专题01 机械功和机械能（考点清单）-2024-2025学年九年级物理上学期期中考点大串讲（沪粤版）

第十一章《机械功与机械能》知识清单 知识清单01机械功1．功的定义：作用在物体上的，使物体在上移动了一段，就说这个力对物体作了功两个因素必须同时具备，缺一不可一是二是2.功的两个必要因素：3.力对物体不作功的三种情况类型“不劳无功”(有距离无力，F＝0)“不动无功”(有力无距离，s＝0)“垂直无功”(力和距离垂直)举例人踢足球，人在足球飞出后不对足球做功用力搬石头，但未搬动，人对石头不做功提着水桶在水平面上行走，人对水桶没有做功即讲即练1．（2024•常州）起重机将1000N的重物先竖直向上匀速提升3m,再悬停6s,起重机对重物做功情况是（　　）A．提升过程做了功，悬停过程做了功 B．提升过程不做功，悬停过程不做功C．提升过程不做功，悬停过程做了功D．提升过程做了功，悬停过程不做功答案：D4.功的计算：规定：力对物体做的功(W)等于跟物体在力的方向上通过的的乘积。（功=力×距离）5.功的公式：W表示功，F表示力，s表示沿力的方向移动的距离6．功的单位：在国际单位制中，力的单位是牛（N），距离的单位是米（m）,功的单位就是牛·米。功的单位有一个专门的单位叫做，简称，符号为。物理含义：用1N的力使物体沿着水平面移动1m的距离，则该力对物体做了1J的功7．常见功的估算l举起两只鸡蛋1米高，两个鸡蛋的重力约为N，移动距离为1m，所做的功大约为J。l举起一袋10kg的大米到肩上，大米重力为N，假设人的平均身高为1.6m，，则所做的功大约为J。l一个质量为60kg的人从一楼走到三楼，人的重力为N，假设每层楼高3m，则克服重力所做的功大约为J。l拿起一瓶500mL的矿泉水放到桌子上，假设矿泉水的重力为N，提高距离约为1m，则所做的功大约为J。（矿泉水瓶重不计）即讲即练1．（2023•青岛）下列有关单位换算关系，不正确的是（　　） A．1Pa=1N/m2B．1J=1N•mC．1J=1N•sD．1W=1J/s【答案】C2．（2024•吉林）某架无人机重330N，在一次试飞中从高空竖直下降1000m,无人机所受重力做的功为 J，在此过程中无人机的重力势能将。【答案】3.3×105；减小3．在水平地面上，用60N水平拉力重100N的木箱，使木箱沿拉力方向前进5m,拉力所做的功等于J，重力所做的功等于J。【答案】300；04．根据你对生活中物理量的认识，下列数据最符合实际情况的是（　　）A．一名中学生的步行速度为10m/sB．一名中学生从一楼到二楼，所做的功大约为100JC．一名中学生的重力约为500ND．一名中学生双脚站立时对地压强约为100Pa【答案】C8.功的原理：使用机械时，人们所做的功，都等于不用机械而直接用手所做的功，也就是说。（机械的黄金定律）l利用功的原理说明斜面是省力机械GFlh在斜面上搬运重物时，如果忽略摩擦力，设斜面长为l，高为h，物体所受的重力为G，人推重物的力为F根据功的原理，推力F所做的功就应当等于不用斜面而由人直接将该重物提到同一高度时克服重力所做的功，即 。因此，推力F可以表示为。因为直角三角形斜边大于直角边，这表明，利用斜面来搬运重物时，所用的力可以小于重物所受的重力，即利用斜面可以省力。此外，斜面的省力情况与斜面的高度和长度有关。在高度相同的情况下，斜面越长，越省力。因此，通过加长斜面，可以减少所需的力量，使得搬运重物变得更加容易。综上所述，斜面是一种省力的机械。在高度相同的情况下，斜面越长，越省力。l生活中的斜面即讲即练1．如图所示，工人师傅利用斜面把重物匀速推到车上，此过程中工人利用斜面可以省，但要费距离，即使用任何机械都不能省。 【答案】力；功知识清单02功率1．比较做功的快慢的方法方法一：方法二：即讲即练1．我们可以用两种方法来判断物体做功的快慢。如图表示挖掘机挖土与人力挖土做功的快慢不同，你认为（选填“挖掘机”或“人”）做功较快，所用的判断方法：。另一种判断方法：。2.功率定义在物理学中，把的多少与的比值，叫功率。意义：表示做功的的物理量。功率大的做功快。3．功率的计算公式P表示功率，W表示功，t表示做功的时间4．功率的单位 在国际单位制中：功的单位是，时间的单位是,功率的单位就是。功率的单位有个专门的名字叫做，简称，符号。（1瓦=1焦/秒。1千瓦=1000瓦）即讲即练1．甲、乙两台塔吊机器的功率分别为P甲=25kW和P乙=40kW。则下列判断正确的是（　　）A．乙一定比甲做功快B．乙一定比甲做功多C．相同时间内两机器做功一样多D．做同样多的功，甲所用时间更少【答案】A2．（2024•江西）如图所示，物块在大小为F的拉力作用下，在时间t内沿拉力方向移动的距离为s,则此过程中拉力对物块做的功为 ，功率为 。（均用题中所给字母表示）【答案】；3．（2024•上海）塔吊吊起重物，在竖直方向匀速上升时，若以地面为参照物，则此重物是 的（选填“运动”或“静止”）。若拉力为1×104N，重物上升的距离为40m,重物上升所用的时间为50s,则拉力做功为 焦，功率为 瓦。【答案】运动；4×105；80004．（2024•黑龙江）如图某厂家开发的汽车，其质量为1500kg,车轮与地面接触的总面积为0.075m2，该车在水平路面上匀速直线行驶13.8km,用时10min,这一过程中汽车发动机的输出功率为4.6×104W。（1）汽车静止在水平地面上时，对地面的压强是多少？（2）汽车牵引力所做的功是多少？（3）行驶过程中汽车受到的阻力是多少？ 【答案】（1）2×105Pa；（2）2.76×107J；（3）2×103N。5．拓展公式Fvl边长为a，质量为m的正方体木块，在力F的作用下在水平面上，以速度v做匀速直线运动，运动时间为t，请你求出一些与木块相关的物理量ü物体移动的距离ü拉力F做的功ü拉力F做功的功率（F为恒力，v不变）Ø其他ü物体的重力ü物体的密度ü物体对水平面的压强即讲即练1．（2023•巴中）已知木箱重为1000N，在水平拉力F的作用下向右以0.5m/s的速度做匀速直线运动，地面对木箱的摩擦力为重力的0.3倍。经过5s，地面对木箱的支持力做功 J，拉力F做功的功率为 W。【答案】0；150。 6．常见功率的估算ü中学生跳绳的功率约为60W；ü人骑自行车的功率约为70W；ü优秀运动员短时间运动的功率约为1000W即讲即练1．（2019•邵阳）参加今年邵阳市初中毕业学业考试的王小鹏同学听到考试预备铃响了，考室还在四楼呀！一口气从一楼跑到四楼考室，所用时间为30秒。他上楼过程克服自身重力做功的功率最接近（　　）A．1.5WB．15WC．150WD．1500W【答案】C7．功率的测量Ø测量人爬楼时的功率原理：①用测出人的的质量m②用测出楼层的高度h③用测出爬楼所用的时间t则人爬楼的功率P==即讲即练1．跳绳是我市初中毕业生体育测试的项目之一，小华想利用所学的物理知识估测自己跳绳时克服重力做功的平均功率（不计绳重）。（1）用体重计测量自己的质量m；（2）用刻度尺测出自己每次跳起的平均高度h（人的重心上升的高度）；（3）用 （填测量器材）记录跳n次所用的时间t； （4）计算出跳绳时克服重力的平均功率P=（用字母表示）；（5）若跳绳者的质量m=50kg,跳绳者的重心高度随时间变化的情况如图所示。根据图中所给条件，可估算出此跳绳者在1min内克服重力做功的平均功率为 W。（g取10N/kg）（6）若他要比较和其他同学跳绳的平均功率大小（设跳起的平均高度相同），则 。A.跳绳快的功率一定大B.跳绳的快慢相同，体重大的功率大C.体重相同，跳的个数越多的功率越大D.体重相同，跳的时间越长的功率越大【答案】（3）秒表；（4）；（5）135；（6）B2．小明家买了一桶水，小明的爸爸要将这桶水从一楼搬到他家所住的三楼，小明想用所学的物理知识测量他爸爸搬水的过程中对这桶水所做功的功率。（1）小明设计的实验步骤如下，其中不必要的是 （填字母）。A.测出这桶水的重力；B.测出两层楼的楼梯总长度；C.测出两层楼的竖直高度；D.测出上楼所用的时间；E.算出他爸爸搬运这桶水的功率。（2）小明在测量中所需要的器材有：弹簧测力计（量程足够大）、和 。（3）小明设计了一个记录数据的表格，请你帮小明完成表格第一行中还未填好的内容。两层楼的高度h/m爸爸上楼的时间t/s爸爸搬运这桶水的功率P/W1506.432（4）结合表中的数据，计算出小明爸爸搬运这桶水的功率 W。 【答案】（1）B；（2）皮尺（或卷尺），秒表（或手表、钟表）；（3）这桶水的重力G/N；（4）30。知识清单03机械效率1．有用功与额外功对人们有价值的功叫做既无利用价值但又不得不做的功叫做动力对机械所做的功叫做关系：即讲即练1．著名作家冯骥才在《挑山工》中描述了挑山工用扁担将货物运送上山的情景，如图所示。在这个过程中，挑山工做的有用功是对 做的功，挑山工做的功是对人、扁担、货物做的功。【答案】货物；总2．铁桶里装着沙子，小龙提着铁桶将沙子送到楼上，他对沙子所做的功叫 ，对铁桶做的功叫 。如果目的是送桶到楼上，则小龙对沙子做的功叫 。【答案】有用功；总功；额外功2．机械效率：l机械效率：跟的比值，用 表示。l计算公式：η=×100%。l大小：使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是 总功，故机械效率总是小于 。 即讲即练1．如图是甲、乙两机械的参数，若将甲机械更换成乙机械，机械效率将（选填“增大”、“减小”或“不变”），乙机械做了有用功J。表格是某些机械的一组数据，请你找出这些机械设备效率的共同特点如表：某些机械设备的机械效率喷气发动机16%～24%起重机40%～50%汽油机22%～27%柴油机28%～30%抽水机60%～80%【答案】减小；2100；机械效率总小于1l滑轮组的机械效率的计算图例公式滑轮组竖直实际 半理想（不计绳重及摩擦）实际类型中的公式都可用Ø克服重力做功ØG：物体重力Øh：物体上升的高度ØF：拉力Øs：拉力移动的距离（绳子末端移动的距离）Øs=nh,（n：滑轮组的股数）理想水平即讲即练1．（2024•常州）如图所示，工人利用动滑轮匀速提升重物，已知物重400N，施加在绳端竖直向上的拉力F为250N，在100s内将物体提升10m。不计绳重与摩擦，此过程中动滑轮的机械效率为 ，绳端拉力做功的功率为 W。【答案】80%；50 2．（2023•眉山）如图所示，工人用滑轮组提升重物，已知重物重力G物=1000N，动滑轮重力G动=200N。在工人用力F作用下，重物匀速上升，30s达到规定高度6m处。不计绳重和机械之间的摩擦。求：（1）拉力做功的功率；（2）滑轮组的机械效率；（3）若用该装置提升另一重物时，机械效率达到90%，则该重物的重力是多少？【答案】（1）240W；（2）83.3%；（3）1800N。3．（2024•广元）假期间，小明随爸爸去建筑工地劳动体验。用如图所示的滑轮组来提升材料，当提升的材料重力为300N时，滑轮组机械效率为75%，则动滑轮的重力为 N；若绳子能承受的最大拉力为500N，则该滑轮组能提起材料的最大质量为 kg。（空气阻力、摩擦力及绳重不计，g取10N/kg）【答案】100；904．（2023•娄底）如图所示，重6N的物体在F=2N的水平拉力作用下，以10cm/s的速度向左匀速运动了5s,已知物体所受的摩擦力为3N，则拉力做的功为 J，动滑轮的机械效率为 。【答案】2；75%l杠杆、斜面的机械效率的计算斜面杠杆 即讲即练1．（2023•江西）如图所示，利用斜面将箱子推进车厢，通常要比把箱子直接从地面搬进车厢省力多了。某同学用100N的力沿斜面向上匀速推动箱子，已知箱子质量为20kg,斜面长3m,斜面高1.2m,g=10N/kg。求：（1）箱子受到的重力；（2）箱子受到的摩擦力；（3）斜面的机械效率；（4）使用斜面推箱子时有哪些更省力的方法。【答案】（1）200N；（2）20N；（3）80%；（4）减小斜面的坡度、减小斜面的粗糙程度，都可以省力。2．（2024•呼和浩特）杠杆是一种让人类突破自身力量极限的简单机械。如图所示，OA长20cm,OB长120cm,张宇同学竖直下压B端，重物被竖直匀速顶起10cm,已知重物质量为270kg,求： （1）若不计杆重和摩擦，上述过程在B端施加多大的力；（2）若实际使用600N的力，则这个过程的机械效率。【答案】450；75%l功、功率、机械效率的区别1.机械效率越大，有用功跟总功的比值越大。有用功总小于总功，所以机械效率总小于1；功率表示做功的快慢，功率大做功快2.功、功率、机械效率之间没有直接联系。做功多的功率不一定大，做功多的机械效率不一定高，功率大的机械效率不一定高3.机械效率与是否省力、是否省距离、功率的大小、机械做功的多少均无关即讲即练1．（2023•连云港）下列关于机械效率的说法正确的是（　　）A．越省力的机械，机械效率越高B．做功越快的机械，机械效率越高C．所做有用功越多的机械，机械效率越高D．有用功与总功的比值越大的机械，机械效率越高【答案】Dl测量滑轮组机械效率的实验【实验原理】【实验器材】钩码（若干）、定滑轮和动滑轮（若干）、铁架台、细绳（若干）、、等。【实验步骤】（1）用弹簧测力计测量钩码所受的（2）用所给器材按图示进行组装，并记下钩码和绳端的初位置 （3）用弹簧测力计拉动绳子自由端，使钩码上升一段距离，从弹簧测力计读出的值；分别用刻度尺测出钩码上升的距离h和绳子自由端移动的距离s，将这三个值填入表格（4）然后根据和计算出有用功和总功，根据计算出该滑轮的机械效率并填入表格；（5）只改变所挂钩码的数量，重复以上实验步骤两次，记录并计算实验数据；（6）控制钩码数量与上述最后一次实验不变，改变钩码上升的高度，重复以上实验步骤，记录并计算实验数据；（7）控件制钩码数量与上述最后一次实验不变，改变动滑轮个数，重复以上实验步骤，记录并计算实验数据。【数据处理】实验次数钩码重G/N钩码上升的距离h/N有用功W有/J拉力F/N绳端移动的距离s/m总功W总/J机械效率η/%12345【实验结论】（1）同一滑轮组，提起的物重越大，滑轮组的机械效率（2）用不同的滑轮组，提升相同的物体，动滑轮越重，滑轮组的机械效率（3）滑轮组的机械与提升重物上升的高度即讲即练1．（2023•扬州）在学习了机械效率的相关知识后，课外研究小组有同学猜想：同一个机械的机械效率是不变的。为了验证猜想，他们用如图所示的滑轮组进行实验，改变钩码个数，用弹簧测力计沿竖直方向拉着细绳，使钩码匀速向上运动，测得的数据如表1。 实验次数钩码重G/N钩码上升的高度h/m绳端拉力F/N绳端移动距离s/m有用功W有用/J总功W总/J机械效率η/%120.11.00.30.20.3066.7230.11.40.30.30.4271.4350.12.20.30.50.6675.8（1）分析表中的数据，他的猜想是 （选填“正确”或“错误”）的。（2）实验小组又进行了如下的探究：改变滑轮的个数组成不同的滑轮组，仍用弹簧测力计沿竖直方向向上匀速拉动细绳，测得的数据如表2。实验次数动滑轮个数钩码重G/N绳端拉力F/N钩码上升的高度h/m绳端移动距离s/m有用功W有用/J总功W总/J机械效率η/%4163.60.20.41.21.4483.35262.40.20.81.21.9262.56362.20.21.21.22.6445.5分析数据可知：物重相同，动滑轮个数越多越省力，但机械效率越。进一步分析还发现，当滑轮组越来越省力时，它的额外功越来越大，甚至会出现额外功 有用功的情况，所以设计一个机械模型时，既要考虑省力，还要考虑 。（3）根据表2中的数据，如果增加动滑轮个数继续实验，将会出现的困难是 ，你的改进方法是。【答案】（1）错误；（2）低；大于；机械效率；（3）绳端移动距离太长，不便操作；降低重物上升的高度。2．（2023•湘潭）用图所示装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表： 实验次数钩码重力G/N钩码上升高度h/cm拉力F/N绳子自由端移动距离s/cm机械效率η12.051.01566.7%24.051.81574.1%34.0101.83074.1%46.052.515（1）实验过程中，缓慢竖直拉动弹簧测力计，使钩码向上做 运动。第1次实验时，钩码上升的时间为3s,此过程中，绳子自由端上升的速度为 m/s。（2）第4次实验时所做的有用功为 J，滑轮组的机械效率是 %。（3）分析1、2、4次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越 （选填“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高；分析2、3次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 （选填“有关”或“无关”）。（4）用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是 。A．换用更轻的动滑轮B．加快提升物体的速度【答案】（1）匀速直线；0.05；（2）0.3；80；（3）大；无关；（4）A。知识清单04机械能1．能量ü一个物体能够对别的物体，这个物体就具有。ü一个物体能够做的功越多，这个物体具有的能量就越多，可以用的多少来衡量物体做功的多少即讲即练1．关于能量下列说法正确的是（　　）A．质量大的物体具有的能量多 B．物体能够对外做的功越多，则该物体的能量越大C．因为物体具有的能量很多，所以物体对外做的功也一定很多D．因为能量很抽象，所以无法判断能量大小关系【答案】B2．动能：ü物体由于而具有的能叫动能。ü一切运动的物体都具有动能ü物体的动能跟和有关，运动物体的越大，越大，它具有的动能就越大。即讲即练1．在公路上我们时常会看到限速标志，如图所示。对不同车型限速不同是因为 越大，物体的动能越大，物体动能还与 有关。【答案】质量；速度2．城市的环卫洒水车对道路洒水，在此过程中，洒水车在水平地面上匀速运动，洒水车的惯性（选填“变大”、“不变”或“变小”），洒水车的动能（选填“变大”、“不变”或“变小”）【答案】变小；变小3．甲、乙两质量相同的人，同时从同一起跑线出发，同向做匀速直线运动，某时刻他们的位置如图所示，此时甲的速度 乙的速度，甲的动能 乙的动能。（两个空都选填“大于”、“小于”、“等于”） 【答案】小于；小于4．（2024•常州）2024年3月26日，美国“弗朗西斯•斯科特•基”大桥被“达利”号集装箱船撞毁，如图所示。撞击前，船突发故障失去动力，但并没有立即停下，这是因为 。当船以10.8km/h、合 m/s的速度撞击大桥时，虽然船速较慢，但由于船的 很大导致其 能很大，使得船将大桥撞毁。【答案】轮船具有惯性；2；质量；动l探究动能的大小跟哪些因素有关即讲即练（2022•阜新）在探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，如图甲、乙、丙所示，将A、B、C三个钢球先后从同一装置高度分别为h1、h2、h3的位置由静止开始滚下（mA=mB＜mC，h1=h3＞h2），水平面上同一位置的木块被撞出一段距离后停下。请回答以下问题：（1）该实验探究的是 （填“木块”或“钢球”）的动能。 （2）实验通过观察木块被钢球撞出 的长短来判断钢球动能的大小，这种研究问题的方法叫 。（3）比较 两图进行的实验，可以探究钢球动能大小与速度有关。（4）比较 两图进行的实验，可以探究钢球动能大小与质量有关。此探究过程中两球刚好运动到水平面时的速度 （填“相等”或“不相等”）。（5）由此实验联想到某段道路限速牌上标明“100”和“80”字样，（填“大客车”或“小轿车”）的限速应该是80km/h。【答案】（1）钢球；（2）距离；转换法；（3）甲、乙；（4）甲、丙；相等；（5）1003．重力势能：ü物体由于而具有的能。ü物体被举得越，质量，它具有的重力势能就越大。4．弹性势能：ü物体由于而具有的能。ü物体的越强，越大，它具有的弹性势能就越多。即讲即练1．已入刑法的高空抛物再入治安管理处罚法。2023年8月28日，治安管理处罚法修订草案提请十四届全国人大常委会第五次会议审议。“高空抛物”危害性大的原因是高处的物体具有较大的（　　）A．重力势能B．弹性势能C．动能D．内能【答案】轮船具有惯性；2；质量；动2．如图甲为“会跳的卡片”，A为卡片外侧，B为卡片内侧，实验时应把 （选填“A”或“B”）面朝下紧贴桌面，压平后迅速松开手，观察到的现象是 ，这个现象说明：发生弹性形变的橡皮筋能对卡片 ，因此它具有  能。图乙、丙是用相同的橡皮筋，相同的卡片制成的，且剪开豁口的深度也是相同的，但乙的豁口间距离更大，实验时分别将它们在桌面上压平之后松开手，（选填“乙”或“丙”）卡片可以弹跳得更高一些。【答案】B；卡片能跳起来；做功；弹性势；乙3．小华到家乡某区域进行跨学科主题学习，如图为该区域等高线地形示意图。若在该河段开展野外漂流活动，皮划艇从A点行驶到C点时，其重力势能将（　　）A．不变B．变大C．变小D．先变大后变小【答案】C4．小明利用实验小桌、装有细砂的容器、质量不同的物体A、B和C，探究重力势能的大小与哪些因素有关。如图所示，将物体从高处（图中水平虚线处）由静止释放，物体自由下落撞击小桌后立即与小桌一起向下运动。已知甲、乙、丙、丁四次实验中初始时桌腿陷入细砂中的深度相同，图中所画出的状态是桌腿最终静止在细砂中的位置。观察各次实验中桌腿陷入细砂中的深度情况，便可知物体释放前的重力势能大小的关系。已知实验中三个物体的质量关系为mA＜mB＜mC，物体下落的距离远大于物体的厚度和桌腿陷入细砂中的深度。请回答下列问题：（1）实验中通过 来反映铁块重力势能的大小；（2）比较两次的实验结果可知，物体的重力势能与物体被举高的高度有关； （3）比较甲、丙、丁三次的实验结果可知：。【答案】（1）桌腿陷入细砂的深度；（2）甲、乙；（3）高度相同时，质量越大，物体的重力势能就越大。5．机械能ü物体的和统称为机械能l机械能的转化ü物体的动能和势能是可以互相转化的；有摩擦等阻力时，在动能和势能的相互转化中，机械能会不断。即讲即练1．（2024•自贡）很多同学都玩过荡秋千，下列说法正确的是（　　）A．秋千荡到最低点时只有动能B．秋千荡到最高点时有重力势能和动能C．从最低点荡到最高点的过程中重力势能转化为动能D．从最高点荡到最低点的过程中动能增大，重力势能减少【答案】D2．（2024•宜宾）如图所示，人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行，当卫星从近地点向远地点运动的过程中（　　）A．速度增大B．动能转化为重力势能C．机械能增大D．重力势能减小【答案】B3．（2024•牡丹江）2024年4月25日晚，长征二号F遥十八运载火箭载着带有三名航天员的神舟十八号飞船点火升空，在火箭推动飞船加速升空的过程中，飞船的动能，重力势能。（选填“增大”“减小”或“不变”） 【答案】增大；增大4．（2024•成都）2023年7月28日，第31届世界大学生夏季运动会在成都隆重开幕。如图是我国运动健儿在跳高比赛中的场景。关于跳高运动员的能量，下列结论正确的是（　　）A．助跑过程中，动能保持不变B．助跑过程中，机械能总量保持不变C．起跳后的上升过程中，重力势能增大D．越过横杆后的下降过程中，动能保持不变【答案】C