章末復(fù)習(xí)：第十一章 《機(jī)械功和機(jī)械能》原卷版

學(xué)而優(yōu)教有方第十一章《機(jī)械功和機(jī)械能》知識梳理思維導(dǎo)圖思維導(dǎo)圖項目要點做功的兩個必要因素(1)一是物體在力的方向上____________；(2)二是________________________。物體在力的方向上通過了一段距離指距離與力具有同向性和同時性，即物體移動的距離是力作用在物體上產(chǎn)生的功效。力對物體不做功的三種常見情況(1)有力無距離：有力作用在物體上，但物體沒動，也就是物體沒有通過距離，比如搬石頭搬而未起，推車推而不動；(2)力與距離垂直：物體受到了力的作用，也通過了一段距離，但距離與力的方向垂直。比如背著書包在平直公路上行走；(3)有距離沒有力：物體沒有受到力的作用，但因為慣性通過一段距離，比如足球離開腳后在草地上滾動一段距離。功的定義力學(xué)中，功等于力與物體在力的方向上移動距離的______。(1)分清哪個力對物體做功，計算時F就是這個力；(2)公式中s一定是在力的方向上通過的距離，強(qiáng)調(diào)對應(yīng)(3)功的單位“J”(N·m＝J)不要和力與力臂的乘積(N·m，不能寫成“J”)單位搞混。功的公式W＝Fs功的單位國際單位中是焦耳(J)要點說明物理含義功率用來表示做功的______。功率越大，表示做功越快。(1)功率的大小由做功多少和做功時間的長短共同來決定，在分析問題時，不能認(rèn)為做功多的物體就是功率大，因為做功時間不確定；也不能認(rèn)為做功時間短功率就一定大，因為做功的多少不確定。功率大，表示該物體做功快，并不表示它做功一定多，做功的多少還跟做功的時間有關(guān)。(2)定義式P＝eq\f(W,t)適用于各種情況下功率的計算，有時也用其變形W＝Pt來計算功的大小，它算出的是平均功率。定義功與做功所用時間之比叫做______。公式定義式P＝eq\f(W,t)推導(dǎo)式P＝______(用此公式計算，必須采用國際單位制)。數(shù)值與單位功率在數(shù)值上等于單位時間內(nèi)物體所做的功。國際單位制中，功率的單位是瓦特(W)，1W＝1J/s；1kW＝103W。推導(dǎo)式P＝Fv只適用于做勻速直線運(yùn)動的物體，它算出的是瞬時功率。知識點具體內(nèi)容說明三種功有用功使用機(jī)械時，完成工作目的必須做的功，用W有表示。(1)有用功總______總功，所以機(jī)械效率總小于1，通常用百分?jǐn)?shù)%表示。(2)提高機(jī)械效率的方法：減小____________、減小機(jī)件間的______、增大______。額外功并非需要，又不得不做的功，用W額表示。總功有用功與額外功的和，也是作用在機(jī)械上的動力做的功：W總＝Fs＝W有＋W額。機(jī)械效率有用功跟總功的比值，用公式表示為η＝eq\f(W有,W總)×100%，實際中η<1。影響機(jī)械效率的因素滑輪組(1)被提升的物重：物重增加，機(jī)械效率提高；(2)動滑輪重：動滑輪增加，機(jī)械效率減小；(3)繩重和摩擦。斜面(1)斜面的傾斜程度：斜面越陡，機(jī)械效率越高。(2)斜面的粗糙程度：斜面越粗糙，機(jī)械效率越低。要點概念特點決定大小的因素共同特點動能物體由于______而具有的能量一切運(yùn)動的物體都具有動能質(zhì)量、速度具有能的物體都能夠做功勢能重力勢能物體由于被______而具有的能量一切被舉高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量一切發(fā)生彈性形變的物體均具有彈性勢能形變程度、材料機(jī)械能能量一個物體能夠______，我們就說這個物體具有______。(1)能量表示物體做功本領(lǐng)大小的物理量；能量可以用能夠做功的多少來衡量；(2)一個物體“能夠做功”并不是一定“要做功”，也不是“正在做功”或“已經(jīng)做功”。如：山上靜止的石頭具有能量，但它沒有做功，也不一定要做功。機(jī)械能間的轉(zhuǎn)化無外力作用下能的轉(zhuǎn)化機(jī)械能守恒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(jī)械能的總和保持不變1．實驗器材：一盒鉤碼、(材料不同的)兩組滑輪、鐵架臺、__________________、____________。2．實驗方法：____________。3．實驗結(jié)論：滑輪組的機(jī)械效率與提升物體的重力、滑輪組的自身結(jié)構(gòu)以及摩擦有關(guān)。(1)在滑輪組的自身結(jié)構(gòu)相同時，提升的物體重力越大，滑輪組的機(jī)械效率越大。(2)在提升的物體重力相同時，滑輪組自身的結(jié)構(gòu)越簡單，滑輪組的機(jī)械效率越大。4．問題探究：(1)實驗中，應(yīng)怎樣拉動彈簧測力計？為什么要這樣做？__________________________________________________________________________________________。(2)如何探究滑輪組的機(jī)械效率與物重的關(guān)系？__________________________________________________________________________________________。(3)如何探究滑輪組的機(jī)械效率與滑輪組的自身結(jié)構(gòu)的關(guān)系？__________________________________________________________________________________________。(4)實驗結(jié)束后，如何計算總功、有用功、額外功？①W總＝______(F是繩端的拉力，s是繩端通過的距離)；②W有＝______(G是提升鉤碼的重力，h是鉤碼被提升的高度)；動能的大小與什么因素有關(guān)實驗02③W額＝____________。動能的大小與什么因素有關(guān)實驗021．實驗器材：木球、鐵球(與木球體積相同)、______、______。2．實驗方法：__________________和____________。3．實驗現(xiàn)象：(1)同一鐵球從不同高度滾下，高度越高，到達(dá)水平面的速度______，撞得木塊運(yùn)動的距離越遠(yuǎn)。(2)木球與鐵球從同一高度滾下，到達(dá)水平面的速度______，鐵球撞得木塊運(yùn)動得遠(yuǎn)。4．實驗結(jié)論：物體的動能與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)，質(zhì)量______，速度______，物體具有的動能就越大。5．問題探究：(1)在實驗中，鐵球動能的大小是如何顯示的？__________________________________________________________________________________________。(2)在實驗中，為什么讓不同的小球從斜面的同一位置釋放？__________________________________________________________________________________________。(3)在實驗中，為什么讓同一小球從斜面的不同位置釋放？__________________________________________________________________________________________。(4)在實驗中，應(yīng)注意什么問題？__________________________________________________________________________________________。真題練真題練一、單選題1．（2023·江蘇連云港·統(tǒng)考中考真題）下列有關(guān)功的說法正確的是（

）A．用力推車沒有推動，人對車也做了功B．足球在水平地面上滾動時重力對足球沒有做功C．運(yùn)動員舉起杠鈴在空中靜止不動時對杠鈴做了功D．學(xué)生背著書包在水平路面勻速前進(jìn)時對書包做了功2．（2023·四川自貢·統(tǒng)考中考真題）2022年5月14日，一架國產(chǎn)C919大飛機(jī)（如圖所示）從浦東機(jī)場起飛，經(jīng)過3個多小時的飛行后安全降落，這標(biāo)志著即將交付的首架C919大飛機(jī)首飛試驗成功。下列說法正確的是（）A．飛機(jī)在升空過程中，飛行員的重力勢能逐漸增大B．飛機(jī)從起飛到安全降落的整個過程中，飛行員的動能一直保持不變C．飛機(jī)從起飛到安全降落的整個過程中，飛機(jī)的機(jī)械能一直保持不變D．飛機(jī)降落后，在水平道上滑行過程中，飛機(jī)的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能3．（2023·湖南常德·統(tǒng)考中考真題）“低碳出行，騎行天下”，騎行越來越受到人們的青睞。下列有關(guān)自行車的結(jié)構(gòu)及使用的說法中正確的是（）A．上坡前加快蹬車是為了增大慣性B．自行車的剎車把手是一個費力杠桿C．自行車在水平路面快速行駛過程中，人和重力都做了功D．自行車輪胎做得凹凸不平是為了增大摩擦4．（2023·湖北鄂州·統(tǒng)考中考真題）小剛用如圖所示的滑輪組，將重為10N的物體勻速提升0.5m，已知動滑輪重2N，不計繩重和摩擦，下列說法正確的是（）

A．拉力F為5NB．有用功為10JC．繩子自由端移動的距離為1.5mD．該滑輪組的機(jī)械效率為83.3%二、填空題5．（2023·湖北鄂州·統(tǒng)考中考真題）如圖所示，水平桌面上放一物體A，物體A在3N的水平推力F的作用下，運(yùn)動0.2m，從甲圖位置運(yùn)動到乙圖位置，在此過程中，推力F對物體A做功___________J，物體A受到桌面的摩擦力___________（選填“變大”、“變小”或“不變”）。

6．（2023·吉林·統(tǒng)考中考真題）如圖所示，物體的重力是1600N，圖中拉力F是1000N，物體在10s內(nèi)上升了5m，物體的運(yùn)動速度是______m/s，該滑輪組的機(jī)械效率是______。

7．（2023·四川瀘州·統(tǒng)考中考真題）小聰探究斜面的機(jī)械效率時，將粗糙程度均勻的長木板用支架支撐構(gòu)成斜面，如圖所示。用刻度尺量出斜面底端A點到斜面上B點的距離L為80cm，B點距水平地面高度h為20cm。沿斜面向上用0.8N的拉力F將重為2N的木塊勻速拉到B點，用時2s，則這段過程中拉力F做功的功率P=_________W，斜面的機(jī)械效率η=_________%，木塊在該斜面上受到的滑動摩擦力f=________N。

8．（2023·廣東深圳·統(tǒng)考中考真題）如圖甲，A、B是兩個完全相同的物體，思考樂琴琴同學(xué)分別將A、B兩物體拉到斜面頂端，對物體做功情況如圖乙所示，請問對物體A做的有用功是______J，對物體B做的額外功是______J。

三、實驗題9．（2023·甘肅蘭州·統(tǒng)考中考真題）近年來，渣土車因“多拉快跑”而引發(fā)的交通事故時有發(fā)生，引起了交通管理部門的高度重視。小彤設(shè)計了如圖所示的實驗來模擬汽車超速、超載帶來的危害，通過電磁鐵的控制，讓質(zhì)量分別為和（<）的小鋼球從圓弧軌道的一定高度（）由靜止?jié)L下，撞擊水平面上的紙盒并將紙盒推動一段距離（實驗中的圓弧軌道、水平面和紙盒均不變）。

（1）分析甲、乙兩圖可知，___________（選填“甲”或“乙”）圖中的小鋼球在剛到達(dá)水平面時的速度更大；（2）比較甲、乙兩圖可知，在___________一定時，小鋼球的___________越大，動能越大。（3）比較________兩圖可以模擬汽車超載帶來的危害；（4）假如你是一名汽車駕駛員，請你從物理學(xué)的角度談?wù)勗诎踩熊嚪矫嫘枰⒁饽男┦马梍__________。10．（2023·廣西·統(tǒng)考中考真題）在“探究物體的動能跟哪些因素有關(guān)”的實驗中，讓不同質(zhì)量的鋼球從斜槽同一高度由靜止開始滾下，將靜止在水平面上的木塊撞出一段距離，如圖所示：

（1）在鋼球從斜槽滾下的過程中，鋼球的重力勢能轉(zhuǎn)化為______；（2）實驗表明，鋼球質(zhì)量越大，將木塊撞得越遠(yuǎn)，對木塊做功越______，鋼球的動能就越______；（3）在水平面上，被撞出的木塊由于受到______力的作用而停下。假如水平面光滑且足夠長，它將做直線運(yùn)動。四、計算題11．（2023·湖南益陽·統(tǒng)考中考真題）早在3000年前我們的祖先就設(shè)計了結(jié)構(gòu)很合理的轆轤，通常用于從井中提水。如圖所示是古代民間的提水設(shè)施轆轤，由轆轤頭、支架、井繩、水桶等部分構(gòu)成。某次取水時井繩拉著質(zhì)量為10kg的水緩慢上升了4m，水桶的質(zhì)量為1kg，在這一過程中，人做的總功為500J，g取10N/kg。求此次取水的過程中（1）人做的有用功為多少？（2）轆轤的機(jī)械效率多大？（3）人克服井繩重力與摩擦阻力做的功是多少？

12．（2023·湖南長沙·統(tǒng)考中考真題）如圖，小明用一個動滑輪和幾個相同的杠鈴片自制了一個健身器，已知動滑輪的質(zhì)量為5kg，每個杠鈴片的質(zhì)量為10kg。不計繩重和摩擦，g取10N/kg，小明通過握桿豎直向上勻速拉動繩子提升杠鈴片的過程中，求：（1）杠鈴片在0.5s內(nèi)上升0.2m，杠鈴片的速度；（2）動滑輪下掛著兩個杠鈴片，握桿對繩子拉力的大?。唬?）動滑輪下掛著四個杠鈴片，杠鈴片上升了0.1m，在此過程中握桿對繩子的拉力做的功。

模擬練模擬練一、單選題1．（2023·貴州·統(tǒng)考模擬預(yù)測）如圖所示，輕質(zhì)彈性繩的一端系上小球，另一端固定在O點，將小球從O點自由釋放，下落到A點時繩子達(dá)到原長，隨后落到最低點B（B點位于地面之上）。不計空氣阻力，則下落過程中有關(guān)小球的分析正確的是（）

A．O到B小球的機(jī)械能保持不變B．A到B小球減小的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為繩子的彈性勢能C．O到A小球減小的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能D．A到B小球所受到的重力始終大于繩子對它的彈力2．（2023·內(nèi)蒙古包頭·包頭市第二十九中學(xué)?？既＃┤鐖D，木塊隨小車向右勻速直線運(yùn)動，下列說法正確的是（）

A．木塊受到小車對它的摩擦力方向水平向左B．小車受到桌面對它的摩擦力方向水平向右C．小車的機(jī)械能不變D．小車的機(jī)械能減小3．（2023·江西九江·校聯(lián)考模擬預(yù)測）如圖所示是跳傘運(yùn)動員在勻速下落過程中，下落的速度v、下落的路程s、重力做的功W和重力做功的功率P隨時間t變化規(guī)律的圖象，其中正確的是（）A．

B．

C．

D．

4．（2023·遼寧丹東·統(tǒng)考一模）如圖所示，物體沿斜面勻速上升，其重力為100N，沿斜面向上的拉力為50N，斜面長為10m，高為4m。下列說法正確的是（）

A．此過程中物體的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能B．斜面的效率為62.5%C．物體與斜面間的摩擦力為10ND．利用此裝置既可以省力，也可以省功二、填空題5．（2023·廣東廣州·統(tǒng)考二模）在水平地面上有一長方體木箱，小明用水平推力F把木箱向前推動如圖甲所示，此過程中，推力F隨時間t的變化如圖乙所示，木塊前進(jìn)的速度v的大小隨時間t的變化如圖丙所示。

（1）0~1s內(nèi)，木箱受到摩擦力是____N；（2）1~3s內(nèi)，木箱的運(yùn)動狀態(tài)_______（選填“改變”或“不變”），受到的摩擦力是___N；（3）3~5s內(nèi)，推力對木箱做功_______J。6．（2023·湖南長沙·長沙市雅禮實驗中學(xué)校聯(lián)考二模）建筑工地上，起重機(jī)吊臂上的滑輪組如圖所示。在勻速起吊重3.6×103N的物體時，物體5s內(nèi)上升了10m，則起重機(jī)做的有用功為_______J；若滑輪組的機(jī)械效率為80%，則動滑輪重_______N（不計摩擦和繩重）。

7．（2023·廣東中山·華南師范大學(xué)中山附屬中學(xué)校考模擬預(yù)測）用如圖所示的滑輪組，拉動水平地面上重為100N的物體勻速前進(jìn)2m，測出繩子上A點拉力的大小為16Ｎ，忽略滑輪和繩重，繩子末端的拉力F至少要等于__________N，力F做功__________J，此時物體受到地面的摩擦力大小為__________N。

8．（2023·遼寧丹東·統(tǒng)考一模）如圖所示的滑輪組將重為400N的物體沿豎直方向提升2m，所用的拉力F為250N，（不計繩重和摩擦），則動滑輪重為______N，該滑輪組的機(jī)械效率為______。

三、實驗題9．（2023·江西·校聯(lián)考二模）為了探究物體的動能大小跟哪些因素有關(guān)，同學(xué)們設(shè)計了如下實驗。實驗中讓鋼球從斜面上某個高度由靜止沿斜面滾下，在底部與靜止在水平面上的木塊發(fā)生碰撞，木塊沿水平方向向右運(yùn)動直至停止，其中h2＞h1，不考慮空氣阻力。（1）實驗中是通過觀察______來判斷______（選填“鋼球”或“木塊”）的動能大小的；用來研究超速安全隱患時，我們應(yīng)選擇______兩圖所示實驗來進(jìn)行比較；（2）實驗中鋼球碰撞木塊后繼續(xù)向前運(yùn)動一段距離，則開始時鋼球的重力勢能______（選填“＞”、“＜”或“＝”）木塊克服摩擦力所做的功；（3）若完成了圖乙操作后，在做圖丙所示的實驗時，木塊滑出了水平木板，如果僅對圖丙所示的實驗進(jìn)行改進(jìn)，下列措施中可行的是______（填寫序號）；A．換質(zhì)量更大的木塊B．降低鋼球開始的高度C．換質(zhì)量大于m2的鋼球D．換質(zhì)量小于m1的鋼球（4）小斌在實際操作的過程中，發(fā)現(xiàn)鋼球從斜面上滾下時，運(yùn)動的方向難以控制，有時撞不到木塊，有時撞歪了，請你為小明提供一種改進(jìn)的實驗方案：______；（5）小斌還利用圖丁來研究動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，圖中兩個相同的光滑弧形槽，一個為凸形，一個為凹形，A、B兩個相同的鋼球分別進(jìn)入兩弧形槽的速度都為v，運(yùn)動到槽的末端速度也都為v，A小球通過凸形槽的時間為t1，B小球通過凹形槽的時間為t2，則通過時間較長的是小球______（選填“A”或“B”）。10．（2023·河北石家莊·?？家荒＃┩瑢W(xué)們進(jìn)行了“影響滑輪組機(jī)械效率因素”的實驗探究，用到的裝置如圖甲、乙、丙所示。實驗數(shù)據(jù)記錄如表所示。

實驗次數(shù)鉤碼重力G/N鉤碼上升高度h/m繩端拉力F/N繩端移動距離s/m機(jī)械效率η120.11.