重難點06功和能重點實驗

<1

點蓄題趨勢

實驗考點三年考情分析2025考向預測

1功.率估測2023?常州（2）結合登樓、跳繩情境設計實

2功.率與能量轉換2022?南通（2）驗

估測人上樓

3功.率與機械效率與生物結合的跨學科整合

的功率

4實.驗設計：工具選擇、誤差分結合圖表創新考查登樓功率

析

1.滑輪組機械效率的影響因素2022?鹽城(3)復雜情境下效率變化原因的

滑輪組機械2額.外功的來源2022?南通(6)分析

?南通

效率的測定3實.驗操作中的規范2023(4)提高機械效率的實驗設計

拉力與物重關系圖的分析

變量控制的設計2024?泰州(2)減少摩擦影響的實驗改進

探究影響動

轉換法的應用2022?宿遷(5)碰撞中的能量轉化的分析

能大小的因

實驗結論的表述2023?淮安(2)動能與安全設計的分析

素

動能與交通安全特定條件下動能的定量計算

實驗現象的描述2022?南京（2）彈性勢能與重力勢能的對比

實驗結論的嚴謹性實驗

探究影響重

誤差分析動能與勢能轉化的分析實際

力勢能大小

彈性勢能與重力勢能的對比場景

的因素

實驗數據表格的完善與分析

重難詮釋

【題型解讀】

1.估測人的功率

?選擇題：功的定義與條件、功率的物理意義、單位與公式辨析

?圖像分析題：力-位移圖像（F-s圖）、計算功的大小（圖像面積）、速度-時間圖像（v-t圖）、功率

-時間圖像（P-t圖）

?實驗探究題：估測人登樓功率、實驗步驟設計、誤差分析

?計算題：勻速運動時的功率、結合時間計算總功、單位換算與比例問題

?應用題：滑輪組中拉力功率與機械效率的綜合計算、斜面機械效率與有用功的關系、

?汽車牽引力與速度的關系、能量轉化分析

?跨學科整合：結合運動學公式與功率公式解決多過程問題

2.滑輪組機械效率的測定

?選擇題：機械效率的定義與公式、影響因素分析、滑輪組與斜面機械效率的對比

?實驗題：測滑輪組機械效率的步驟、誤差分析、數據處理與結論、改進實驗的方法

?填空題與簡單計算題：計算滑輪組、斜面的機械效率、結合額外功來源計算動滑輪重或摩擦力、單位

換算與比例問題：

?綜合應用題：滑輪組與斜面組合場景中的機械效率計算、結合功率計算總時間或拉力速度

?實際情境問題：古代工具（如桔棒、轆粉）的機械效率分析、工程機械的效率優化措施

?創新題型與跨學科整合：結合生物、歷史學科背景；能源效率與環保主題；開放性設計：要求設計提

高機械效率的方案、結合圖像分析機械效率的變化趨勢

3.探究影響動能大小的因素

?選擇題：動能定義與判斷、動能影響因素、結合生活實例分析

?實驗探究題：探究動能與質量、實驗器材選擇、數據分析與結論、誤差分析

?填空題與簡單計算題：單位換算、結合運動過程判斷動能增減

?綜合應用題：結合交通安全、能量轉化

?跨模塊整合：動能與機械能守恒的結合、結合功率計算

?圖像分析題：分析圖像中動能隨速度或質量的變化趨勢、結合實驗數據繪制或解釋圖像

4.探究影響重力勢能大小的因素

?選擇題：判斷物體是否具有重力勢能、區分重力勢能與動能、影響因素分析、結合生活實例分析

?實驗探究題：探究重力勢能與質量、高度的關系、實驗器材選擇、數據分析與結論、通過沙坑凹陷

深度或木樁陷入深度反映重力勢能大小、誤差分析

?填空題與簡單計算題：重力勢能變化分析、結合運動過程判斷勢能增減

?綜合應用題：結合能量轉化、結合機械能守恒分析物體運動過程

?創新情境設計：古代工具涉及重力勢能與動能的轉化、比賽場景中分析其動能和重力勢能的轉化過

程。

?創新題型與跨學科整合：探究彈性勢能與重力勢能的影響因素；重力勢能-高度圖像或數據表格，分

析質量與高度的定量關系；結合“雙碳”目標，分析水利工程中重力勢能的應用

【知識必備】

1.估測人的功率

功的兩個必要因素：作用在物體上的力、物體在力的方向上移動的距離。

不做功的三種情況：物體受力但靜止（如人推墻未推動）；

物體運動方向與力方向垂直（如人提水桶水平行走，提力不做功）；

物體依靠慣性運動（如踢出的足球在空中飛行，腳對球不做功）。

功的計算公式：W=Fs

功率的物理意義：表示做功快慢的物理量，與“效率”無關。

比較功率大小的方法：相同時間比做功量，或相同功比時間。

功率的計算公式：P=w/t（普適公式）。

推導公式：P=FvP=Fv（適用于勻速直線運動，F為牽引力，V為速度）。

單位與換算：國際單位：瓦特（W）,1W=1J/S。

常用單位：kW（1kW=103W）,MW（1MW=IO6W）。

估測人登樓的功率：

實驗原理：P=mgh/t（需測量體重m、樓梯高度h、登樓時間t）。

誤差分析：未考慮人體重心變化（實際上升高度大于樓梯垂直高度）；

________________未多次測量取平均值o

2.滑輪組機械效率的測定

功的分類與定義

有用功（W有）：直接對物體做功（如提升物體的重力做功）

額外功（W額）：克服機械自重、摩擦等非必要功（如動滑輪自重、斜面摩擦）

總功（W總）：動力對機械做的功（W總=W”W額）

機械效率公式：『W有/WQ<lOO%=Gh/Fs（通用）

注：滑輪組中n=G/（G+G動）（忽略摩擦時）

滑輪組:若忽略繩重和摩擦，n=G/（G+G動）x100%

斜面:r）=Gh/FL=Gh/（Gh+fL）（f為摩擦力）

杠桿:n=W有/W,6=Gh/Fs（s為動力作用點移動距離）

3.探究影響動能大小的因素

動能的定義：物體由于運動而具有的能量，單位為焦耳（J）。

動能大小與質量和速度平方成正比，速度變化對動能影響更大。

動能的特性：動能只有大小無方向。勻速運動的物體動能不變，變速運動的物體動能變化取決于速度

變化。靜止物體動能為零，但勻速運動的物體動能可能較大（如勻速飛行的飛機）。

動能的影響因素：

質量：速度相同時，質量越大，動能越大（如卡車與小汽車碰撞時動能差異）。

速度：質量相同時，速度越大，動能越大（如高速子彈穿透力強）。

動能與勢能的相互轉化

機械能守恒的條件：只有動能和重力勢能、彈性勢能之間的轉化，且無摩擦、空氣阻力等能量損耗。

公式表達：E機械能=Ek+Ep（守恒時總量不變）。

自由下落：重力勢能一動能（如蘋果從樹上掉落）。

彈性碰撞：動能一彈性勢能一動能（如蹦床運動中運動員的動能變化）。

斜面運動：動能與重力勢能交替轉化（如小球沿斜面滾下）。

非守恒情況：存在摩擦力或空氣阻力時，機械能轉化為內能，總機械能減少（如滾動的足球最終停下）。

實驗設計要點：控制變量法：

探究動能與質量的關系時，保持速度相同（如不同質量小球從同一高度滾下）；

探究動能與速度的關系時，保持質量相同（如同一小球從不同高度滾下）。

實驗結論:木塊被撞擊后滑行距離越大，說明小球的動能越大

4.探究影響重力勢能大小的因素

重力勢能的定義：物體由于被舉高而具有的能量，屬于機械能的一種形式，單位是焦耳（J）

重力勢能只有大小，無方向。

影響重力勢能的因素

質量：高度相同時，質量越大，重力勢能越大（如卡車與皮球從同一高度落下，卡車重力勢能更大）

高度：質量相同時，高度越高，重力勢能越大（如從3樓和10樓拋下同一物體，后者重力勢能更大）

重力勢能與機械能的轉化：

機械能守恒的條件：只有重力勢能和動能的相互轉化，且無摩擦力、空氣阻力等能量損耗（理想情況）

典型轉化場景

自由下落：重力勢能轉化為動能

拋物運動：上升時動能轉化為重力勢能，下落時重力勢能轉化為動能

彈性碰撞：動能與彈性勢能、重力勢能交替轉化（如蹦床運動）

非守恒情況

存在摩擦力時，機械能轉化為內能（如滾動的足球最終停下，機械能總量減少）

【重難解讀】

1.估測人的功率

功的公式：W=F.s

重點：只有滿足“力作用在物體上且物體在力的方向上移動距離”，力才對物體做功。

不做功的三種情況：

有力無距離（推墻未動）；

有距離無力（慣性滑行）；

力與位移垂直（提水桶水平行走）。

定義：單位時間內完成的功，表示做功快慢。

公式：P=W/t

力與速度的關系：

當功率恒定時，力F與速度v成反比（如汽車上坡時減速以增大牽引力）。

當速度恒定時，功率P與力F成正比（如起重機勻速提升重物時功率恒定）。

汽車以恒定功率爬坡，速度減小，分析牽引力變化。答案：由P=F.v,功率不變，速度減小，牽引力增

大。

實驗設計:測量人爬樓的功率：

原理：P=W/t=mgh/t（需測體重、樓高、時間）。

誤差：未考慮人體自身消耗的能量（如轉化為內能）。

斜面做功實驗：驗證“使用斜面省力不省功”

易錯的是單位混淆：如將質量單位“kg”誤用為“g”，或高度單位“cm”未轉換為“m”。

2.滑輪組機械效率的測定

動態分析機械效率變化

情景：同一滑輪組提升不同重物時n的變化

規律：n=G物/（G物+G動）-G物T貝I」巾

綜合題型中的多力結合

難點：機械效率與浮力、壓強等知識結合

解法：例：水中提升物體時，W有=（G-F浮）h

水平方向機械效率計算

關鍵：有用功=克服摩擦力做功（W帚nfs物）

易錯點：混淆s繩與s物的關系（s繩=n?s物）

實驗探究深度解析

測量滑輪組機械效率實驗

操作要點：

需豎直勻速拉動彈簧測力計

多次測量取平均值（改變物重）

數據處理：

物理量測量工具計算公式

G物彈簧測力計直接讀取

F拉彈簧測力計勻速時示數

機械效率T|計算得出r)=(G物h)/(Ftis)

斜面機械效率影響因素探究

控制變量法應用：

固定斜面粗糙程度，改變傾角一研究口與。關系

固定傾角，改變粗糙程度一研究n與摩擦關系

易錯題型警示

混淆”功率"與"機械效率”

功率反映做功快慢（P=W/t）,與r）無必然聯系

典型錯誤：認為機械效率高=做功快

忽略機械自重的影響

計算滑輪組n時，若未說明”不計摩擦和繩重”，需考慮動滑輪重力

3.探究影響動能大小的因素

動能變化的條件：速度大小變化或質量變化（方向變化不影響動能）

動能與機械能轉化的綜合分析：

典型問題：物體在運動過程中動能與重力勢能、彈性勢能的相互轉化。

規律：若只有重力或彈力做功，機械能守恒；存在摩擦或阻力時，機械能減少

機械能轉化的定量計算：

依據：合外力做的功等于動能變化量。

解題關鍵：明確研究對象和過程，計算合外力的總功。

實際情境中的動能問題

典型題型：交通工具的制動距離分析（動能與摩擦力做功的關系）。

高空拋物的危害（動能與重力勢能轉化的定量計算）

影響動能因素的實驗探究

實驗設計要點：

控制變量法：研究動能與質量的關系時，保持速度相同；研究動能與速度的關系時，保持質量相同

實驗結論：質量相同的物體，速度越大動能越大；速度相同的物體，質量越大動能越大

關鍵操作:通過木塊被推動的距離判斷動能大小（轉換法）

4.探究影響重力勢能大小的因素

重力勢能與機械能轉化規律：

物體自由下落時，重力勢能轉化為動能。

若存在空氣阻力，機械能減少，轉化為內能。

關鍵點：重力勢能的變化與路徑無關，只與初、末位置的高度差有關。

實驗探究：影響重力勢能大小的因素

實驗設計：控制變量法：

研究質量影響時，保持高度相同（如從同一高度釋放不同質量的物體）。

研究高度影響時，保持質量相同（如改變物體釋放的高度）。

轉換法：通過物體下落時撞擊沙坑的深度或木樁陷入的深度判斷重力勢能大小。

動態分析重力勢能變化

情景：物體運動過程中高度變化的判斷（如拋物運動、斜坡運動）。

易錯點：

誤認為物體速度方向變化會影響重力勢能（實際只與高度有關）。

混淆“高度”的參考平面（如物體在水平面上運動時重力勢能不變）。

綜合題型中的能量轉化：

難點：結合動能、彈性勢能等其他能量形式分析機械能守恒。

混淆“重力勢能”與“動能”

錯誤表現：認為物體速度越大，重力勢能越大（實際無關）。

糾正方法：重力勢能僅由質量和高度決定，與速度無關

忽略參考平面的影響

典型錯誤：未明確參考平面直接比較重力勢能大小。

應對策略：題目未說明時默認地面為參考平面，若有特殊說明需特別注意

實驗設計中的變量控制漏洞

常見錯誤：研究高度影響時未控制質量相同（如從不同高度釋放不同質量的物體）

限時提升練

一.選擇題（共8小題）

1.（2023?常州）初中生小明回家上樓，用30s從一樓走到三樓，他上樓過程的功率大約為（）

A.1WB.10WC.100WD.1000W

2.（2022?南通）在內徑約為1cm玻璃管中注水近滿，上端留一個氣泡，用橡皮塞塞住管口，再將玻璃管

翻轉后豎直放置，氣泡上升，如圖所示。測得氣泡上升40cm用時20s,則該過程中氣泡所受浮力做功的

功率最接近于（）

■

A.2X10-5WB.2X10-4WC.2X103WD.2X102W

3.（2024?泰州）小華自制的提升重物的裝置如圖所示，其中動滑輪重60N。若被提升的物體重600N,在

拉力F作用下，物體在30s內勻速上升6m,不計繩重和摩擦，下列說法中正確的是（）

B.繩端移動的速度為0.2m/s

C.拉力F的大小為300N

D.滑輪組的機械效率約為91%

4.（2024?無錫）如圖所示，用滑輪組勻速提升重為200N的物體，拉力F為125N,物體升高的高度為4m,

不計繩重和摩擦，則在此過程中，下列說法中正確的是（）

A.總功為800J

B.動滑輪重為5N

C.繩端移動的距離為4m

D.滑輪組的機械效率為80%

5.(2024?宿遷)如圖所示的小型起重機，某次吊起重為6X1()3N的物體，電動機的拉力為4義1()3N,用

時20s,使物體上升了5m。則通過動滑輪()

A.做的有用功為6XlC)4jB.拉力功率為2X1()3W

C.做的總功為2X1()4JD.機械效率為66.7%

6.(2022?南京)在“探究影響壓力作用效果因素”與“探究影響重力勢能大小因素”兩個實驗中，均可

通過如圖所示器材完成實驗。以下關于兩個實驗的四個判斷中錯誤的是()

A.都選用大小不同的木塊是為了改變相同的物理量

B.都需要觀察小桌陷入沙中的深度

C.前者實驗不需要將木塊從小桌正上方一定高度自由釋放

D.后者實驗中小桌不需要倒放

7.（2024?泰州）用如圖所示的裝置探究動能大小與速度的關系，下列說法正確的是（)

A.將不同質量的小球從斜面的同一高度由靜止開始釋放

B.木塊在滑行過程中受到的摩擦力逐漸減小

C.木塊靜止時所受彈力是由木塊下表面形變產生的

D.若水平面絕對光滑，實驗不能達到探究目的

8.（2023?淮安）如圖所示，在“探究動能大小與哪些因素有關”的實驗中，使兩輛相同的小車分別從不

同高度由靜止開始下滑，撞擊靜置于水平面上的木塊。下列說法正確的是（）

A.圖中兩輛小車的重力勢能大小相等

B.兩種情況下，木塊在水平面上移動的距離相等

C.木塊被撞擊后由靜止變為運動，慣性增大

D.如果水平面光滑，木塊被撞擊后將做勻速直線運動

填空題（共8小題）

9.（2024?南京）如圖所示，工人用500N的拉力，通過滑輪將重為450N的重物勻速提升2m,用時10s。

此過程中有用功為J,重物上升的速度為m/s,工人做功的功率為

W,滑輪的機械效率為%o

10.（2024?連云港）用如圖所示滑輪組將重300N的物體勻速提升1m,拉力F大小為120N,有用功為

J,滑輪組的機械效率為。

11.（2024?常州）如圖所示，工人利用動滑輪勻速提升重物，已知物重400N,施加在繩端豎直向上的拉

力F為250N,在100s內將物體提升10m。不計繩重與摩擦，此過程中動滑輪的機械效率為,

繩端拉力做功的功率為Wo

,///////

在

12.（2023?南通）如圖所示，在“測定滑輪組的機械效率”實驗中，小明勻速向下拉動繩子，2s內物體上

升20cm,G物=10N,F=6N,不計繩重和摩擦。

（1）重物上升的速度丫物=m/s；

（2）動滑輪的重6動=N,滑輪組的機械效率n=%;

（3）小明想更省力，他只改變了滑輪組的繞線方法，滑輪組的機械效率將o

1

Gr

13.（2022?鹽城）在“再探動滑輪”的實驗中，小明用彈簧測力計沿豎直方向勻速拉動滑輪，使掛在它下

面重為3N的鉤碼緩緩上升0.2m,鉤碼上升的時間為4s。繩受到的拉力為2N,此過程中鉤碼上升的速

度為m/s,拉力的功率為W,動滑輪的機械效率為-

14.（2022?泰州）引體向上是泰州市體育學業水平測試項目。如圖，臂力小的小明借助彈力帶進行訓練，

他用腳蹬彈力帶，彈力帶對他施加一個向上的力，隨著小明身體上升，彈力帶對他向上的力的大小變化

情況是；在此過程中，彈力帶的能轉化為小明的重力勢能，其實質是彈力帶對

他做功的過程。

4

15.（2021?無錫）用如圖的裝置探究動能大小與哪些因素有關。讓小車從斜面頂部由靜止開始下滑，撞擊

置于水平面上的木塊。

（1）實驗時用木塊被撞擊后移動的來反映小車動能大小。

―

（2）讓裝有鉤碼的小車和未裝鉤碼的小車分別從斜面頂部由靜止開始下滑，小車運動到水平面上時的速

度大小（選填“相等”或“不等”），裝有鉤碼的小車將木塊推得較遠，這說明動能的大小

與物體的有關。

16.（2024?常州）2023年11月9日，甘肅省消防隊舉行高樓滅火演習。如圖甲所示，電動滅火無人機懸

停在空中。如圖乙所示，當無人機水平向右猛烈噴射干粉的同時，原本懸停的無人機水平向左飄移，這

說明力的作用是的。使原本懸停的無人機發生飄移的是對施加的

力。噴射干粉過程中，滅火無人機的重力勢能O

甲乙

三.實驗探究題（共2小題）

17.（2022?南通）用圖甲滑輪組做“探究動滑輪的重對滑輪組機械效率的影響”實驗。實驗中把不同的磁

鐵吸附在動滑輪邊框上以改變滑輪的重，每次實驗都勻速拉動繩端使物體上升10cm。不計繩重，實驗數

據如表。

次數G物/NG動/NF/N“/%

16.00.32.290.9

26.01.0▲▲

36.01.92.969.0

4