二、內(nèi)容結(jié)構(gòu)與思維導(dǎo)圖
一、新課標(biāo)要求（2022版）
新課標(biāo)要求（2022版）
3.2.1 知道動(dòng)能、勢(shì)能和機(jī)械能。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，了解動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化。舉例說(shuō)明機(jī)械能和其他形式能量的相互轉(zhuǎn)化。3.2.2 知道機(jī)械功和功率。用生活中的實(shí)例說(shuō)明機(jī)械功和功率的含義。
1. 功的概念如果一個(gè)力作用在物體上，物體在這個(gè)力的方向上移動(dòng)了一段距離，在物理學(xué)中就說(shuō)這個(gè)力對(duì)物體做了功。2. 力學(xué)中的功包括兩個(gè)必要因素 一是作用在物體上的_____；二是物體在這個(gè)力的方向上移動(dòng)了_______。
米袋在繩子拉力的作用下升高了一段距離
小車(chē)在推力的作用下向前移動(dòng)了一段距離
3. 力對(duì)物體不做功的三種情況
（1）有力無(wú)距離（勞而無(wú)功）
（2）有距離無(wú)力（不勞無(wú)功）
（3）力垂直于運(yùn)動(dòng)距離（垂直無(wú)功）
用豎直向上的力F提著滑板在水平路面上前行
1. 功及其計(jì)算公式（1）功的概念：力學(xué)中，功等于力與物體在力的方向上移動(dòng)的距離的_______。（2）計(jì)算公式：功＝力×距離 W = Fs F 表示力 ，s 表示沿力的方向移動(dòng)的距離，W表示功。（3）功的單位國(guó)際單位制：_______，簡(jiǎn)稱(chēng)焦，符號(hào)是 J。 1J=1N?m
（2） F與s具有同時(shí)性即物體在受力的同時(shí)移動(dòng)了距離，移動(dòng)距離的同時(shí)受了力。公式W=Fs中的F是使物體沿力F的方向通過(guò)距離s的過(guò)程中，始終作用在物體上的力，它的大小和方向都是不變的。（3）F與s具有同向性公式W=Fs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(guò)的距離。（4）F與s具有同體性即F與s對(duì)應(yīng)同一個(gè)研究對(duì)象。
3. 關(guān)于克服阻力做功如果物體在力的作用下移動(dòng)的方向與一個(gè)力（阻力）的方向相反，我們就說(shuō)物體克服這個(gè)力做功。例如，在水平面上推動(dòng)物體前進(jìn)時(shí)，要克服_____力做功；提高物體時(shí)要克服______做功，人在爬樓梯時(shí)，要克服__________力做功。
人在爬樓梯時(shí)，要克服自己的重力做功，計(jì)算做功的大小時(shí)，應(yīng)該用人的重力G乘以樓梯的豎直高度h：W=Gh
【例題1】在2022年北京冬奧會(huì)上，運(yùn)動(dòng)健兒們奮勇拼搏為國(guó)爭(zhēng)光，如圖是冬奧健兒在比賽中的情景。下列分析中正確的是（　?。?
A．甲圖中：短道速滑運(yùn)動(dòng)員在轉(zhuǎn)彎滑行過(guò)程中，他所受力的合力為零B．乙圖中：擲出的冰壺在水平冰面上滑行過(guò)程中，支持力對(duì)冰壺做功
C．丙圖中：花滑運(yùn)動(dòng)員向前減速滑行的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的慣性逐漸減小D．丁圖中：?jiǎn)伟寤┻\(yùn)動(dòng)員在空中下落過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員所受的重力對(duì)他做功
A．短道速滑運(yùn)動(dòng)員在轉(zhuǎn)彎滑行過(guò)程中，速度的方向不斷發(fā)生變化，受到非平衡力的作用，他所受合力不為零，故A錯(cuò)誤；B．?dāng)S出的冰壺在水平冰面上滑行過(guò)程中，支持力的方向與運(yùn)動(dòng)方向垂直，所以支持力沒(méi)有對(duì)冰壺做功，故B錯(cuò)誤；C．花滑運(yùn)動(dòng)員向前減速滑行的過(guò)程中，質(zhì)量不變，運(yùn)動(dòng)員的慣性不變，物體的慣性與速度大小無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；D．單板滑雪運(yùn)動(dòng)員在空中下落過(guò)程中，在重力的方向上移動(dòng)了距離，所以運(yùn)動(dòng)員所受的重力對(duì)他做了功，故D正確。
用同樣大小的力F使物體沿力的方向移動(dòng)相同的距離s；根據(jù)W=Fs可知，該力在這三個(gè)過(guò)程中所做功的大小都相等，與水平面的粗糙程度無(wú)關(guān)，所以W1=W2=W3
【例題2】一個(gè)人先后用同樣大小的力F將不同質(zhì)量的物體分別在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移動(dòng)相同的距離s（如圖所示），該力在這三個(gè)過(guò)程中所做的功分別為W1、W2、W3，關(guān)于它們之間的大小關(guān)系是__________ 。
【例題3】如圖所示，質(zhì)量為50kg的同學(xué)在做仰臥起坐運(yùn)動(dòng)。若該同學(xué)上半身的質(zhì)量約為全身質(zhì)量的3/5，則她上半身的重力約為_(kāi)______N。她在一段時(shí)間內(nèi)做了40個(gè)仰臥起坐，每次時(shí)起上半身重心上升的距離均為0.3m，則她在這段時(shí)間克服重力做的功約為_(kāi)________J。
她上半身的重力G上=0.6G=0.6mg=0.6×50kg×10N/kg=300N每次上半身重心上升的距離均為0.3m，則她每一次克服重力做的功W=G上h=300N×0.3 m =90J她在這段時(shí)間克服重力做的功W總=90J×40=3600J
【例題4】2022年，我國(guó)快遞業(yè)務(wù)量首破950億件，如圖是一物流機(jī)器智能配送時(shí)情景，在某平直道路上100s勻速行駛了400m，已知機(jī)器所受阻力為120N。求：（1）該物流機(jī)器勻速行駛時(shí)的速度；（2）勻速行駛的100s內(nèi)牽引力做的功。
1. 比較做功快慢的方法
（1）時(shí)間相同，比較物體做功的多少，做功多的做功快。（2）做功相同，比較做功的時(shí)間，時(shí)間短的做功快。（3）功與時(shí)間都不相同，用________可以比較做功的快慢。 該比值越大，做功越快。
（2）應(yīng)用為什么汽車(chē)上坡時(shí)，司機(jī)經(jīng)常用換擋的方法減小速度？ 為什么同樣一輛機(jī)動(dòng)車(chē)，在滿載時(shí)的行駛速度一般比空載時(shí)小得多？
【分析】機(jī)車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率是一定的。由P=Fv可知，牽引力的大小和運(yùn)動(dòng)速度成反比。汽車(chē)上坡時(shí)，需要增大牽引力，所以要減小速度。貨車(chē)在滿載時(shí)牽引力要增大，故只能減小車(chē)輛行駛的速度。
（1）實(shí)驗(yàn)原理：P=W/t.（2）實(shí)驗(yàn)器材：體重計(jì)（或磅秤）、刻度尺、停表。（3）實(shí)驗(yàn)步驟：①用體重計(jì)（或磅秤）測(cè)出自己的質(zhì)量m；②用刻度尺測(cè)出所登樓層的_______h；③用停表測(cè)出自己上樓所用______t； （4）計(jì)算出自己爬樓的功率：功率表達(dá)式：P=W/t=Gh/t =________
4. 測(cè)量人爬樓梯的功率
功等于力與物體在力的方向上移動(dòng)的距離的乘積。
功與做功所用時(shí)間之比叫做功率。
5. 功與功率的區(qū)別
【例題5】下列估測(cè)中，你認(rèn)為最接近實(shí)際的是（　?。〢．從地面上將物理書(shū)撿到桌面上，克服物理書(shū)重力做的功約為200JB．小明在中考體育跳繩中獲得合格的成績(jī)，他跳繩的功率約為10WC．一位學(xué)生從地面上拿起一個(gè)雞蛋并把它緩慢舉過(guò)頭頂過(guò)程中做的功約為1JD．一位初中生以正常速度從一樓登上三樓，登樓的功率約為15W
A．一本物理書(shū)的重力約G=mg=0.2kg×10N/kg=2N，書(shū)桌高度約0.8m，撿書(shū)過(guò)程克服書(shū)的重力做的功W=Gh=2N×0.8m=1.6J，故A不符合題意；B．小明的重力約為500N，每次跳繩高度約為5cm=0.05m，中考體育跳繩的合格成績(jī)約為1min跳180次，考試過(guò)程所做的功約為 W1=180G1h1=180×500N×0.05m=4500J 跳繩的功率P=W/t=4500J/60s=75WC．兩個(gè)雞蛋的重力約為1N，將其舉過(guò)頭頂?shù)母叨燃s為2m，這個(gè)過(guò)程對(duì)雞蛋的做的功約為W2=G2h2=0.5N×2m=1J，故C符合題意；D．中學(xué)生的重力約為500N，一層樓的高度約為3m，從一樓到三樓的高度約為6m，上樓時(shí)間約為20s，此過(guò)程做的功W3=G3h3=500N×6m=3000J，功率約為P=W/t=4500J/20s=150W，故D不符合題意。
【例題6】一輛小轎車(chē)以15m/s的速度在水平路面上勻速直線行駛，受到的阻力是1200N。小轎車(chē)沿水平路面勻速直線行駛600m后駛上一個(gè)斜坡。設(shè)行駛過(guò)程中小轎車(chē)的功率始終保持不變。求：（1）在水平路面上勻速直線行駛600m，小轎車(chē)牽引力所做的功；（2）行駛過(guò)程中小轎車(chē)的功率；（3）小轎車(chē)上坡后行駛速度降為10m/s，則牽引力變?yōu)槎啻螅?br/>1. 能量 （1）物體能夠?qū)ν鈅____，我們就說(shuō)這個(gè)物體具有能量，簡(jiǎn)稱(chēng)能。（2）能量的實(shí)質(zhì)物體做功的過(guò)程就是能的______過(guò)程。物體做的功越多，說(shuō)明某種能轉(zhuǎn)化為別的形式的能就越多，就表示這個(gè)物體的能量越大。即能量是表示物體做功本領(lǐng)的物理量。（3） 能量的單位物體做功的過(guò)程就是能的轉(zhuǎn)化過(guò)程，因此能的單位與功的單位相同，是_______（J）。
2. 動(dòng)能（1）動(dòng)能物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能，叫做動(dòng)能。一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能。（2）影響動(dòng)能大小的因素 物體動(dòng)能的大小跟_______、______有關(guān)，質(zhì)量相同的物體，運(yùn)動(dòng)的速度越大，它的動(dòng)能越大；運(yùn)動(dòng)速度相同的物體，質(zhì)量越大，它的動(dòng)能也越大。
3. 與動(dòng)能有關(guān)的現(xiàn)象及解釋
如圖所示是一些道路的標(biāo)示牌：小型客車(chē)最高行駛速度不得超過(guò)100km/h；大型客車(chē)、載貨汽車(chē)最高行駛速度不得超過(guò)80km/h。為什么要對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)的最高行駛速度進(jìn)行限制？為什么在同樣的道路上，對(duì)不同車(chē)型設(shè)定不一樣的最高行駛速度？
【分析】同一輛汽車(chē)，質(zhì)量不變，速度越大，具有的動(dòng)能越大，危害性越大。所以限制機(jī)動(dòng)車(chē)的最高行駛速度才能保證機(jī)動(dòng)車(chē)行駛的安全性。車(chē)型不同，車(chē)的載重量就不同，也就是說(shuō)，車(chē)的質(zhì)量有大有小。如果車(chē)的行駛速度相同，質(zhì)量大的，動(dòng)能大，在道路上行駛時(shí)，危險(xiǎn)性就大。因此，在同樣的道路上，交通管理部門(mén)會(huì)對(duì)不同車(chē)型設(shè)定不同的最高行駛速度。
1. 重力勢(shì)能（1）在地球表面附近，物體由于受到重力并處在一定______時(shí)所具有的能，叫做重力勢(shì)能。（2）影響重力勢(shì)能大小的因素 物體重力勢(shì)能的大小跟______、_____有關(guān)。質(zhì)量相同，高度越高，重力勢(shì)能越大；高度相同，質(zhì)量越大，重力勢(shì)能也越大。
2. 彈性勢(shì)能（1）物體由于發(fā)生_________而具有的能叫做彈性勢(shì)能。（2）影響彈性勢(shì)能大小的因素 影響彈性勢(shì)能大小的因素是物體本身的材料和_________的程度。在材料相同時(shí)，物體的彈性形變?cè)酱螅哂械膹椥詣?shì)能就越大。3. 勢(shì)能重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能統(tǒng)稱(chēng)為勢(shì)能。
4. 動(dòng)能和勢(shì)能的比較
物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量
物體由于受到重力并處在一定高度時(shí)所具有的能
物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量
都是能量的一種具體形式，都具有做功的本領(lǐng)，單位都是焦耳（J）.
無(wú)人機(jī)勻速上升時(shí)，質(zhì)量不變，速度不變，高度升高，動(dòng)能不變，重力勢(shì)能增大，故ABC不符合題意，D符合題意。
【例題7】無(wú)人機(jī)已被應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，如圖所示，是一款我國(guó)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大疆無(wú)人機(jī)，無(wú)人機(jī)勻速上升的過(guò)程中（　?。?A．動(dòng)能增大，勢(shì)能減小 B．動(dòng)能減小，勢(shì)能增大C．動(dòng)能不變，勢(shì)能減小 D．動(dòng)能不變，勢(shì)能增大
【例題8】某段道路的標(biāo)志牌顯示：小型客車(chē)最高行駛速度不得超過(guò)100km/h，大型客車(chē)、載貨汽車(chē)最高行駛速度不得超過(guò)80km/h，對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)的最高行駛速度進(jìn)行限制，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（　 ）A．對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)設(shè)定限制速度，是為了限制它的動(dòng)能B．小型客車(chē)的行駛速度比大型客車(chē)行駛速度大，慣性也大，行駛時(shí)危險(xiǎn)性大C．對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)限定最高行駛速度，是因?yàn)橘|(zhì)量相同時(shí)，速度越大動(dòng)能越大D．對(duì)不同車(chē)型限定不一樣的最高行駛速度，是因?yàn)樗俣认嗤瑫r(shí)，質(zhì)量越大，動(dòng)能越大
動(dòng)能與質(zhì)量和速度有關(guān)，高速行駛的汽車(chē)動(dòng)能越大，出現(xiàn)交通事故造成的損害越大。A．對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)設(shè)定限制速度，是為了限制它的動(dòng)能，故A正確但不符合題意；B．慣性只與物體質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量大的物體慣性大，與物體運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)。小型客車(chē)的慣性比大型客車(chē)的小，故B錯(cuò)誤符合題意；C．對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)限定最高行駛速度，是因?yàn)橘|(zhì)量相同時(shí)，速度越大動(dòng)能越大，故C正確但不符題意；D．對(duì)不同車(chē)型限定不一樣的最高行駛速度，是因?yàn)樗俣认嗤瑫r(shí)，質(zhì)量越大，動(dòng)能越大，故D正確但不符合題意。
【例題9】如圖所示，在光滑的水平臺(tái)面上，一輕質(zhì)彈簧左端固定，右端連接一金屬小球，O點(diǎn)是彈簧保持原長(zhǎng)時(shí)小球的位置。壓縮彈簧使小球至A位置，然后釋放小球，小球就在AB間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。小球從A位置運(yùn)動(dòng)到B位置的過(guò)程中，下列判斷正確的是（　?。?A．從A到O，小球的動(dòng)能減小，彈簧的彈性勢(shì)能增大B．在O位置，彈簧的彈性勢(shì)能最大C．從O到B，小球的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能D．在B位置，小球的動(dòng)能最大
A．由受力分析可知，從A到O，小球在彈簧彈力的作用下向右做加速運(yùn)動(dòng)，彈簧的形變量逐漸減小，故小球的速度增大，動(dòng)能增大，彈簧的彈性勢(shì)能減小，故A錯(cuò)誤；B．由題意知，在O位置，彈簧保持原長(zhǎng)，形變量為零，故此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能最小，故B錯(cuò)誤；C．從O到B，彈簧的形變量逐漸增大，彈性勢(shì)能增大，小球在彈簧的彈力作用下做減速運(yùn)動(dòng)，速度減小，動(dòng)能減小，故小球的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能，故C正確；D．由C中分析可知，從O到B，小球做減速運(yùn)動(dòng)，在B位置，小球的速度最小，故動(dòng)能最小，故D錯(cuò)誤。
1. 機(jī)械能動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能統(tǒng)稱(chēng)為_(kāi)_____能。機(jī)械能是和物體的運(yùn)動(dòng)緊密聯(lián)系的能量。機(jī)械能的單位是焦耳（J）。2. 動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化（1）動(dòng)能和重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)化如圖所示，擺球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，在A、C點(diǎn)時(shí)最高，在B點(diǎn)時(shí)最低，所以擺球的運(yùn)動(dòng)可分為下降段和上升段。其能量轉(zhuǎn)化情況見(jiàn)下表。
知識(shí)六、機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化
結(jié)論：?jiǎn)螖[在擺動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能和重力勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化.
（2）動(dòng)能和彈性勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化
木球壓縮彈簧時(shí)，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能；彈簧把木球彈回，彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。
結(jié)論：動(dòng)能和彈性勢(shì)能在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化.
注意：動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化的條件 ①動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化過(guò)程中，必定有動(dòng)能和勢(shì)能各自的變化，而且一定是此增彼減。②動(dòng)能的增減變化要以速度的變化來(lái)判斷；重力勢(shì)能的增減變化要以物體離地面高度的變化來(lái)判斷；彈性勢(shì)能的增減變化要根據(jù)彈性形變大小的變化來(lái)判斷。
（3）結(jié)論：動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化.
（1）機(jī)械能守恒如果只有動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，盡管動(dòng)能、勢(shì)能的大小會(huì)變化，但機(jī)械能的______不變，即機(jī)械能是守恒的。（2）機(jī)械能守恒的條件 只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，而沒(méi)有機(jī)械能與其他形式的能的相互轉(zhuǎn)化（即忽略摩擦阻力造成的能量損失）。在物理學(xué)中常常出現(xiàn)“光滑的表面”、“不計(jì)空氣阻力” 、“不計(jì)摩擦”等文字描述，表示沒(méi)有摩擦阻力，機(jī)械能是______的（填“守恒”或“不守恒”）。
（3）機(jī)械能不守恒的一些事例
汽車(chē)爬坡 跳傘者勻速下落 火箭發(fā)射
（4）用機(jī)械能守恒及其轉(zhuǎn)化解釋現(xiàn)象
①用繩子把一個(gè)鐵鎖懸掛起來(lái)。把鐵鎖拿近自己的鼻子，穩(wěn)定后松手，頭不要?jiǎng)?。鐵鎖向前擺去又?jǐn)[回來(lái)。鐵鎖擺回時(shí)會(huì)碰到你的鼻子嗎？
分析：鐵鎖下降的過(guò)程是重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，上升的過(guò)程是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能。在上升和下降的過(guò)程中，鐵鎖和空氣之間存在摩擦，克服摩擦做功，一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，機(jī)械能不守恒（減小），也就是重力勢(shì)能的最大值越來(lái)越小，所以擺動(dòng)的高度會(huì)越來(lái)越低，不會(huì)達(dá)到鼻尖的。
②人造地球衛(wèi)星的機(jī)械能轉(zhuǎn)化
許多人造地球衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行。離地球最近的一點(diǎn)叫近地點(diǎn)，最遠(yuǎn)的一點(diǎn)叫遠(yuǎn)地點(diǎn)。衛(wèi)星在大氣層外運(yùn)行，不受空氣阻力，只有動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化，因此機(jī)械能_______。
知識(shí)七、水能和風(fēng)能的利用
1. 水能（1）水能：流動(dòng)的水具有動(dòng)能，高處的水具有重力勢(shì)能，水所具有的______能統(tǒng)稱(chēng)為水能。水能的大小由流量、流速和水位差決定。（2）古代對(duì)水能的利用：早在1900多年前，我們的祖先就制造了水輪，讓流水沖擊水輪轉(zhuǎn)動(dòng)，用來(lái)汲水、磨粉、碾谷。（3）水能發(fā)電站：將水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成____能。修筑攔河壩提高上游水位，壩底裝水輪機(jī)，水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。一定量的水，上、下水位差越大，水的重力勢(shì)能越大，能發(fā)出的電就越多。
（2）我國(guó)古代對(duì)風(fēng)能的利用早在2000多年前就開(kāi)始利用風(fēng)來(lái)驅(qū)動(dòng)帆船航行。（3）風(fēng)能發(fā)電站 將風(fēng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成____能。單個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率較小，在風(fēng)力資源豐富的地區(qū)，可以同時(shí)安裝幾百臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，組成“風(fēng)車(chē)田”，連在一起供電。
2. 風(fēng)能（1）風(fēng)能：空氣在流動(dòng)過(guò)程中所具有的______能叫做風(fēng)能。風(fēng)能的大小由風(fēng)速和流動(dòng)空氣的質(zhì)量決定。
【例題10】2022年2月北京冬奧會(huì)，中國(guó)代表團(tuán)共收獲9金4銀2銅共15枚獎(jiǎng)牌，金牌數(shù)和獎(jiǎng)牌數(shù)均創(chuàng)歷史新高。如圖為高速攝影機(jī)記錄的單板滑雪男子大跳臺(tái)金牌得主蘇翊鳴在比賽中，從跳臺(tái)起跳到落地過(guò)程的情景。下列關(guān)于這一過(guò)程說(shuō)法正確的是（　?。〢．他從起跳到最高點(diǎn)的過(guò)程中，動(dòng)能逐漸轉(zhuǎn)化成重力勢(shì)能B．他起跳后到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，機(jī)械能最大C．他從空中下落過(guò)程中，重力做功越來(lái)越慢D．他從起跳到落地的整個(gè)過(guò)程中，機(jī)械能是守恒的

A．他從起跳到最高點(diǎn)的過(guò)程中，質(zhì)量不變，速度逐漸變小，高度逐漸升高，動(dòng)能逐漸變小，重力勢(shì)能逐漸增大，動(dòng)能逐漸轉(zhuǎn)化成重力勢(shì)能， 故A正確；B．由于存在阻力，他起跳后到達(dá)最高點(diǎn)的過(guò)程中，機(jī)械能不斷減小，在最高點(diǎn)機(jī)械能最小，故B錯(cuò)誤；C．他從空中下落過(guò)程中，速度越來(lái)越大，由P=W/t=Fs/t=Fv=Gv得，重力做功越來(lái)越快，故C錯(cuò)誤；D．由于存在阻力，他從起跳到落地的整個(gè)過(guò)程中，機(jī)械能不斷減小，不守恒，故D錯(cuò)誤。
【例題11】為響應(yīng)國(guó)家的“一帶一路”發(fā)展戰(zhàn)略，我國(guó)連續(xù)多次成功發(fā)射通信衛(wèi)星，人造地球衛(wèi)星廣泛運(yùn)用全球通信、氣象觀察等。如圖所示，衛(wèi)星沿著橢圓軌道繞地球運(yùn)行，下列說(shuō)法正確的是（　?。〢．衛(wèi)星在近地點(diǎn)勢(shì)能最大 B．衛(wèi)星在遠(yuǎn)地點(diǎn)機(jī)械能最大C．運(yùn)動(dòng)過(guò)程機(jī)械能守恒 D．從近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，勢(shì)能減小
A．衛(wèi)星在近地點(diǎn)時(shí)離地面的距離最小，故勢(shì)能最小，故A錯(cuò)誤；BCD．衛(wèi)星從近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，速度越來(lái)越小，動(dòng)能逐漸減小，距離地球越來(lái)越遠(yuǎn)，勢(shì)能逐漸增大，衛(wèi)星在繞地球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，沒(méi)有受到任何阻力作用，機(jī)械能守恒。故BD錯(cuò)誤，C正確。
【例題12】將皮球從離地某一高度O點(diǎn)水平拋出，球落地后又彈起，它的部分運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，下列說(shuō)法正確的是（　?。〢．皮球在D點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能小于在C點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能B．皮球經(jīng)過(guò)同一高度的A、B兩點(diǎn)時(shí)動(dòng)能相等C．皮球第一次反彈后達(dá)到最高點(diǎn)P點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為零D．若將皮球涂黑，則會(huì)在地面M、N兩點(diǎn)留下兩個(gè)大小相等的黑色圓斑
根據(jù)小球位置的變化可知，小球在碰撞及與空氣摩擦的過(guò)程中機(jī)械能在減小，即后面每個(gè)位置的機(jī)械能都要小于前一個(gè)位置。A．由于D點(diǎn)位置在C點(diǎn)后面，所以皮球在D點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能小于在C點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能，故A正確；B．由B點(diǎn)位置在A點(diǎn)之后，B點(diǎn)的機(jī)械能小于A點(diǎn)，皮球經(jīng)過(guò)同一高度的A、B兩點(diǎn)時(shí)重力勢(shì)能相同，機(jī)械能等于動(dòng)能與勢(shì)能的總和，所以B點(diǎn)的動(dòng)能小于A點(diǎn)，故B錯(cuò)誤；C．球的運(yùn)動(dòng)方向是斜向右上方的，小球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)豎直方向的速度為0，但水平向右的速度不為0，所以動(dòng)能不為0，故C錯(cuò)誤；D．由于N點(diǎn)位置在M點(diǎn)后面，則N點(diǎn)的機(jī)械能小于M點(diǎn)，兩點(diǎn)的高度相同，重力勢(shì)能相同，所以N點(diǎn)的動(dòng)能小于M點(diǎn)的動(dòng)能，N點(diǎn)時(shí)形變小于M點(diǎn)，留下兩個(gè)黑色的圓斑大小不相等，故D錯(cuò)誤。
【例題13】如圖AOB是光滑軌道，A點(diǎn)的高度H大于B點(diǎn)的高度h，讓小球從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始自由滑下，沿軌道AOB到達(dá)B點(diǎn)后離開(kāi)（不計(jì)空氣阻力），則小球離開(kāi)B點(diǎn)后的運(yùn)動(dòng)軌跡最符合實(shí)際的是_____，若小球到達(dá)運(yùn)動(dòng)軌跡最高點(diǎn)時(shí)所受的外力全部消失，則小球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是______________。
由題意可知，小球從A點(diǎn)由靜止滑下，所以小球的機(jī)械能等于A點(diǎn)時(shí)的重力勢(shì)能，整個(gè)過(guò)程中，軌道光滑，不計(jì)空氣阻力，機(jī)械能守恒。a軌跡的最高點(diǎn)超過(guò)了A點(diǎn)的高度，這是不可能的，故a錯(cuò)誤；b軌跡的最高點(diǎn)與A點(diǎn)的高度相同，而在最高點(diǎn)時(shí)，小球由于慣性，仍具有向右運(yùn)動(dòng)的速度，具有動(dòng)能，所以小球在b軌跡最高點(diǎn)的機(jī)械能大于A點(diǎn)的機(jī)械能，不符合能量守恒定律，故b錯(cuò)誤；c軌跡的最高點(diǎn)低于A點(diǎn)，在最高點(diǎn)時(shí)小球由于慣性仍運(yùn)動(dòng)，此時(shí)動(dòng)能和重力勢(shì)能的總和等于小球在A點(diǎn)時(shí)的重力勢(shì)能，機(jī)械能守恒，故c正確；小球離開(kāi)軌道時(shí)，由于慣性，應(yīng)具有沿軌道方向向上運(yùn)動(dòng)的速度，故d錯(cuò)誤，所以小球離開(kāi)B點(diǎn)后的運(yùn)動(dòng)軌跡最符合實(shí)際的是c。若小球到達(dá)運(yùn)動(dòng)軌跡最高點(diǎn)時(shí)所受的外力全部消失，由于慣性，小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)的方向應(yīng)是“沿水平方向”。
（1）動(dòng)能是由于物體運(yùn)動(dòng)而具有的能，子彈飛行的速度大，對(duì)物體的殺傷力也大（做功多），所以動(dòng)能可能與物體的運(yùn)動(dòng)______有關(guān)。（2）錘子擊碎物體時(shí)，錘頭的質(zhì)量越大，破壞力越強(qiáng)（做功越多），動(dòng)能的大小可能與物體的_______有關(guān)。
一、探究物體的動(dòng)能跟哪些因素有關(guān)
（1）如圖所示，鋼球A從高為h的斜槽上滾下，在水平面上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的鋼球A碰到木塊B后，能將B撞出一段距離s。在同一水平面上，木塊B被撞得越遠(yuǎn)，鋼球A對(duì)B做的功就越多，A的動(dòng)能越大。
（2）實(shí)驗(yàn)方法①轉(zhuǎn)換法：通過(guò)被撞物體_____________來(lái)反映動(dòng)能的大小。②控制變量法： 在探究動(dòng)能大小可能與物體運(yùn)動(dòng)速度、物體質(zhì)量有關(guān)時(shí)，每次實(shí)驗(yàn)這兩個(gè)變量只能變化一個(gè)。
質(zhì)量m1＞m2速度 v1=v2
質(zhì)量m1=m2速度 v1＞v2
探究一：探究動(dòng)能大小與速度的關(guān)系 ①控制鋼球的質(zhì)量m不變。②讓同一鋼球A分別從不同的高度由靜止開(kāi)始滾下，撞擊木塊B。③觀察并測(cè)量木塊被撞出的距離s。
探究二：探究動(dòng)能大小與質(zhì)量的關(guān)系①控制速度不變，即固定鋼球在滑槽上的釋放位置的高度h。②改變鋼球的質(zhì)量m。③觀察并測(cè)量木塊被撞出的距離s。
探究（1）中：在質(zhì)量相同時(shí)，鋼球下落的高度越高，鋼球達(dá)到斜面底端的速度越大，木塊被撞擊滑行的距離越遠(yuǎn)。結(jié)論：鋼球的動(dòng)能大小與______有關(guān)，速度越大，動(dòng)能越大。探究（2）中：不同鋼球從同一高度滾下，達(dá)到斜面底端時(shí)的速度相同，鋼球質(zhì)量越大，木塊被撞擊滑行的距離越遠(yuǎn)。結(jié)論：鋼球的動(dòng)能大小與______有關(guān)，質(zhì)量越大，動(dòng)能越大。
物體動(dòng)能的大小跟速度、質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量相同的物體，運(yùn)動(dòng)的速度越大，它的動(dòng)能越大；運(yùn)動(dòng)速度相同的物體，質(zhì)量越大，它的動(dòng)能也越大。
（1）使鋼球獲得動(dòng)能的方法：將鋼球由斜面某一高度靜止釋放（重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能）。（2）將質(zhì)量不同的鋼球放在斜面上同一高度處?kù)o止釋放的目的：控制鋼球達(dá)到斜面底端時(shí)的______相同（鋼球的速度與質(zhì)量無(wú)關(guān)）。（3）將質(zhì)量相同的鋼球由斜面上不同位置靜止釋放的目的：改變鋼球達(dá)到斜面底端時(shí)的_________。（4）水平面絕對(duì)光滑時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響：鋼球撞擊木塊后木塊移動(dòng)的距離無(wú)法確定，鋼球動(dòng)能的大小無(wú)法比較。
（5）實(shí)驗(yàn)改進(jìn) ①木塊被撞后滑出木板的解決辦法：換質(zhì)量更大的木塊，換質(zhì)量更小的鋼球，換更長(zhǎng)的木板。②木塊質(zhì)量較大，確保實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象較明顯：增大鋼球滾下的高度。③不用木塊的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)：在桌上鋪一條毛巾，鋼球在毛巾上表面滾動(dòng)的距離來(lái)反映動(dòng)能的大小。（6）實(shí)驗(yàn)結(jié)論的應(yīng)用生活中超載、超速問(wèn)題（超速：速度大，超載：質(zhì)量大，則動(dòng)能大，危險(xiǎn)性大）。
【猜想與假設(shè)】（1）重力勢(shì)能是由于物體處在一定高度而具有的能，所以重力勢(shì)能可能與物體的__________有關(guān)。（2）位置高度相同的足球和鉛球下落到地面，鉛球?qū)Φ孛孀龅墓Ρ茸闱虼蟮枚?，推測(cè)重力勢(shì)能可能與物體的_______有關(guān)。
二、探究決定重力勢(shì)能大小的因素
探究一：探究重力勢(shì)能的大小與高度的關(guān)系 讓同一物體分別從不同的高度由靜止開(kāi)始下落，觀察桌腿在沙坑下陷的深度。
探究二：探究重力勢(shì)能大小與質(zhì)量的關(guān)系讓質(zhì)量不同的物體分別從同一高度由靜止開(kāi)始下落，觀察桌腿在沙坑下陷的深度。
探究一中：同一物體從不同高度的位置下落時(shí)，桌腿在沙坑下陷的深度不同；高度越高，桌腿在沙坑下陷的深度越大。 說(shuō)明：質(zhì)量相等的物體，_______________________。探究二中：質(zhì)量不同的物體從同一高度下落時(shí)，質(zhì)量越大，桌腿在沙坑下陷的深度越大. 說(shuō)明：高度相同時(shí)，__________________________。
高度越高，重力勢(shì)能越大
物體的質(zhì)量越大，重力勢(shì)能越大
物體重力勢(shì)能的大小跟高度、質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量相同的物體，高度越高，它的重力勢(shì)能越大；高度相同的物體，質(zhì)量越大，它的重力勢(shì)能也越大。
【例題1】如圖某小組在“探究物體的動(dòng)能跟哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，讓小球從同一斜面某處由靜止釋放，撞擊同一水平面上的同一木塊，木塊移動(dòng)一段距離后靜止。（1）實(shí)驗(yàn)中探究的是小球的動(dòng)能，其動(dòng)能大小是通過(guò)__________________（選填“小球所處的高度”或“木塊移動(dòng)的距離”）來(lái)反映的，此情況下所用的研究方法_______ 。（選填“控制變量法”或“轉(zhuǎn)換法”）
（2）分析比較_________兩次實(shí)驗(yàn)，可得到結(jié)論：速度相同的物體，___________，動(dòng)能越大。（3）若用上述實(shí)驗(yàn)器材探究阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響，必須增加的器材是________ 。A．質(zhì)量不同的木塊 B．傾斜程度不同的斜面 C．粗糙程度不同的水平面
（1）小球會(huì)撞擊木塊，小球的動(dòng)能大小是通過(guò)小木塊移動(dòng)的距離大小來(lái)反映的，這屬于轉(zhuǎn)換法。（2）小球下滑的高度相同，則到達(dá)水平面時(shí)的速度是相同，小球的質(zhì)量不同，則推動(dòng)木塊移動(dòng)的距離不同，所以根據(jù)甲丙圖可知，在速度相同時(shí)，質(zhì)量越大，動(dòng)能越大。（3）探究阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響，需要比較小車(chē)在不同表面上運(yùn)動(dòng)的距離，據(jù)此可知必須增加的器材是粗糙程度不同的水平面，故C正確。
【例題2】如圖所示，小雨利用透明的箱子、沙子、小桌、重物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。
（1）小雨做甲、乙兩次實(shí)驗(yàn)，讓重物由靜止下落，他探究的是重力勢(shì)能的大小與___________是否有關(guān)；（2）小雨想做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與甲圖對(duì)比，就能探究重力勢(shì)能與物體質(zhì)量是否有關(guān)，他的具體做法是_____________；（3）小雨做丙、丁兩次實(shí)驗(yàn)，探究壓力的作用效果與壓力大小是否有關(guān)，指出他實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題______________________ 。
沒(méi)有控制受力面積相等
換用質(zhì)量不同的物體，讓其與甲圖中物體同樣高度處下落
（1）實(shí)驗(yàn)中，重物從高處落下撞擊小桌，通過(guò)小桌下陷的深度判定重物重力勢(shì)能的大??；同一個(gè)重物的質(zhì)量不變，從不同高度落下，高度越高，能夠?qū)ν庾龉υ蕉?，小桌下陷的深度越大，說(shuō)明它的重力勢(shì)能越大。（2）要進(jìn)一步探究重力勢(shì)能與質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)換用不同的重物，讓其與甲圖中物體同樣高度落下，觀察桌腿陷入沙子的深度。（3）在分析壓力作用效果與壓力大小的關(guān)系時(shí)，根據(jù)控制變量法可知，實(shí)驗(yàn)中需要控制受力面積相同，改變壓力的大小；小雨選擇丙、丁兩次實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較，丙、丁的壓力不同，受力面積不同，所以不能得出正確的結(jié)論。
1. 小紅和小田從一樓爬到五樓，她們同時(shí)出發(fā)，小紅先到，小田后到。過(guò)程中（　?。〢．小紅的功率大 B．小田的功率大C．小紅和小田的功率一樣大 D．無(wú)法確定誰(shuí)的功率大
兩人在爬樓時(shí)，要克服自身重力做功，做功的功率 P=W/t＝Gh/t＝mgh/t由于兩人的質(zhì)量關(guān)系未知，在爬樓高度相同時(shí)，僅根據(jù)用時(shí)的多少，無(wú)法確定兩人功率的大小，故ABC不符合題意，D符合題意。
2. 如圖所示的四幅圖中的情境，對(duì)物體做了功的是（ ）A．叉車(chē)托著貨物停在水平路面上 B．搬石頭但沒(méi)有搬動(dòng)C．推小車(chē)向前運(yùn)動(dòng)了一段距離 D．提著滑板在水平路面上前行
A．叉車(chē)托著貨物，停在水平地面上沒(méi)有移動(dòng)，叉車(chē)對(duì)貨物有力的作用，但沒(méi)有在力的方向上通過(guò)距離，所以不做功，故A不符合題意；B．用力搬石頭，但未搬動(dòng)，有力作用在物體上，但沒(méi)有移動(dòng)距離，所以不做功，故B不符合題意；C．小車(chē)在推力的作用下向前運(yùn)動(dòng)了一段距離，有力作用在小車(chē)上，小車(chē)在該力的方向上通過(guò)了距離，所以做了功，故C符合題意；D．人提著滑板在水平路上行走過(guò)程中，人給滑板一個(gè)向上的力，但滑板在豎直方向上沒(méi)有移動(dòng)距離，所以人對(duì)滑板沒(méi)有做功，故D不符合題意。
3．一同學(xué)在體育課上進(jìn)行實(shí)心球投擲訓(xùn)練，如圖所示。B→C→D表示實(shí)心球離開(kāi)手之后的運(yùn)動(dòng)軌跡，忽略空氣阻力。下列說(shuō)法正確的是（　　）A．實(shí)心球從A→B的過(guò)程中，只有重力對(duì)它做功B．實(shí)心球從B→C→D過(guò)程中，沒(méi)有力對(duì)它做功C．實(shí)心球從C→D過(guò)程中，動(dòng)能不變，重力勢(shì)能減小D．實(shí)心球到達(dá)最高點(diǎn)C時(shí)，若重力突然消失實(shí)心球?qū)⒆鰟蛩僦本€運(yùn)動(dòng)
A．由題意可知，實(shí)心球在人手的推力作用下從A運(yùn)動(dòng)到B，此過(guò)程人手的推力對(duì)實(shí)心球做功，故A錯(cuò)誤； BC．實(shí)心球從B→C→D過(guò)程中，忽略空氣阻力，實(shí)心球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒。從B→C過(guò)程中，實(shí)心球的質(zhì)量不變，高度變大，重力勢(shì)能變大，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能；從C→D過(guò)程中，實(shí)心球的質(zhì)量不變，高度變小，重力勢(shì)能變小，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，則動(dòng)能增大，此過(guò)程實(shí)心球在重力的方向上移動(dòng)了距離，則重力對(duì)實(shí)心球做了功。故BC錯(cuò)誤；D．實(shí)心球到達(dá)最高點(diǎn)C時(shí)，豎直方向的速度為0，但水平方向有速度，此時(shí)實(shí)心球只受重力的作用，若此時(shí)重力突然消失，由牛頓第一定律可知，實(shí)心球?qū)⒆鰟蛩僦本€運(yùn)動(dòng)，故D正確。
4. 用如圖所示的器材探究動(dòng)能大小與哪些因素有關(guān)，實(shí)驗(yàn)時(shí)讓小車(chē)從斜面上由靜止開(kāi)始下滑，撞擊置于水平面上的木塊，關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（　?。〢．本實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是小車(chē)B．小車(chē)撞擊木塊對(duì)木塊做功，使木塊獲得動(dòng)能C．木塊被撞擊后移動(dòng)的距離可反映小車(chē)的動(dòng)能大小D．本套器材只能探究小車(chē)的動(dòng)能大小與速度的關(guān)系
A．本實(shí)驗(yàn)，小車(chē)從斜面上滑下撞擊水平面上的木塊，通過(guò)木塊移動(dòng)的距離來(lái)反映小車(chē)進(jìn)入水平面時(shí)的動(dòng)能大小，研究對(duì)象是小車(chē)，故A正確；B．小車(chē)撞擊木塊時(shí)，對(duì)木塊施加了作用力，并使其在力的方向上移動(dòng)了一段距離，小車(chē)對(duì)對(duì)木塊做了功，使獲得動(dòng)能，故B正確；C．木塊被撞擊后移動(dòng)的距離越長(zhǎng)，說(shuō)明小車(chē)對(duì)木塊做的功越大，表明小車(chē)的做功本領(lǐng)越大，木塊被撞擊后移動(dòng)的距離可反映小車(chē)的動(dòng)能大小，故C正確，C不符合題意；D．本套器材不僅可以通過(guò)改變小車(chē)在斜面上的初始高度來(lái)探究小車(chē)的動(dòng)能大小與速度的關(guān)系，還可在小車(chē)上增加砝碼改變小車(chē)質(zhì)量，來(lái)探究小車(chē)的動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系，故D錯(cuò)誤，D符合題意。
5. 在北京冬奧會(huì)自由式滑雪空中技巧女子個(gè)人項(xiàng)目決賽中，遼寧運(yùn)動(dòng)員徐夢(mèng)桃勇奪冠軍。如圖所示，在她滑行過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（　?。?br/>A．A點(diǎn)時(shí)不具有機(jī)械能B．從A點(diǎn)滑行到C點(diǎn)的過(guò)程中重力不斷變大C．滑雪板底面比較光滑是為了增大滑行時(shí)與雪面的摩擦D．在B點(diǎn)的速度大于與它高度相同的D點(diǎn)的速度
A．在A點(diǎn)時(shí)，雖然靜止，因?yàn)橛懈叨裙示哂兄亓?shì)能，則具有機(jī)械能，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)G＝mg，在滑行的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量不變，故重力不變，故B錯(cuò)誤；C．滑雪板底面比較光滑是為了減小接觸面粗糙程度來(lái)減小摩擦，故C錯(cuò)誤；D．若空氣阻力不可忽略，運(yùn)動(dòng)員整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能減小，BD兩點(diǎn)高度相同，重力勢(shì)能相同，因此動(dòng)能減小，運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量不變，所以在B點(diǎn)的速度大于與D點(diǎn)的速度，故D正確。
6. 如圖，小夢(mèng)參加中考體育的跳繩項(xiàng)目考試，若小夢(mèng)體重50kg，站立時(shí)雙腳與地面接觸面積400cm2，每次跳起高度5cm，1分鐘跳180次。（g取10N/kg）求：（1）小夢(mèng)雙腳站立時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)；（2）小夢(mèng)跳一次克服重力所做的功；（3）小夢(mèng)克服重力做功的功率。

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