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1、11功和机械能11.1功知识点一、力学中的功1、力学中的功问题探究：观察图所示的两种情况，图中的同学正在做什么？找找他们活动中的共同点。探究发现：力的作用有成效。从图中可以看出，甲图中的同学在用力提小桶，小桶上升一段距离；乙图中的同学在用力推小车，小车前进一段距离。他们活动中的共同点是都对其他物体施加了力的作用，并且物体在力的方向上都移动了一段距离，力的作用都有了成效。物理学中就说甲同学提起小桶的力做了功，一同学推动小车的力做了功。探究归纳：如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动一段距离，就说这个力对物体做了功。2、做功的两个必要因素：作用在物体上的力，物体在这个力的方向上移动的距离
2、判断一个里是否做了功，要看是否同时满足做功的两个必要因素，这两个因素缺一不可。注意：物体在力的方向上通过了一段距离是指距离与力具有同体性、同向性和同时性，即物体移动的距离是沿力的方向移动的。判断一个力是否做了功就要分析它是否同时具有做功的两个必要因素，两者缺一不可。3、力对物体不做功的三种情况：有距离无力：物体因为惯性通过一段距离，运动方向上没有力对物体做功。有力无距离：有力作用在物体上但物体没动，即物体没有在力的方向上的距离。力与距离垂直：物体受到了力的作用，也通过了一段距离，但通过的距离与力垂直，物体在力的方向上没有通过距离。知识点二、功的计算1、功的计算公式：功等于力与物体在力的方向上移
3、动的距离的乘积 即功=力力的方向上移动的距离W=FS注意：要明确是那个力对物体做功或哪个施力物体对哪个受力物体做功公式W=Fs中的F是作用在物体上的力，s是物体在力F的方向上通过的距离。F是使物体沿力的方向通过距离S的过程中，始终作用在物体上的力，它的大小和方向都是不变的。2、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），功的单位是牛米（Nm），用专门的名称“焦耳”来表示，简称焦，符号J。1J=1Nm物理意义：1焦耳的能量就等于使物体在1牛的力的作用下在力的方向上前进1米所转移或转化的能量。3、初中阶段研究力做功，主要指下列两种情况：第一种：力与物体运动方向一致，称为力对
4、物体做功第二种：力和物体运动方向相反，可以称为克服某个力做功，11.2功率知识点一、比较做功快慢建筑工地上要把几百块转送到顶楼，如果用人工搬运需要几个小时，如果用起重机搬运，几分钟就可以。在这个实例中，不管是用人工还是机械搬运，都是把质量相同的砖搬运到了相同的高度，由功的公式W=Fs=Gh可知，做功的多少是相同的，但两者做相同的功的过程中所需的时间是不同的。也就是说，做功有快慢之分。那么怎么表示做功的快慢呢？通常比较做工快慢有两种方法：1）若做功相同，比较做功时间的长短，所用时间越短做功越快；所用时间越长，做工越慢。2）若做功时间相同，可比较做功的多少，做功越多，做功越快；做功越少，做功越慢。
5、通过以上两种方法的比较，说明做功的快慢与做功的多少和做功的时间这两个因素都有关系。知识点二、功率1、功率：在物理学中，功与做功所用时间之比叫做功率。物理意义：功率是表示物体做功快慢的物理量，它在数值上等于单位时间内所做的功。注意：功率只反映做功的快慢，不能表示做功的多少；如功率大做功不一定多，因为还得比较时间；反之，做功多功率不一定大，因为时间不确定。由此可以看出，比较功率大小时，要同时考虑做功多少和做功时间的长短。2、功率的公式功率的公式为：式中各字母代表的物理量及单位分别是：W某个力做的功焦耳（J）t做这些功所用的时间秒（s）；P这个力做功的功率瓦特（W）或焦耳/秒（J/s）注意：1）在进
6、行有关功率的计算时，要灵活运用功率的公式，如变形公式W=Pt，。2）计算功率的的另一个公式：P=Fv，即物体在拉力F的作用下，以速度v沿拉力的方向做匀速直线运动，则拉力做功的功率等于力与物体速度的乘积。a.推导：因为W=Fs，所以b.应用：驾驶功率一定的汽车，有经验的司机在上坡时总要减速行驶，原因是根据P=Fv可知，当功率P一定时，减小车速，可增大牵引力，这样更容易上坡。c.利用该公式时要注意以下几点：拉力F必须是恒力，且物体运动的速度应不变；计算时，v的单位必须用m/s，这样算出的功率单位才是W，速度v跟拉力F必须对应，即v必须是收到拉力的物体在拉力的方向上移动的速度。3、单位：在国际单位制
7、中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是W。1W=1J/s，1W表示物体在1s内做的功为1J。另外常用单位千瓦（kW）1kW=1000W，兆瓦（MW）1MW=106W。4、速度与功率的比较比较运动的快慢比较做功的快慢比较方法通过相同的路程，比较运动的时间做相同的功，比较所用的时间运动时间相同，比较路程在相同的时间内，比较做功的快慢物理概念速度物理意义：表示物体运动的快慢功率物理意义：表示物体做功的快慢概念：物体通过的路程与时间之比概念：功与做功所用时间之比公式：公式：功率功物理意义表示做功的快慢力在空间上的累积效果概念功与做功时间之比力与物体在力的方向上移动的距离的乘积符号PW公式W=Fs单位瓦特
8、（W）焦耳（J）联系W=Pt5、功与功率的比较11.3动能和势能知识点一、能量1、能量的概念：发生形变的跳板能将人弹起，被拉弯的弓能将箭射出，跳板和弓都能对别的物体做功，即它们都具有做功的本领。举高的重锤，它一旦落下来就可以把地面上的木桩打入地里，它可以对木桩做功，因此它具有做功的本领。像发生形变的跳板、被拉弯的弓、被举高的重锤等物体能够对外做功，我们说这些物体都具有能量。1）定义：物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。2）实质：物体做功的过程就是能的转化过程。物体做的功越多，说明某种能转化为别的形式的能就越多，就表示这个物体的能量越大。2、能量的单位：物体做功的过程就是能的转化
9、过程。因此能的单位与功的单位相同，在国际单位制中，功的单位是焦耳（J），能的单位也是焦耳（J）。注意：理解能量与功的关系应注意以下三个方面：功是描述一个力对物体作用过程中取得成效的物理量，是相对于一个过程而言的，它是一个过程量。一个物体能够做功，我们就说它具有能量。能量是描述一个物体具有能够做功的本领的物理量，是一个状态量。物体能够对外做功我们就说这个物体具有能量，能量定义中的关键词“能够对外做功”并不等于正在做功。能够做功的物体，即具有能量的物体，由于所处的条件不同，可能正在做功，也可能没有做功，但只要它能够做功，或者说它具有做功的本领，就具有能量。也就是说有能量的物体不一定做功，但能够做功
10、的物体一定有能量。例如：被举高的重锤在空中静止，它虽然现在没有做功，但当它下落时，可将木桩打入地下而做功，所以被举高的重锤具有做功的本领，他具有能量。一个物体能够对外做的功越多，它具有的能量就越大，例如：同一个重锤被举得越高，落下时把木桩砸入地里越深，这说明被举得越高的重锤能够对外做的功越多，它具有的能量就越大。因此，我们可以用能够对外做功的多少来衡量物体具有能量的大小。知识点二、动能1、动能：物体由于运动而具有的能叫做动能，一切运动的物体都具有动能。例如：空中飞行的小鸟、地上运动的汽车、江中的流水等。2、实验探究：动能大小与那些因素有关？提出问题：动能的大小与那些因素有关？猜想与假设：能是表
11、示物体具有做功的本领的物理量，动能大，表示物体由于运动而具有的能量大，所以动能可能与物体的运动速度有关，还可能与物体的质量有关。设计并进行实验：让钢球从斜面上滚下，撞到木块上，推动木块做功。在同样的水平面上，木块被推得越远，钢球对木块做的功就越多，钢球的动能就越大。让同一个钢球从不同高度滚下，看哪次木块被推得远，如图所示。换用质量不同的钢球，让它们从同一高度滚下，看哪个钢球把木块推得远，如图所示，通过木块被推动的距离大小，判断钢球动能的大小，再分析动能大小与速度或质量之间的关系。分析与论证：同一钢球从不同高度滚下，钢球碰撞木块时的速度不同。高度越高，钢球滚下时速度越大，木块被推得越远，说明物体
12、动能的大小与物体的速度有关。不同钢球从同一高度滚下，钢球碰撞木块时的速度相同，质量大的钢球将木块推得远，说明物体动能的大小与物体的质量有关。结论：物体动能的大小与物体的质量和运动速度有关。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。方法技巧：让同一个钢球从不同的高度滚下，钢球到达水平面时的速度不同，速度越大，木块被推动的距离越大，说明钢球的动能越大，这是控制质量相同，来探究动能与速度的关系；换用质量不同的钢球，让它们从同一高度滚下，钢球到达水平面时的速度相同，而钢球质量越大，木块被推动的距离越大，说明钢球的动能越大，这是控制速度相同，探究动能与质
13、量的关系。这种研究方法被称为“控制变量法”。本试验中运用了转换法，利用钢球推动木块做功，通过木块被推动的距离大小判断钢球动能的大小。评估、交流与合作：在探究和理解动能大小与哪些因素有关时，应注意以下三点：因动能的大小与物体的质量、运动的速度等因素有关，所以要用控制变量的方法进行试验，并且运用转换法，利用钢球推动木块做功，通过木块被推动的距离大小判断钢球动能的大小。一切运动的物体都具有动能，物体的动能由物体的质量和其速度的大小决定，在讨论质量和速度对动能大小的影响时，必须注意两个因素的同时性，而不可忽略任何一个。例如：子弹和火车的动能比较。在分析有关物体动能大小的变化时，要同时考虑物体的质量和物
14、体的速度是否发生变化，不能只考虑其中的一个方面。例如：公路上匀速行驶的正在洒水的洒水车，尽管速度没有变化，但它的动能还是在不断减小，因为洒水车的总质量在不断减少。知识点三、势能1、重力势能：在地球表面附近，物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能2、实验探究：决定重力势能大小的因素提出问题：重力势能的大小与哪些因素有关？猜想与假设：能是表示物体具有做功的本领的物理量，被举高物体的质量越大，能够做的功就越多；同一物体位置越高，能够做的功也越多。所以重力势能可能与物体的质量和物体的高度有关。设计并进行实验：a、如图所示，把质量为m的重物第一次从h高处由静止放下，第2次从2h高处由静止放下，比较两
15、次把小桌子砸入的深度。b、如图所示，把重物都从h高处由静止放下，第1次重物质量为m，第2次重物质量为2m，比较两次把小桌子砸入的深度。探究分析：重物的质量相等时，高度大的把小桌子砸入的深度大，说明质量相等时，高度大的重物的重力势能大。重物的高度相等时，质量大的把小桌子砸入的深度大，说明高度相等时，质量大的重物的重力势能大。探究归纳：决定重力势能大小的因素是物体的质量和高度，在高度一定的情况下，物体的质量越大，它具有的重力势能越大；在物体的质量一定的情况下，高度越大，它具有的重力势能越大。注意：在分析重力势能大小的变化时，要同时考虑物体的质量和高度两个因素，质量大的物体其重力势能不一定大；同理，高度大的物体，其重力势能也不一定大。在没有特别指明的情况下，“高度”一般是指相对于地面而言的。在初中阶段，通常把地面上的物体所具有的重力势能看成零。由于决定重力势能大小的因素是物体的质量和高度，因此本实验运用控制变量法。试验中通过观察比较小桌陷入沙子的深度来比较重力势能的大小。3、弹性势能现象探究：物体发生弹性形变与做功运动员把弓拉弯，放手后拉弯的弓把箭射出去。探究归纳：拉完的
