中考物理一轮复习讲练测(全国通用)第10讲—功和机械能(思维导图+考点精讲+例题精析)(原卷版+解析)

这是一份中考物理一轮复习讲练测(全国通用)第10讲—功和机械能(思维导图+考点精讲+例题精析)(原卷版+解析)，共20页。试卷主要包含了思维导图，考点精讲，例题精析等内容，欢迎下载使用。

一、思维导图
二、考点精讲
考点1 功
1. 功
（1）定义：如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向移动了一段距离，这个力的作用就显示出成效，力学里就说这个力做了功。
（2）做功的两个必要因素：
①作用在物体上的力，
②物体在这个力的方向上移动的距离。
（3）不做功的三种情况：①有力无距离；②有距离无力；③有力有距离，但是力垂直距离。
【归纳总结】不做功的三种情况
2. 功的计算
(1)计算公式：物理学中，功等于力与力的方向上移动的距离的乘积。即：W=Fs。
(2)符号的意义及单位：W表示功，单位是焦耳(J)，1J=1N·m；F表示力，单位是牛顿(N)；s表示距离，单位是米(m)。
注意事项：
①分清是哪个力对物体做功，即明确公式中的F。
②公式中的“s”是在力F的方向上通过的距离，必须与“F”对应。
③F、s的单位分别是N、m，得出的功的单位才是J。
(4)变形公式：求距离：s＝ ；求力：F＝ ．
(5)常考功的估算
a．将地面上的物理课本捡起放到课桌上，人对课本做的功约为2 J；
b.从地上拿起一个鸡蛋，缓缓举过头顶做的功约为1 J；
c.一名普通中学生从一楼走到三楼，克服自身重力做的功约为3 000 J.
考点2 功率
定义：功与做功所用的时间的比值叫做功率，它在数值上等于单位时间内所做的功，用符号“P”表示。
物理意义：功率是表示物体做功快慢的物理量。
3. 公式：P＝．在国际制单位中，功的单位是焦耳，时间的单位是秒，则功率的单位是焦耳每秒，它有个专门的名称叫做瓦特，简称瓦，符号是W．工程技术上常用千瓦(kW)作为功率的单位．
4. 单位换算：1 kW＝1000W.
5. 变形公式：求物体所做的功：W＝Pt；求做功所用的时间：t＝.
6. 做匀速直线运动的物体的功率公式推导：P＝Fv.
(1)要特别注意公式中速度v的单位必须是m/s，力F的单位是N，功率P的单位是W.
(2)由公式可知，当功率一定时，减小速度可以增大牵引力．(如汽车上坡时换挡减速)
7. 功率的估测：中学生跳绳的功率约为60 W、中学生正常步行上楼的功率约为150 W、家用小轿车正常行驶的功率约为80 kW.
考点3 动能和势能
1. 能量
（1）物体能够对外做功，表示这个物体具有能量，简称能。
（2）单位：焦耳（J）
2. 动能
(1)定义：物体由于运动而具有的能，叫做功能。
(2)影响动能大小的因素：
①物体的质量；
②物体运动的速度。物体的质量越大，运动速度越大，物体具有的动能就越大。
3. 重力势能
(1)定义：物体由于被举高而具有的能，叫做重力势能。
(2)影响重力势能大小的因素：
①物体的质量；
②物体被举高的高度。物体的质量越大，被举得越高，具有的重力势能就越大。
4. 弹性势能
(1)定义：物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能。
(2)影响弹性势能大小的因素：物体发生弹性形变的程度。物体的弹性形变程度越大，具有的弹性势能就越大。
考点4 机械能及其转化
1. 机械能
(1)定义：动能和势能统称为机械能。机械能是最常见的一种形式的能量。
(2)单位：J。
2. 动能和势能的转化
(1)在一定的条件下，动能和势能可以互相转化。
(2)如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但是机械能的总和不变，或者说机械能是守恒的。
(3)在分析动能和势能转化的实例时，首先要明确研究对象是在哪一个过程中，再分析物体质量、运动速度、高度、弹性形变程度的变化情况，从而确定能的变化和转化情况。
注意：机械能的转化：
3. 水能和风能的利用
(1)从能量的角度来看，自然界的流水和风都是具有大量机械能的天然资源。让水流冲击水轮转动，用来汲水、磨粉；船靠风力鼓起帆来推动航行。到19世纪，人类开始利用水能发电。
(2)修筑拦河坝来提高上游的水位，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。风能也可以用来发电，风吹动风车可以带动发电机发电。
4. 人造地球卫星
(1)人造地球卫星沿椭圆轨道绕地运行，所以存在动能和势能。
(2)卫星在大气层外运行，不受空气阻力，只有动能和势能的转化，因此机械能守恒。
(3)当卫星从远地点向近地点运动时，它的势能减小、动能增大；当卫星从近地点向远地点运动时，它的势能增大、动能减小。
三、例题精析
1．如图所示，摆球由A点静止释放，经过最低点O到达B点返回（不考虑空气阻力）。关于摆球，下列说法中正确的是（ ）
A．在O点时重力势能最大B．从A点到B点的过程中机械能守恒
C．在B点时受平衡力作用D．从A点到O点动能转化为重力势能
2．以下是对杨阳同学部分生活事例的分析，其中合理的是
A．去游泳馆游泳时，受到水的浮力约为2000N
B．全家6月份自来水用量26m3， 算出其质量为26kg
C．从一楼走到三楼家中，克服自身重力做功约为100J
D．参加800m跑步的成绩是4min10s，则她跑步的平均速度是3.2m/s
3．根据你对生活中物理量的认识，你认为下列数据最符合实际情况的是（ ）
A．一名中学生的重力约为B．一名中学生从一楼到二楼，所做的功大约为
C．一只鸡蛋重约为D．一名中学生双脚站立时对地压强约为
4．唐诗中有“黄河远上白云间”、“不尽长江滚滚来”的诗句，前一句生动形象地表明黄河水蕴藏着大量的__________，后一句表明长江水具有丰富的________。（均选填“动能”或“势能”）
5．如图，弹簧的左端固定，右端连接一个小球，把它们套在光滑的水平杆上，a是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b是弹簧原长时小球的位置，c是小球到达最右端的位置。则小球从a运动到c的过程中，在______（选填“a”、“b”或“c”）位置动能最大；从b到c的过程中，小球的动能转化为弹簧的______，小球从a运动到b的过程机械能总量______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
6．北京冬奥会自由式滑雪女子空中技巧决赛中，我国选手徐梦桃凭借最后一轮的高难度动作一举夺冠。徐梦桃起跳后能继续升高是因为她具有_______，完成动作下落过程中，她的机械能怎样变化？_______。
7．小明同学了解到中考体育跳绳需要达到1分钟180个才能满分，于是，小明在学校操场上进行了测试；同时，“好奇心”物理兴趣小组的同学们也来测量小明同学跳绳的功率；
（1）要达到实验目的，兴趣小组需要选择的测量器材有台秤、______和秒表；
（2）请你帮兴趣小组的同学在线框内设计一个实验记录表格；______（小明每次跳起的高度大约相等）
（3）兴趣小组的同学根据小明跳绳情况制作了一张图，如图所示，假设小明整个跳绳过程是匀速的；通过计算，可以判断出这次跳绳，小明 ______（选填“能”或“不能”）获得满分；
（4）试根据中学生体重，估测小明跳一次绳克服重力所做的功为 ______J。
8．如图是“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验操作过程，A、B是两个质量不同的小球（mA（1）实验中小木块被推动的距离越远，说明小球具有的动能越____（选填“大”或“小”）；
（2）比较甲、乙两图，可以探究动能的大小与____的关系，理由是____________________；
（3）比较甲、丙两图，可以探究动能的大小与___________的关系，得到的结论是：____________________．
9．为了防止噪声污染，载重汽车不让进入市区行驶。一辆载重汽车装满货物后，质量为1.8×104kg，匀速前行600m，受到的阻力为1.5×106N。（g=10N/kg）。求：
（1）汽车的重力；
（2）汽车牵引力所做的功。
10．在水平地面上，用50N的水平拉力拉着重为300N的木箱沿拉力方向前进了30m，所用的时间为10s，求：
(1)在这段时间内，拉力所做的功为多大？
(2)拉力的功率为多大？
11．已知物体的重力势能的表达式为Ep=mgh，动能的表达式为Ek=mv2，其中m为物体的质量，h为物体距离水平地面的高度，v为物体的运动速度，g为常量，取10N/kg。如图所示是运动员投掷铅球的场景。运动员在距地面高h=1.5m处，将质量为4kg的铅球以6m/s的速度沿斜上方抛出，空气阻力忽略不计。求∶
（1）铅球刚被抛出时的动能Ek1和重力势能Ep1；
（2）铅球从抛出到落地的过程中，重力做的功W；
（3）铅球落地前瞬间的动能Ek2
图示
特点
物体运动但在水平方向不受力，因惯性而动
物体受力，但静止
有力有距离，但力的方向与运动方向垂直
举例
踢出去的足球会继续往前滚动，但是人已经没有对它做功
推而未动，搬而未起
人提水桶水平前进，提水桶的力水桶的重力均不做功
第10讲—功和机械能
2023年中考物理一轮复习讲练测
一、思维导图
二、考点精讲
考点1 功
1. 功
（1）定义：如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向移动了一段距离，这个力的作用就显示出成效，力学里就说这个力做了功。
（2）做功的两个必要因素：
①作用在物体上的力，
②物体在这个力的方向上移动的距离。
（3）不做功的三种情况：①有力无距离；②有距离无力；③有力有距离，但是力垂直距离。
【归纳总结】不做功的三种情况
2. 功的计算
(1)计算公式：物理学中，功等于力与力的方向上移动的距离的乘积。即：W=Fs。
(2)符号的意义及单位：W表示功，单位是焦耳(J)，1J=1N·m；F表示力，单位是牛顿(N)；s表示距离，单位是米(m)。
注意事项：
①分清是哪个力对物体做功，即明确公式中的F。
②公式中的“s”是在力F的方向上通过的距离，必须与“F”对应。
③F、s的单位分别是N、m，得出的功的单位才是J。
(4)变形公式：求距离：s＝ ；求力：F＝ ．
(5)常考功的估算
a．将地面上的物理课本捡起放到课桌上，人对课本做的功约为2 J；
b.从地上拿起一个鸡蛋，缓缓举过头顶做的功约为1 J；
c.一名普通中学生从一楼走到三楼，克服自身重力做的功约为3 000 J.
考点2 功率
定义：功与做功所用的时间的比值叫做功率，它在数值上等于单位时间内所做的功，用符号“P”表示。
物理意义：功率是表示物体做功快慢的物理量。
3. 公式：P＝．在国际制单位中，功的单位是焦耳，时间的单位是秒，则功率的单位是焦耳每秒，它有个专门的名称叫做瓦特，简称瓦，符号是W．工程技术上常用千瓦(kW)作为功率的单位．
4. 单位换算：1 kW＝1000W.
5. 变形公式：求物体所做的功：W＝Pt；求做功所用的时间：t＝.
6. 做匀速直线运动的物体的功率公式推导：P＝Fv.
(1)要特别注意公式中速度v的单位必须是m/s，力F的单位是N，功率P的单位是W.
(2)由公式可知，当功率一定时，减小速度可以增大牵引力．(如汽车上坡时换挡减速)
7. 功率的估测：中学生跳绳的功率约为60 W、中学生正常步行上楼的功率约为150 W、家用小轿车正常行驶的功率约为80 kW.
考点3 动能和势能
1. 能量
（1）物体能够对外做功，表示这个物体具有能量，简称能。
（2）单位：焦耳（J）
2. 动能
(1)定义：物体由于运动而具有的能，叫做功能。
(2)影响动能大小的因素：
①物体的质量；
②物体运动的速度。物体的质量越大，运动速度越大，物体具有的动能就越大。
3. 重力势能
(1)定义：物体由于被举高而具有的能，叫做重力势能。
(2)影响重力势能大小的因素：
①物体的质量；
②物体被举高的高度。物体的质量越大，被举得越高，具有的重力势能就越大。
4. 弹性势能
(1)定义：物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能。
(2)影响弹性势能大小的因素：物体发生弹性形变的程度。物体的弹性形变程度越大，具有的弹性势能就越大。
考点4 机械能及其转化
1. 机械能
(1)定义：动能和势能统称为机械能。机械能是最常见的一种形式的能量。
(2)单位：J。
2. 动能和势能的转化
(1)在一定的条件下，动能和势能可以互相转化。
(2)如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但是机械能的总和不变，或者说机械能是守恒的。
(3)在分析动能和势能转化的实例时，首先要明确研究对象是在哪一个过程中，再分析物体质量、运动速度、高度、弹性形变程度的变化情况，从而确定能的变化和转化情况。
注意：机械能的转化：
3. 水能和风能的利用
(1)从能量的角度来看，自然界的流水和风都是具有大量机械能的天然资源。让水流冲击水轮转动，用来汲水、磨粉；船靠风力鼓起帆来推动航行。到19世纪，人类开始利用水能发电。
(2)修筑拦河坝来提高上游的水位，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。风能也可以用来发电，风吹动风车可以带动发电机发电。
4. 人造地球卫星
(1)人造地球卫星沿椭圆轨道绕地运行，所以存在动能和势能。
(2)卫星在大气层外运行，不受空气阻力，只有动能和势能的转化，因此机械能守恒。
(3)当卫星从远地点向近地点运动时，它的势能减小、动能增大；当卫星从近地点向远地点运动时，它的势能增大、动能减小。
三、例题精析
1．如图所示，摆球由A点静止释放，经过最低点O到达B点返回（不考虑空气阻力）。关于摆球，下列说法中正确的是（ ）
A．在O点时重力势能最大B．从A点到B点的过程中机械能守恒
C．在B点时受平衡力作用D．从A点到O点动能转化为重力势能
【答案】B
【详解】A．在O点时速度最大，动能最大，高度最小，重力势能最小，故A错误；
B．不考虑空气阻力，从A点到B点的过程中只有动能和势能之间的转化，机械能守恒，故B正确；
C．在B点时，摆球受到重力、拉力，二力不在同一直线上，受非平衡力作用，故C错误；
D．从A点到O点，动能增大，重力势能减小，为重力势能转化为动能，故D错误。
故选B。
2．以下是对杨阳同学部分生活事例的分析，其中合理的是
A．去游泳馆游泳时，受到水的浮力约为2000N
B．全家6月份自来水用量26m3， 算出其质量为26kg
C．从一楼走到三楼家中，克服自身重力做功约为100J
D．参加800m跑步的成绩是4min10s，则她跑步的平均速度是3.2m/s
【答案】D
【详解】A、杨阳质量约为50kg，所受重力为G=mg=50kg×10N/kg=500N，游泳时要漂浮在水面上，所受浮力F=G=500N，故A错误；
B、水的质量m=ρV=1×103kg/m3×26m3=2.6×104kg，故B错误；
C、沿楼梯登上家中3楼，克服自身重力做功约为W=Gh=500N×3m×2=3000J，故C错误；
D、运动时间t=4min10s=250s，平均速度，故D正确．
故选D．
3．根据你对生活中物理量的认识，你认为下列数据最符合实际情况的是（ ）
A．一名中学生的重力约为B．一名中学生从一楼到二楼，所做的功大约为
C．一只鸡蛋重约为D．一名中学生双脚站立时对地压强约为
【答案】B
【详解】A．一名中学生的重力约为，故A不符合题意；
B．一名中学生从一楼到二楼，所做的功大约为
故B符合题意；
C．一只鸡蛋重约为，故C不符合题意；
D．一名中学生双脚站立时对地压强约为
故D不符合题意。
故选B。
4．唐诗中有“黄河远上白云间”、“不尽长江滚滚来”的诗句，前一句生动形象地表明黄河水蕴藏着大量的__________，后一句表明长江水具有丰富的________。（均选填“动能”或“势能”）
【答案】 势能 动能
【详解】[1]“黄河远上白云间”表明黄河之水高高在上，具有一定的高度，从而表明黄河水蕴藏着大量的重力势能。
[2]“不尽长江滚滚来”说明长江之水在快速流动，具有较大的速度，从而表明长江水具有丰富的动能。
5．如图，弹簧的左端固定，右端连接一个小球，把它们套在光滑的水平杆上，a是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b是弹簧原长时小球的位置，c是小球到达最右端的位置。则小球从a运动到c的过程中，在______（选填“a”、“b”或“c”）位置动能最大；从b到c的过程中，小球的动能转化为弹簧的______，小球从a运动到b的过程机械能总量______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】 b 弹性势能 变大
【详解】[1][2][3]由题意可知，小球从a运动到b的过程中，弹簧的形变程度减小，其弹性势能减小，小球的速度变大，动能变大，弹簧的弹性势能转化为小球的动能，而小球的重力势能不变，所以小球的机械能总量变大；到达b点时，弹簧恢复原状，不计摩擦阻力，其弹性势能全部转化为小球的动能；再从b运动到c时，弹簧被拉伸，小球的动能再逐渐转化为弹簧的弹性势能，小球的动能会变小。因此，在b点时小球的动能最大。
6．北京冬奥会自由式滑雪女子空中技巧决赛中，我国选手徐梦桃凭借最后一轮的高难度动作一举夺冠。徐梦桃起跳后能继续升高是因为她具有_______，完成动作下落过程中，她的机械能怎样变化？_______。
【答案】 惯性 变小
【详解】[1]徐梦桃起跳时向上运动，由于惯性，继续保持原来的运动状态，故徐梦徐梦桃起跳后能够继续升高。
[2]由于存在空气阻力，运动过程中有一部分机械能转化为内能，故机械能减小。
7．小明同学了解到中考体育跳绳需要达到1分钟180个才能满分，于是，小明在学校操场上进行了测试；同时，“好奇心”物理兴趣小组的同学们也来测量小明同学跳绳的功率；
（1）要达到实验目的，兴趣小组需要选择的测量器材有台秤、______和秒表；
（2）请你帮兴趣小组的同学在线框内设计一个实验记录表格；______（小明每次跳起的高度大约相等）
（3）兴趣小组的同学根据小明跳绳情况制作了一张图，如图所示，假设小明整个跳绳过程是匀速的；通过计算，可以判断出这次跳绳，小明 ______（选填“能”或“不能”）获得满分；
（4）试根据中学生体重，估测小明跳一次绳克服重力所做的功为 ______J。
【答案】 刻度尺 见详解 不能 20
【详解】（1）[1]测量跳绳的功率就是测量克服自身重力做功的平均功率，由可知，需要的实验器材有：测量小明质量m的台秤、测量重心上升高度h的刻度尺和测量时间的秒表。
（2）[2]实验中需要测量小明的质量、跳起的高度、1min内跳绳的次数，然后根据求出跳绳的功率，所以实验记录表格如下：
（3）[3]由图像可知，跳一次绳的时间为0.4s，则1min内跳绳的次数
因为150＜180，所以这次跳绳小明不能获得满分。
（4）[4]由图像可知，跳一次绳重心上升的高度
h＝4cm＝0.04m
小明的质量约为50kg，则跳一次绳克服重力所做的功
8．如图是“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验操作过程，A、B是两个质量不同的小球（mA（1）实验中小木块被推动的距离越远，说明小球具有的动能越____（选填“大”或“小”）；
（2）比较甲、乙两图，可以探究动能的大小与____的关系，理由是____________________；
（3）比较甲、丙两图，可以探究动能的大小与___________的关系，得到的结论是：____________________．
【答案】 大 质量 控制了质量不同的小球滑到水平面上时具有相等的速度 速度 质量一定时，小球的速度越大动能越大
【详解】试题分析：一个物体能够做功就说这个物体具有能量，若物体做的功越多就说明物体具有的能量越大，即观察小球推动木块的距离即可；影响动能大小的因素是质量和速度，在研究时要采用控制变量法．
解：（1）由于动能的大小是不好观察的，于是实验中采用了转换法，即通过物体对外做功的多少来衡量其具有的动能的大小，即观察小球推动木块的距离即可，也就是木块被推动的越远，其所具有的动能就越大；
（2）分析甲、乙两图可看出，两小球的高度相同，即其滑落到斜面下面的速度相同，但两个小球的大小不同，即质量不同，故该实验是为了研究动能的大小与其质量的关系；
（3）比较甲、丙两图可看出，两小球的质量（大小）相同，但其所处的高度不同，故是为了研究动能的大小与其速度的关系，且由于丙图中的小球所处的高度大，且木块被推动的距离远，故可得出如下结论：在物体的质量一定时，物体运动的速度越大，其所具有的动能越大．
故答案为（1）大；（2）质量；两图中两小球的高度相同，但其质量（大小）不同；（3）速度；在物体的质量一定时，物体运动的速度越大，其所具有的动能越大．
【点评】该实验采用的物理研究方法有转换法和控制变量法，尤其是控制变量法，因为影响动能大小的因素有质量和速度，所以在探究一个因素时，必须保证另一个影响因素不变．
9．为了防止噪声污染，载重汽车不让进入市区行驶。一辆载重汽车装满货物后，质量为1.8×104kg，匀速前行600m，受到的阻力为1.5×106N。（g=10N/kg）。求：
（1）汽车的重力；
（2）汽车牵引力所做的功。
【答案】（1）1.8×105N；（2）9×108J
【详解】（1）由题意知
所以车的重力为
（2）由于车在牵引力作用下匀速前行，受到的阻力为1.5×106N，根据二力平衡
根据
（1）汽车的重力为；
（2）汽车牵引力所做的功为。
10．在水平地面上，用50N的水平拉力拉着重为300N的木箱沿拉力方向前进了30m，所用的时间为10s，求：
(1)在这段时间内，拉力所做的功为多大？
(2)拉力的功率为多大？
【答案】(1)1500J；(2)150W
【详解】解：(1)在这段时间内，拉力所做的功
W=Fs=50N×30m=1500J
(2)拉力的功率为
答：(1)在这段时间内，拉力所做的功为1500J；
(2)拉力的功率为150W。
11．已知物体的重力势能的表达式为Ep=mgh，动能的表达式为Ek=mv2，其中m为物体的质量，h为物体距离水平地面的高度，v为物体的运动速度，g为常量，取10N/kg。如图所示是运动员投掷铅球的场景。运动员在距地面高h=1.5m处，将质量为4kg的铅球以6m/s的速度沿斜上方抛出，空气阻力忽略不计。求∶
（1）铅球刚被抛出时的动能Ek1和重力势能Ep1；
（2）铅球从抛出到落地的过程中，重力做的功W；
（3）铅球落地前瞬间的动能Ek2
【答案】（1）72J，60J；（2）60J；（3）132J
【详解】（1） 物体被抛出时的动能

被抛出时的动能72J。
由题意可得，物体被抛出时的重力势能
被抛出时的重力势能为60J。
（2）重力的方向竖直向下，铅球沿着重力方向的移动距离为1.5m，故重力做功为
（3）由于不计空气阻力的影响，铅球从被抛出到落地前的瞬间机械能守恒。落地前瞬间铅球的重力势能为Ep2=0，所以重力势能的减少量为

因此动能的增加量为

故

铅球落地前瞬间的动能为132 J。
答：（1）物体被抛出时的动能为72J，重力势能为60J；
（2）铅球从抛出到落地的过程中，重力做的功60J；
（3）物体落地前瞬间的动能Ek2为132J。
图示
特点
物体运动但在水平方向不受力，因惯性而动
物体受力，但静止
有力有距离，但力的方向与运动方向垂直
举例
踢出去的足球会继续往前滚动，但是人已经没有对它做功
推而未动，搬而未起
人提水桶水平前进，提水桶的力水桶的重力均不做功
小明的质量m/kg
小明跳起的高度h/cm
1min内跳绳的次数n
跳绳的功率P/W