知识体系构建
脉络梳理，构建知识体系
功与机械能
功
做功的两个必要因素:作用在物体上的①和物体在力的方向上移动的②。
公式: $W=$③。
单位:焦(J),且$1\ \mathrm{J}=1\ \mathrm{N·m}$。
功率
物理意义:功率是表示物体做功的④的物理量。
定义:把做功的多少与所用的时间之比叫做功率。
公式: $P=$⑤,推导式为$P=Fv$。
单位:瓦(W)、千瓦(kW),且$1\ \mathrm{W}=1\ \mathrm{J/s}$;$1\ \mathrm{kW}=1×10^3\ \mathrm{W}$。
机械效率
使用机械工作时,$W_{总}$、$W_{有用}$与$W_{额外}$之间的关系: $W_{总}=W_{有用}+W_{额外}$。
物理意义:机械效率是体现机械性能的重要指标。
定义:把有用功$W_{有用}$与总功$W_{总}$之比,叫做机械效率。
公式: $\eta=$⑥。
机械能
能
概念:物体能够对别的物体做功,我们就说这个物体具有能量。
单位:J。
机械能
动能
定义:物体由于运动而具有的能叫做动能。
影响因素:⑦、⑧。
势能
重力势能
定义:把高处的物体由于受重力作用而具有的能叫做重力势能。
影响因素:⑨、⑩。
弹性势能
定义:物体发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。
影响因素:弹性、形变量。
机械能的转化:物体的动能与势能是可以相互转化的;有摩擦等阻力时,在动能与势能的相互转化中,机械能会减少。

①力 ②距离 ③$Fs$ ④快慢 ⑤$\dfrac{W}{t}$ ⑥$\dfrac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$ ⑦质量 ⑧速度 ⑨高度 ⑩质量

【分析】
本题是功与机械能模块的知识体系填空题，解题思路为回忆该模块各核心概念的定义、公式、影响因素等基础知识点，对应空缺处填写准确内容，需准确识记物理概念的关键表述，避免混淆相似知识点。
【解析】
1. 做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上移动的距离，故①填力，②填距离；
2. 功的计算公式为功等于力与物体在力的方向上移动距离的乘积，即$W=Fs$，故③填$Fs$；
3. 功率是描述物体做功快慢的物理量，故④填快慢；
4. 功率的定义式为做功的多少与所用时间的比值，即$P=\dfrac{W}{t}$，故⑤填$\dfrac{W}{t}$；
5. 机械效率是有用功与总功的比值，通常以百分比形式呈现，公式为$\eta=\dfrac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$，故⑥填$\dfrac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$；
6. 动能的影响因素是物体的质量和运动速度，故⑦填质量，⑧填速度；
7. 重力势能的影响因素是物体的高度和质量，故⑨填高度，⑩填质量。
【答案】
①力 ②距离 ③$Fs$ ④快慢 ⑤$\dfrac{W}{t}$ ⑥$\dfrac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$ ⑦质量 ⑧速度 ⑨高度 ⑩质量
【知识点】
功的概念、功率、机械效率
【点评】
本题为物理知识体系构建类基础题，考查功与机械能模块的核心基础概念，侧重识记能力，只要掌握课本基础知识点即可正确作答，是梳理物理知识框架的典型题目。
【难度系数】
0.9

1 如图所示是小明在水平地面搬箱子的过程。
下列说法中正确的是 （）

发力阶段 上升阶段 站立阶段 水平前行阶段

A.发力阶段,小明对箱子做功
B.上升阶段,小明对箱子做功
C.站立阶段,小明对箱子做功
D.前行阶段,小明对箱子做功

1. B

【分析】要判断小明对箱子是否做功，需依据做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过的距离，二者缺一不可。我们逐个分析四个阶段：发力阶段，小明对箱子施加力，但箱子未移动距离，不满足做功条件；上升阶段，小明对箱子施加向上的力，箱子在向上的方向移动了距离，满足做功条件；站立阶段，小明对箱子施加力，但箱子静止，无距离移动，不做功；水平前行阶段，小明对箱子的力是向上的，箱子移动的距离是水平方向，力与距离垂直，不做功。
【解析】根据做功的两个必要因素逐一分析选项：
选项A：发力阶段，小明对箱子有力的作用，但箱子在力的方向上没有移动距离，不满足做功条件，因此小明对箱子不做功，A错误。
选项B：上升阶段，小明对箱子有向上的力，箱子在向上的方向移动了距离，同时满足做功的两个必要因素，所以小明对箱子做功，B正确。
选项C：站立阶段，小明对箱子有力的作用，但箱子没有移动距离，不满足做功条件，因此小明对箱子不做功，C错误。
选项D：水平前行阶段，小明对箱子的力是竖直向上的，箱子移动的距离是水平方向，力的方向与移动距离垂直，不满足做功条件，因此小明对箱子不做功，D错误。
【答案】B
【知识点】功的两个必要因素
【点评】本题考查做功的判断，核心是牢记做功的两个必要因素，分析时需明确力的方向与物体移动距离的方向是否一致，属于基础概念题，难度较低。
【难度系数】0.3

2 小明在体育测试中 30 s 内做了 10 个引体向上，估算他做引体向上时的功率约是 （）

A.9 W
B.90 W
C.900 W
D.9 000 W

2. B

【分析】首先明确功率的计算公式为$P=\frac{W}{t}$，做引体向上时，克服自身重力做功，功的计算公式为$W=Gh$（$G$为重力，$h$为每次上升高度）。解题时需先估算中学生的质量、每次引体向上上升的高度，再计算总功，最后代入功率公式算出功率，对比选项得出答案。
【解析】要估算引体向上的功率，步骤如下：
1. 估算物理量：中学生质量约$m=50kg$，重力$G=mg=50kg×10N/kg=500N$；每次引体向上身体上升高度约$h=0.4m$。
2. 计算总功：10个引体向上的总功$W_{总}=nGh=10×500N×0.4m=2000J$。
3. 计算功率：已知时间$t=30s$，则功率$P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{2000J}{30s}≈66.7W$，与选项中90W最接近，故选B。
【答案】B
【知识点】功率计算、功的估算、重力计算
【点评】本题通过估算生活中常见物理量来计算功率，考查学生对功率公式的应用能力和生活中物理量的估算意识，属于基础估算类题目。
【难度系数】0.6