第十一章 功和机械能 知识清单-------2025-2026学年人教版物理八年级下学期

该初中物理“功和机械能”单元知识清单系统梳理了功、功率、动能、势能及机械能转化等核心内容，以“概念辨析—公式应用—实验探究”为支架，涵盖做功条件、功率计算、能量影响因素及转化规律等知识范畴。 清单采用“定义-实例-计算-应用”分级呈现，如“三种不做功情况”配足球惯性等实例，培养科学思维；设计滚摆、单摆实验分析机械能转化，落实科学探究。含“易混概念对比”（物理“做功”与日常“做工”）及公式注意事项（W=Fs中F与s对应），助力学生自主梳理，教师可精准教学。

第十一章 功和机械能 一、功 1.功的定义：如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段距离，就说这个力对物体做了功。 2.做功的两个必要因素 一是作用在物体上的力；二是物体在这个力的方向上移动的距离。 这两个因素缺一不可 3.【做功】 物理学中的 “做功”跟我们日常所说的“做工” 或“工作”不同。 “做功”是生产、生活中普遍存在的物理现象 ，它有严格而明确的含义，偏重于“成效、贡献”。 日常所说的“做工” 或“工作”是指消耗一定体力和脑力的人类活动。 二、三种不做功的情况 （1）不劳无功 足球因为惯性移动一段距离，运动方向上踢足球的力不再对足球做功。 （2）劳而无功 物体没有在力的方向上移动距离，力对物体没有做功。 （3）垂直无功 物体移动的距离与力的方向垂直，在力的方向上没有移动距离，则这个力对物体没有做功。 力对物体做功，物体的移动方向并非一定要与力的方向完全一致，移动的方向和力的方向有夹角（夹角不等于90°）时力也对物体做功，如左图中重力G对物体不做功，拉力F对物体做功。 三、功的计算 1.定义：物理学中规定功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积， 即功=力×物体在力的方向上移动的距离。 2.计算公式：W=Fs W:功 F:力 s：距离 3.单位 为了纪念英国物理学家焦耳，人们用他的名字命名了功的单位。 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（N·m）。 功的单位：焦耳，简称焦，符号J。1J=1N·m。 1J的物理意义是1N的力作用在物体上，物体沿力的方向移动1m。 4.应用W=Fs计算功时的注意事项 （1）必须同时使用国际单位制中的单位，不能使用其他单位。 （2）做功的多少只与作用在物体上的力F，以及物体在力F的方向上移动的距离s有关，与物体的质量、速度、运动状态等无关。 （3）利用公式进行计算时，力的大小和方向是不变的，若力的大小和方向是变化的，应分过程计算。 （4）F和s必须对应同一个物体。 第2节 功率 一、比较做功的快慢 （1）时间相同，比较做功的多少； （2）做功多少相同，比较所用的时间。 要比较不同物体做功的快慢，必须同时考虑两个因素。 ①物体做功的大小； ②物体做功所用的时间。 因此，我们可以用单位时间内所做的功的多少来表示做功的快慢。 二、功率 1.功率的定义 就像用速度表示运动的快慢一样，在物理学中，为了表示做功的快慢，我们引入了功率的概念。功与做功所用时间之比叫做功率，它在数值上等于单位时间内所做的功。 3.各符号含义 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）或焦耳每秒（J/s） 【注意】 ①使用公式时，一定要注意三个量的对应关系，功W一定是对应的时间t内完成的，这样算出来的功率才是时间t内的功率。 ②由P=W/t 计算出的功率是平均功率 ，即在时间t内的平均功率。 4.功率的单位 在国际单位制中，功率的单位是：焦耳每秒(J/s) 。它是由功的单位—焦耳和时间的单位—秒组合而成的。它有个专门的名称叫做瓦特，简称瓦，符号是W。 常用单位还有千瓦（kW）、兆瓦（MW）。1kW ＝1000W 1 MW＝106W 5.功率的物理意义 （1）功率表示做功的快慢，功率越大，做功越快；功率越小，做功越慢。 （2）功率的大小表示单位时间内做功的多少。 小明推车做功的功率为80W，表示：小明每秒可对车子做功80J 6.功率计算的推导公式 当物体在力F的作用下，以速度v沿力的方向做匀速直线运动时，力F做功的功率可以表示为： 即功率的大小等于作用在物体上的力与物体速度的乘积。 P——功率物体做功的快慢——瓦特（W） F——作用在物体上的力（发动机提供的牵引力）——牛（N） v——在这个力的作用下物体运动的速度——米每秒（m/s） 由P=Fv可知，当功率P一定时，速度v越小，力F越大；当力F一定时，功率P越大，速度v越大；当速度v一定时，功率P越大，力F越大。 如汽车发动机的功率一定而又要爬又长又陡的坡时，司机常采取的措施是换挡减速，以获得更大的牵引力。 第3节 动能和势能 一、能量 湍急的流水能推动水车，对水车做功，具有能量。 飞行的子弹能穿透苹果，对苹果做功，具有能量。 物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能，单位焦耳（J）。 能量是表示物体做功本领的物理量。 【注意】 （1）物体做功的过程就是能的转化或转移的过程。一个物体能够做的功越多，表示这个物体所具有的能量越大。 （2）具有能量的物体不一定正在做功，将要做功或可以做功而现在没有做功的物体也具有能量。 （3）功是一个过程量，能是一个状态量。功是能量变化的量度。 二、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。 动能的大小跟哪些因素有关。 物体动能的大小跟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，动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，动能越大。 动能大小的决定因素是物体的质量和运动的速度，质量越大，速度越大，物体的动能就越大。当车辆的质量相等时，车辆的速度越大，动能越大，越不容易刹住车，所以要对车辆的速度加以限制，以免发生交通事故。当车辆的速度相等时，质量越大，动能也越大，所以大型客车、载货汽车的限制速度比小型客车的小。 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，叫做重力势能。 在高度一定时，物体的质量越大，它具有的重力势能越大；在质量一定时，高度越大，物体具有的重力势能越大。在没有特别指明的情况下，“高度”一般是相对于地面而言的。 2.弹性势能 物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。 一个物体是否具有弹性势能，关键看该物体是否发生了弹性形变。若物体发生了弹性形变，则此物体具有弹性势能；若物体虽然发生了形变，但不是弹性形变，则此物体就不具有弹性势能。 例如：压弯了的铁丝不是弹性形变，不具有弹性势能。 物体弹性势能的大小与物体的弹性形变程度和物体本身的材料等因素有关。对于同一物体，弹性形变越大，弹性势能越大。 3. 请你判断下列物体具有哪种形式的能量： (1)在水平公路上行驶的汽车； (2)悬挂在天花板上的吊灯； (3)在空中飞行的飞机； (4)被拉开的弹弓。 解析： (1)汽车在运动，具有动能； (2)吊灯在高处，具有重力势能； (3)“在空中” “飞行”分别说明飞机在“高处”且在“运动”，所以具有重力势能和动能； (4)被拉开的弹弓发生了弹性形变，具有弹性势能。 第4节 机械能及其转化 一、机械能及其转化 动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。机械能的单位是焦耳（J）。 一个物体可以只有动能，也可以只有势能，还可以既有动能又有势能，都称物体具有机械能。 二、物理实验与能量转化 1.滚摆实验 实验表明：动能和重力势能可以相互转化，忽略阻力时，滚摆每次上升的高度都相同。 2.单摆实验 实验表明：动能和重力势能可以相互转化，忽略阻力时，单摆小球每次上升的高度都相同。实际实验时，因为摩擦及空气阻力的存在，小球和滚摆并不能完全回到初始的位置。 3.木球撞弹簧 实验表明：一定条件下，动能和弹性势能可以相互转化。 4. 把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到自己的鼻子附近，稳定后松手，铁锁向前摆去。想想看，铁锁摆回时会打到你的鼻子吗？ 不会打到鼻子。因为将铁锁拉到一定高度后，铁锁所具有的重力势能是一定的，在与动能相互转化的过程中不会增多，故不会超过原来的高度，所以不会打到鼻子。 5. 怎样向地板抛乒乓球，才能使它弹跳到高于原来抛球的位置？说明理由。（忽略空气阻力） 参考答案：用力向下抛出乒乓球，使球抛出时具有一定的动能。根据机械能守恒，乒乓球弹跳到原来的位置时仍有一定的动能，还能继续向上运动，到达最高点时的重力势能等于乒乓球抛出时的重力势能与动能之和，因此能使乒乓球弹跳到高于抛出的位置。 三、机械能守恒 大量研究结果表明，如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。现实生活中，由于摩擦阻力的存在，动能和势能相互转化的过程中要克服摩擦力做功，部分机械能转化为其他形式的能，机械能减少。 机械能守恒的条件：只有动能和势能相互转化。 四、人造地球卫星的机械能转化 五、水能和风能的利用 1.水能 流动的水具有动能，高处的水具有势能，水所具有的机械能统称为水能。如：水轮、水电站。 2.风能 风是流动的空气，风所具有的机械能叫做风能。如：风力发电机。 1 学科网（北京）股份有限公司 $