練習(xí)23】關(guān)于能量、功和功率說法錯誤的是（）A．能夠做功的物體就一定具有能量B．能量越大的物體做功越多，功率也越大C．物體的功率越大表示其做功越快D．有力作用在物體上且沿著力的方向上移動了一段距離，這個力就做了功【答案】B【詳解】A．做功過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程，物體能夠?qū)ν庾龉?，就說物體具有能量，故A正確，不符合題意；B．能量越大的物體做功多，但不知道做功時間，做功不一定快，功率不一定大，故B錯誤，符合題意；C．功率表示物體做功的快慢，物體的功率越大，表示物體做功越快，故C正確，不符合題意；D．功等于力乘以力方向移動的距離，有力作用在物體上且沿著力的方向上移動了一段距離，這個力就做了功，故D正確，不符合題意。故選B?！踞槍毩?xí)24】飛機在林場上空某一高度處噴灑農(nóng)藥時，水平勻速飛行，飛機的動能，重力勢能。（填“變大”、“變小”或“不變”）【答案】變小變小【詳解】[1][2]飛機在林場上空某一高度處噴灑農(nóng)藥時，高度不變，質(zhì)量變小，水平勻速飛行，速度不變，根據(jù)動能勢能影響因素可知，飛機的動能和重力勢能都變小?！踞槍毩?xí)25】小宇騎車時發(fā)現(xiàn)，不踩踏腳板，車也能滑行一段距離，他在水平桌面上搭成一斜面，用小球做實驗：（1）為了探究小球在水平面上的滑行距離與速度的關(guān)系：小宇應(yīng)先后三次將小球從斜面的（選填：“同一”或“不同”）高度處釋放，比較小球在（選填：“同一”或“不同”）粗糙平面上滑行的路程；（2）為探究小球滑行距離與水平面粗糙程度的關(guān)系：小宇應(yīng)先后三次將小球從斜面上的（選填：“同一”或“不同”）高度處釋放。（3）在上述（2）的三次實驗中，若小球克服毛巾的摩擦力做的功為W1，小球克服木板的摩擦力做的功為W2，則W1W2；（選填：“大于”、“等于”或“小于”）（4）為了模擬研究汽車超速帶來的安全隱患，李斌同學(xué)設(shè)計了如圖乙所示的探究實驗：將A、B兩個小球先后從同一裝置，高分別為hA、hB的位置滾下（mA＜mB，hA>hB），推動小木塊運動一段距離后靜止，同組的小紅認(rèn)為他這樣設(shè)計實驗得出的結(jié)論有問題；（5）根據(jù)所學(xué)物理知識解釋汽車超載或超速會給交通安全、道路帶來那些危害？（從一方面解釋即可）【答案】不同同一同一沒有控制兩個小球的質(zhì)量相等見解析【詳解】（1）[1]為了探究小球在水平面上的滑行距離與速度的關(guān)系，小球的速度不同，所以應(yīng)讓小球從不同高度處釋放。[2]實驗中通過小球推動木塊在水平面上移動的距離看出小球的動能大小，因此小球要在同一粗糙平面上，此時小球在水平面上受到的阻力相同。（2）[3]為探究小球滑行距離與水平面粗糙程度的關(guān)系，應(yīng)控制小球的初速度相等，則應(yīng)將小球從斜面上的同一高度處釋放。（3）[4]在本實驗中，小球的動能都用來克服摩擦力做功了，兩次實驗小球的動能相同，則W（4）[5]要模擬研究汽車超速帶來的安全隱患，應(yīng)使速度不同但質(zhì)量相同的小球撞擊木塊，而實驗中小球的質(zhì)量不同。（5）[6]在車輪一定即受力面積一定時，超載會增大壓力，造成損毀路面，同時也會使汽車動能增大，從而造成交通事故?！踞槍毩?xí)26】“探究動能大小與哪些因素有關(guān)”的實驗裝置如圖1所示：將小車從斜面上高h(yuǎn)處由靜止釋放，運動至木板上后與木塊碰撞；通過改變小車釋放時高度h、在小車中增加鉤碼和在木板上鋪墊棉布的方法，得到了圖2虛線框內(nèi)的四個實驗場景?（1）選用場景③和④進(jìn)行實驗時，可探究小車動能與的關(guān)系；（2）在實驗中，小車動能越大，則發(fā)生碰撞時對木塊所做的功就越；（3）若將場景①和②中的木塊均移走，利用這兩個場景可探究對物體運動的影響，為提高實驗結(jié)論的準(zhǔn)確性，還需再增加一次實驗，為此，在場景①的基礎(chǔ)上，你所作的調(diào)整是?【答案】速度大（或多）阻力（或摩擦力）在木板上鋪設(shè)玻璃板（或毛巾）【詳解】（1）[1]對比場景③④可知，小車的質(zhì)量相同，讓小車從斜面的不同高度滑下，小車到達(dá)水平面時的速度不同，可探究小車動能與速度的關(guān)系。（2）[2]在實驗中，小車動能越大，發(fā)生碰撞時對木塊所做的功就越多，木塊被碰撞后在木板上滑行的距離越長。（3）[3]若將場景①和②中的木塊均移走，完全相同的兩小車到達(dá)水平面時初速度相同，水平面的粗糙程度不同，小車的滑行距離不同，據(jù)此場景可以探究摩擦力對物體運動的影響。[4]為提高實驗結(jié)論的準(zhǔn)確性，應(yīng)改變水平面的粗糙程度進(jìn)行重復(fù)實驗，得到普遍性規(guī)律；因此還需再增加一次實驗，為此，在場景①的基礎(chǔ)上所作的調(diào)整是：在木板上鋪設(shè)玻璃板（或毛巾）?！踞槍毩?xí)27】小張在高速路上看到了許多限載限速標(biāo)志，由此想探究動能與哪些因素有關(guān)，做了如圖所示的實驗．（1）該實驗研究的是小球（選填“碰撞前”或“碰撞后”）的動能；小球動能的大小是通過來反映的；（2）在探究動能與質(zhì)量的關(guān)系過程中，為保證小球到達(dá)水平面的速度相同，需控制小球靜止下滑時的相同，通過比較兩次實驗可以得出動能大小與質(zhì)量的關(guān)系；（3）比較甲、乙兩次實驗，得出的結(jié)論可以解釋汽車在高速路上（選填“超速”或“超載”）的危害；（4）實驗中若水平面太粗糙，對該實驗有何影響？。【答案】碰撞前木塊移動距離的遠(yuǎn)近高度甲丙超速水平面太粗糙，木塊移動距離的遠(yuǎn)近不明顯，不能清晰地得出結(jié)論【詳解】（1）[1][2]讓小球從同一斜面上某處又靜止開始向下運動，然后與放在水平面上的小木塊相碰，通過小球推動小木塊在水平面上移動距離的長短來反映碰撞前瞬間小球動能的大小。（2）[3][4]影響小球動能大小的因素有小球的速度及質(zhì)量，要研究動能大小與物體質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)控制小球的速度相同，改變小球的質(zhì)量，而使小球速度的大小相同的方法是讓小球從斜面上同一高度由靜止滑下，即需控制小球靜止下滑時的高度相同，實驗中，通過比較甲、丙兩次實驗可以得出動能大小與質(zhì)量的關(guān)系。（3）[5]分析比較甲、乙兩次實驗可知，小球的質(zhì)量相同，高度不同，速度不同，速度越大，撞擊木塊的距離越遠(yuǎn)，即動能越大；這個結(jié)論可用并解釋汽車超速帶來的危害。（4）[6]實驗是通過小球推動小木塊在水平面上移動距離的長短來反映碰撞前瞬間小球動能的大小，實驗中若水平面太粗糙，木塊移動距離的遠(yuǎn)近不明顯，不能清晰地得出結(jié)論?！踞槍毩?xí)28】在探究“力與運動的關(guān)系”時，我們曾經(jīng)追隨物理學(xué)家的足跡，同學(xué)們設(shè)計了如圖所示的實驗：（1）為了使每次實驗小車運動到水平面時的初速度相同，正確操作是：每次實驗中讓小車從同一斜面由靜止開始滑下；（2）在每次實驗中，可以觀察到：小車到達(dá)水平面后會繼續(xù)向前運動一段距離，最終會停下來。本實驗現(xiàn)象能直接說明（選填序號）：A．牛頓第一定律B．物體的運動需要力來維持C．力可以改變物體的運動狀態(tài)（3）小車在水平面運動時受到了個力；（4）在上面的探究后，通過合理的推理可知：當(dāng)圖中的擺球從A點由靜止釋放擺到最低點B時，如果擺球所受的力突然全部消失，則擺球?qū)?；（選填“向右側(cè)上擺”“靜止”或“做勻速直線運動”）（5）完成實驗后，可在原有器材的基礎(chǔ)上增加一個木塊，米探究物體的動能與哪些因素有關(guān)，如圖所示；①為了探究動能與速度是否有關(guān)，可以讓一小車從斜面的（先填“相同”或“不同”）高度自由滑下，通過測量來比較小車動能的大?。虎谌粼谛≤囍蟹乓恢匚铮剐≤噺耐桓叨茸杂苫?，還可以探究對物體動能大小的影響。【答案】同一高度C三做勻速直線運動不同木塊移動的距離質(zhì)量【詳解】（1）[1]本實驗需要控制小車到達(dá)水平面的速度相同，所以應(yīng)使小車從斜面的同一高度由靜止開始滑下。（2）[2]A．牛頓第一定律不能通過實驗直接得到，是通過實驗＋推理得出的，故A不符合題意；B．物體的運動不需要力來維持，故B不符合題意；C．因為小車再水平面上受到阻力，在阻力的作用下逐漸停下來，說明了力可以改變物體的運動狀態(tài)，故C符合題意。故選C。（3）[3]小車在水平面上受重力、支持力和水平方向的阻力三個力。（4）[4]小球在B點時具有水平向右的速度，根據(jù)牛頓第一定律，此時當(dāng)力全部消失，擺球?qū)⒆鰟蛩僦本€運動。（5）①[5]要探究動能與速度是否有關(guān)，應(yīng)使小車的質(zhì)量相同，速度不同，故應(yīng)讓小車從斜面的不同高度自由滑下。[6]本實驗運用轉(zhuǎn)換法，將小車的動能轉(zhuǎn)換為木塊移動的距離。②[7]若在小車中放一重物，使小車從同一高度自由滑下，則速度相同，質(zhì)量不同，故可探究動能大小與質(zhì)量的關(guān)系。考點4：\o"11.4機械能及其轉(zhuǎn)化"機械能及其轉(zhuǎn)化1.機械能的概念：（1）動能和勢能之和稱為機械能。動能和勢能都屬于機械能，動能是物體運動時具有的能量，勢能是存儲著的能量，動能和勢能是機械能的兩種表現(xiàn)形式。（2）機械能大?。旱扔趧幽芎蛣菽艿目偤?。2.機械能守恒（1）機械能守恒∶大量研究結(jié)果表明，如果只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，盡管動能、勢能的大小會變化，但機械能的總和不變，或者說，機械能是守恒的。（2）機械能守恒的條件：機械能守恒是有條件的，只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化時，或者說只有重力和彈力做功時，機械能才守恒。（3）機械能不守恒的情況①受到阻力作用的物體機械能不守恒。如果運動的物體受到摩擦或空氣阻力，機械能就會轉(zhuǎn)化為其他形式的能，從而使機械能逐漸減小，不再守恒。如落地的籃球越跳越低，最終靜止在地面上，機械能逐漸減小。②有重力或彈力以外的力對物體做功時，機械能不守恒?！镜淅?0】如圖將一小球置于一彈簧的上方，放手后，小球向下運動，到達(dá)A位置小球剛好與彈簧接觸，到達(dá)B位置小球的速度變?yōu)榱?。則對于此過程的分析，下列說法錯誤的是（）A．從A到B位置過程，小球的部分機械能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能B．從A到B位置過程，小球受到彈力一直變大C．從A到B位置過程，小球的速度一直在變小，到B位置為零D．從A到B位置過程，小球開始時受到的彈力小于重力，后來受到的彈力大于重力【答案】C【詳解】A．小球從A到B位置的過程中，小球壓縮彈簧使其發(fā)生形變，小球的機械能減小，彈簧的彈性勢能增大，因此，小球的部分機械能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能，故A正確，不符合題意；B．從A到B的過程中，彈簧的形變程度不斷增大，所以小球受到的彈力一直變大，故B正確，不符合題意；CD．在從A到B的過程中，開始一段時間內(nèi)，彈力小于重力，合力向下，與運動方向相同，因此做加速運動，后來彈力大于重力，合力向上，因此又做減速運動，故C錯誤，符合題意，D正確，不符合題意。故選C。【典例21】某同學(xué)組裝了如圖所示的滾擺，將滾擺從最高處由靜止釋放，觀察到滾擺上下往復(fù)運動幾次后，最終靜止下來。下列說法正確的是（）A．滾擺下降時，它的動能先變大后變小B．滾擺上升時，它的動能越來越大，重力勢能越來越小C．滾擺下降時，它的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能D．滾擺上下往復(fù)運動的過程中，它的機械能守恒【答案】C【詳解】ABC．滾擺向上運動的過程中，質(zhì)量不變，速度減小，高度增大，則重力勢能增加，動能減??；下降過程中，質(zhì)量不變，速度增大，高度減小，則重力勢能減小，則動能增加，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，故AB錯誤，C正確；D．從最高點釋放，滾擺最終靜止在下端，說明在滾擺運動過程中，有能量損失，機械能不守恒，故D錯誤。故選C。【典例22】2022年2月4日，第二十四屆北京冬季奧林匹克運動會正式開幕，本屆奧運會中國選手有著很強的實力。圖甲是單板滑雪跳臺項目，運動員不借助滑雪杖，只踩著雪板從高處滑行而下，通過起跳臺起跳，完成各種空翻、轉(zhuǎn)體等技術(shù)動作后落地。圖乙中虛線所示是某次比賽過程中運動員的軌跡，不計空氣阻力，下列說法中正確的是（

）A．在a、b、c、d四個點中，a點處的運動員機械能最大B．從b點到c點的過程中，運動員的動能在增加C．從c點到落地點d的過程中，運動員的機械能變小D．在a點和c點速度都為零，因此運動員的重力勢能相等【答案】A【詳解】A．運動員從a點開始向下滑時，會受到雪的阻力，機械能會減小，所以a點的機械能最大，故A正確；B．運動員從b點到c點的過程中，質(zhì)量不變，高度變高，速度變小，則其重力勢能增加，動能減小，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，故B錯誤；C．從c點到落地點d的過程中，因不受空氣阻力，運動員的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，機械能保持不變，故C錯誤；D．運動員位于a點和c點時，速度不為0，所處高度不相等，所以重力勢能不相等，故D錯誤。故選A?！镜淅?3】如圖所示，表面粗糙程度一樣的斜面與水平面在M點通過小圓弧相連，彈簧左端固定，原長時右端在N點，小物塊從斜面上P點由靜止滑下，與彈簧碰撞后又返回到位于P點的下方，則下列說法中正確的是（）A．小物塊從P向N運動過程中，內(nèi)能增加B．小物塊到達(dá)N點時，動能最大C．彈簧被壓縮的過程中，小物塊的速度先增大后減小D．小物塊兩次經(jīng)過M點時的速度相等【答案】A【詳解】A．物塊與彈簧碰撞后又返回到位于P點的下方，說明接觸面粗糙，物塊運動過程中克服摩擦力做功，部分機械能會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以小物塊從P向N運動過程中，機械能減小，內(nèi)能變大，故A正確；B．小物塊到達(dá)N點的過程中，小物塊由于受到阻力的作用而做減速運動，速度越來越小，所以到達(dá)N時，速度不是最大，動能不是最大，故B錯誤；C．彈簧被壓縮時，小木塊受到水平向右的摩擦力、水平向右的彈力的作用，則速度會一直變小，故C錯誤；D．小物塊第一次經(jīng)過M點時的機械能要大于第二次經(jīng)過M時的機械能，由于此時的重力勢能相同，所以兩次經(jīng)過M時的動能不同，速度不相等，故D錯誤。故選A。【典例24】如圖所示，單擺小球從A點由靜止釋放經(jīng)過最低點B然后到達(dá)C點（忽略空氣阻力）。則小球擺動到（選填“A”“B”或“C”）點時動能是最大的；若小球到達(dá)C點時，所受的外力突然全部消失，則小球（選填“保持靜止”、“繼續(xù)做曲線運動”、“做勻速直線運動”）。若A與C等高，則小球從A運動到C過程中，機械能（填：“守恒”或“不守恒”）（忽略繩子形變）【答案】B保持靜止守恒【詳解】[1]影響動能大小的因素：質(zhì)量和速度，質(zhì)量越大，速度越大，動能越大。小球的質(zhì)量一定，擺動到B點時的速度最大，動能最大。[2]當(dāng)小球到達(dá)C點時，速度為0，此時小球所受各力突然全部消失，根據(jù)牛頓第一定律，物體將保持這一狀態(tài)，所以小球?qū)⑻幱陟o止?fàn)顟B(tài)。[3]忽略空氣阻力，且A點與C點等高，則沒有外力對小球做功，小球在擺動過程中只有動能和勢能的轉(zhuǎn)化，故小球從A運動到C過程中機械能是守恒的?！踞槍毩?xí)29】“反向蹦極”是一項比蹦極更刺激的運動。如圖所示，彈性輕繩的上端固定在O點，拉長后將下端固定在體驗者的身上，將人向下拉到A點，再將人從A點由靜止釋放，像火箭一樣被“豎直發(fā)射”，在B點時速度最大（不計空氣阻力），C點是人上升的最高點，對此過程（

）A．人從A到C的過程中，重力勢能增加，動能一直減少B．人從A到B的過程中，動能增加，重力勢能減少C．人在B點時，人受到的重力和彈力是一對平衡力D．人從B到C的過程中，人受到的彈力大于重力【答案】C【詳解】A．人從A到C的過程中，重力勢能和高度、質(zhì)量有關(guān)，高度增加，所以重力勢能增加，在B點時速度最大，動能和質(zhì)量、速度有關(guān)，動能先增大，后減小，故A不符合題意；B．人從A到B的過程中，動能增加，重力勢能也增加，故B不符合題意；C．人在B點時，速度最大，此時合力為零，人受到的重力和彈力是一對平衡力，故C符合題意；D．人從B到C的過程中，減速運動，人受到的彈力小于重力，故D不符合題意。故選C?！踞槍毩?xí)30】如圖所示，一輕質(zhì)彈簧上端固定在天花板上，下端連接一小球。開始時小球靜止在O點，將小球向下拉到B點，釋放小球，小球上升到最高點A點，忽略空氣阻力，小球在運動過程中，下列判斷正確的是（）A．從B點運動到O點過程中，小球受平衡力的作用B．從O點運動到A點過程中，小球只受重力作用C．從B點運動到O點過程中，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能和重力勢能，小球做加速運動D．小球在運動過程中合力方向始終向上保持不變【答案】C【詳解】AC．小球在O點時靜止，所受拉力等于重力，故從B點運動到O點過程中，拉力大于重力，小球受非平衡力的作用，向上做加速運動，彈簧的形變量減小，彈性勢能減小，小球的速度和高度增加，動能和重力勢能增加，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能和重力勢能，故A錯誤，C正確；B．從O點運動到A點過程中，彈簧被壓縮，小球受豎直向下的重力和彈簧對其向下的彈力作用，做減速運動，故B錯誤；D．從B點運動到O點過程中，小球向上做加速運動，合力向上；從O點運動到A點過程中，做減速運動，合力向下，故D錯誤。故選C。【針對練習(xí)31】自行車沿斜坡勻速駛下的過程中，它具有的（）A．重力勢能減小，動能不變 B．重力勢能減小，機械能不變C．重力勢能減小，動能增大 D．動能不變，機械能增大【答案】A【詳解】AC．自行車沿斜坡勻速駛下的過程中，質(zhì)量不變，速度不變，動能不變，高度減小，重力勢能減小，故A不符合題意，C符合題意；BD．自行車駛下過程中，沒有發(fā)生彈性形變，不具有彈性勢能，機械能＝動能+勢能，動能不變，勢能減小，機械能減小，故BD不符合題意。故選A?！踞槍毩?xí)32】人造衛(wèi)星在大氣層外運行時，不受空氣