专题5.1 功和机械能(单元考点复习)(解析版)

5.1 功和机械能单元考点复习一、单元知识目标1.理解做功的两个必要因素。

认识在什么情况下力对物体做了功，在什么情况下没有做功。

2.理解计算功的公式和单位，并会用功的公式进行简单计算。

3.理解功率的概念及计算公式。

4.知道功率的单位。

5.通过观察和联系生活实际了解功率的物理意义。

6.知道动能势能的概念。

7.在探究实验中理解影响动能势能的因素。

8.用能量的初步知识理解分析简单的实际问题。

9.知道机械能包括动能和势能。

10.能用实例说明动能和势能之间可以相互转化，能解释有关动能、重力势能、弹性势能之间相互转化的简单现象。

11.初步了解机械能守恒的含义。

二、单元知识解读（一）功的概念1.力学里所说的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在这个力的方向上移动的距离。

不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。

2.功的公式 W=FS（二）功率的概念1.物理学中，用功率表示做功的快慢。

单位时间内所做的功叫做功率。

2.公式：P =W t符号的意义及单位：P ——功率——瓦特（W ）W ——功——焦耳（J ）t ——时间——秒（s ）3.功率的单位是瓦特（简称瓦，符号W ）、千瓦（kW ）1W=1J/s 、1kW=103W 。

（三）动能和势能1.物体能够对外做功（但不一定做功），表示这个物体具有能量，简称能。

2.动能：物体由于运动而具有的能叫做动能。

3.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，它的动能也越大。

4.重力势能和弹性势能统称为势能。

①重力势能：物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能。

物体被举得越高，质量越大，具有的重力势能也越大。

②弹性势能：物体由于弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。

物体的弹性形变越大，具有的弹性势能越大。

（四）机械能及其转化1.机械能：动能与势能统称为机械能。

动能是物体运动时具有的能量，势能是存储着的能量。

动能和势能可以互相转化。

如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和不变，也就是说机械能是守恒的。

2.动能和重力势能间的转化规律：①质量一定的物体，如果加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能；②质量一定的物体，如果减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。

3.动能与弹性势能间的转化规律：①如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能；②如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。

三、单元知识考法与解法【例题1】如图所示是某一型号的汽车，其质量为6000kg，轮胎与地面接触面积为4×250cm2，在一段平直公路上用1小时匀速行驶了108km，车受到的阻力为车重的0.2倍．g取10N/kg. 则下列结论错误的是（）A.该汽车的行驶速度108km/hB.该汽车对地面的压强6×105P aC.该汽车在1小时内牵引力所做的功6.0×108JD.车受到的阻力为1.2×104N【答案】C【解析】（1）根据速度公式v=s/t可求汽车的行驶速度为：v=s/t=108km/1h=108km/h，所以选项A结论正确；（2）汽车对地面压力F=G=mg=6×103kg×10N/kg=6×104N地面受力面积已知，S=4×250cm2=0.1 m2根据压强公式P=F/S可求汽车对地面的压强为P=F/S=6×104N/0.1m2=6×105P a所以选项B结论正确；（3）汽车匀速行驶，牵引力等于阻力，即牵引力F牵=f=0.2G=1.2×104N行驶的路程已知s=108km，根据公式W=Fs可求汽车牵引力所做的功为：W=F牵s=1.2×104N×108×103m=1．296×109J，所以选项C结论错误；（4）汽车匀速行驶，车受到的阻力等于牵引力。

F牵=f=0.2G=1.2×104N，选项D结论正确。

经过上述分析求解，可以得出本题答案是C【例题2】如图所示，水平地面G点两侧粗糙程度不同，物体一直受到沿水平方向5N的拉力F．物体经过E点开始计时，每经过相同时间，用虚线框记录物体的位置，物体在EG段做匀速直线运动，则（）A．物体在EF段的速度大于GH段的速度B．物体在GK段受到的摩擦力等于5NC．拉力F在EF段所做的功大于在GH段所做的功D．拉力F在EF段的功率小于在GK段的功率【答案】D．【解析】（1）根据图象提供的信息，由速度公式v=解题；（2）摩擦力的大小与压力及接触面的粗糙程度有关，据此分析；（3）根据功的两个要素，由W=Fs解析；（4）分析图象，根据P==判断．A．由图和题意可知，物体在EF段和GH段通过的路程相同，但所用时间t EF=2t GH，由v=可知，物体在EF段的速度小于GH段的速度，故A错误；B．由图可知，物体在GK段做变速运动，故物体在GK段所受的摩擦力不等于拉力，即不等于5N；故B 错误；C．由图可知，s EF=s GH，所用的拉力相同即F=5N，由W=Fs可知，所做的功相同，故C错误；D．由图和题意可知，s EF＜s GK，所用时间t和拉力F均相同，由P==可知，拉力F在EF段的功率小于在GK段的功率，故D正确．【例题3】实验证明：在不计空气阻力的情况下，一个物体从静止开始自由下落，速度越来越大。

如图所示，一个小球从A点由静止开始自由下落，相继经过B、C两点。

若A、B两点间的距离等于B、C两点间的距离，则下列说法中错误的是（）A．小球在下落过程中动能增大B．小球在C点的重力势能小于在B点的重力势能C．小球所受的重力在AB段做的功大于在BC段做的功D．小球所受的重力在AB段做功的功率小于在BC段做功的功率【答案】C【解析】（1）影响动能的影响因素是物体的质量和物体运动的速度；（2）影响重力势能的因素是物体的质量和物体的高度；（3）根据W=Gh判断出重力做功的多少；（4）根据P=W/t判断出重力做功的功率的大小．A．小球从A点由静止开始下落，质量不变，速度越来越大，动能不断变大．故A正确；B．研究物体的重力势能的大小，要有一个作为参考的点或者参考面。

本题在研究C、B两点的重力势能大小时，是相对地面点而言的，目的就是方便比较小球经过C、B两点时，对应的高度。

小球的质量不变，C 点的高度小于在B点的高度，故小球在C点的重力势能小于在B点的重力势能．故B正确；C．已知AB和BC的距离相等，根据W=Gh可知，重力一定，通过的距离相同，所以重力做的功相同．故C错误；D．由题意知，小球在AB段的平均速度小于在BC段的平均速度，AB和BC的距离相等，所以在BC段所用的时间小于在AB段所用时间，根据P=W/t可知，重力做功相同的情况下，BC段的时间短，所以BC段做功的功率大，故D正确．【例题4】跳伞是一项极具挑战的运动，现在越来越受到人们的喜爱．在某次跳伞训练过程中，一体重为500N的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下，其速度与时间的关系如图所示，经15s下落210m 后，开始做匀速直线运动直至落地，整个过程用时30s，求在这个过程中：（1）运动员下落的平均速度；（2）重力做的功；（3）匀速下降时重力做功的功率．【答案】（1）运动员下落的平均速度为10m/s；（2）重力做的功为1.5×105J；（3）匀速下降时重力做功的功率为3×103W．【解析】准确分析图象中提供的信息，熟练运用速度、功、功率的计算公式；是解答此题的关键．根据图象中的体现形状，分析物体的运动状态，再根据速度公式v=、功的公式W=Fs=Gh、功率公式P=Fv，代入数值可求速度、功和功率．（1）由题可知，运动员在0﹣15s下落的路程为s前=210m，由图象可知，15s后运动员以6m/s的速度做匀速直线运动，则运动员在15﹣30s通过的路程为：s后=vt后=6m/s×15s=90m；运动员通过的总路程为：s=s前+s后=210m+90m=300m，总时间为t=30s，则整个过程中运动员下落的平均速度：v′===10m/s；（2）运动员下落的高度为：h=s=300m；重力做的功：W=Gh=500N×300m=1.5×105J；（3）匀速下降时，重力做功的功率：P=Fv=Gv=500N×6m/s=3×103W；【例题5】以小银为组长的兴趣小组提出，利用研究动能的大小与哪些因素有关的实验装置（如图所示）与所需器材（斜面、木块、不同质量的小钢球）来探究影响重力势能大小的因素的设想。

请你完成如下实验方案：甲乙（1）实验中通过观察的大小，来判断小球重力势能的大小。

（2）本实验中若水平面绝对光滑则不能得出结论，原因是。

（3）实验中为了要探究重力势能与物体的质量的关系要选用上述图，具体的操作方法是让小球从的高度由静止滚下。

（4）要探究重力势能与物体的高度的关系要选用上述图，具体的操作方法是让小球从的高度由静止滚下。

（5）通过比较分析可以得出的结论是。

【答案】（1）木块运动的距离；（2）钢球和木块将做匀速直线运动，不能达到探究的目的。

（3）乙、相同；（4）甲、不同。

（5）物体的质量越大，高度越高，具有的重力势能越大【解析】（1）实验中通过观察木块运动的距离的大小，来判断小球重力势能的大小。

（2）本实验中若水平面绝对光滑则不能得出结论，原因是钢球和木块将做匀速直线运动，不能达到探究的目的。

（3）实验中为了要探究重力势能与物体的质量的关系要选用上述图乙，具体的操作方法是让小球从相同的高度由静止滚下。

（4）要探究重力势能与物体的高度的关系要选用上述图甲，具体的操作方法是让小球从不同的高度由静止滚下。

（5）通过比较分析可以得出的结论是物体的质量越大，高度越高，具有的重力势能越大。