第十一章 功和机械能（知识清单）物理新教材人教版八年级下册

第十一章 功和机械能（知识清单） 思维导图 第1节　功 一、力学中的功 （1）功的定义：一个力作用在物体上，使物体在这个力的方向上移动一段距离，物理学中就说这个力对物体做了功。 （2）做功的两个必要因素（缺一不可） ①作用在物体上的力 (F)。 ②物体在力的方向上移动的距离 (s)。 （3）不做功的三种典型情况： ①有力无距离：用力推石头未推动、提着物体静止不动。 ②有距离无力：物体因惯性滑动（如踢出的足球飞行），脚不再做功。 ③力与距离垂直：提着物体水平行走、水平匀速运动的物体重力不做功。 （4）对做功的两种表述 ①力的方向与物体移动方向一致，称为力对物体做功； ②力的方向与物体运动方向相反，可以称为克服某个力做功。 二、力学中的功 （1）功的表达式：力学中，功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。用 F 表示力，s 表示在力的方向上移动的距离，W 表示功，则功的表达式为 W = Fs （2）单位：功的单位是牛•米(N·m)；也叫做焦耳，简称焦，符号是J。 （3）物理意义： 1牛的力使物体在力的方向上移动1米所做的功，即为1焦耳。即：1 J = 1 N·m （4）对公式W=Fs的理解： ①同时性：力与移动距离同时发生。 ②同向性：F与s方向一致。 ③同体性：F与s对应同一物体。 三、功的计算 （1）公式应用及变形： （2）应用公式W=Fs计算功时的注意事项： ①力的大小、方向变化时，需分过程计算； ②计算时单位必须统一为国际单位； ③做功多少只与F、s有关，与质量、速度、运动状态无关。 第2节 功率 一、比较做功快慢的方法 ①做功相同，比时间：时间越短，做功越快。 ②时间相同，比做功：做功越多，做功越快。 ③功和时间都不同：比较单位时间内所做的功。 二、功率 （1）定义：功与做功所用时间之比叫作功率。 （2）物理意义：表示物体做功快慢的物理量，功率越大，做功越快。 （3）表达式： （4）单位： ①国际单位：焦/秒，符号J/s，叫做瓦特 ，符号W。 ②常用单位：千瓦(kW)、兆瓦(MW)。 ③换算：1kW=103W，1MW=106W （5）常见功率参考： · 人举鸡蛋：约 1W · 人骑车：约 70W · 小轿车：10kW~100kW · 复兴号：约 10000kW 三、功率计算 （1）根据功率的表达式，可以通过计算比较不同物体做功的快慢。 （2）功率的公式推导： 1. 推导：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，功率的大小等于力与速度的乘积。 P =Fv 2.对P =Fv的理解： ①适用条件：物体做匀速直线运动，F与v同一条直线在上。 ②比例关系： · P一定：F与v成反比（汽车爬坡降速增力）。 · v一定：F与P成正比。 · F一定：v与P成正比。 四、测量上楼功率 （1）原理： （2）测量工具：体重计、米尺、秒表 （3）测量量：质量m、台阶总高度h、时间t 第3节 动能和势能 一、能量 （1）定义：物体能够对外做功，表示这个物体具有能量。“能量”简称“能”，用符号“E”表示。 （2）单位：焦耳，简称“焦”，用符号“J”表示。 （3）能量大小的比较：一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量就越大。 （4）能与功的区别与联系 ①功是过程量，描述做功过程。 ②能是状态量，描述做功本领。 ③有能的物体不一定正在做功，正在做功的物体一定有能（填：一定或不一定）。 二、动能 （1）定义：物体由于运动而具有的能。一切运动物体都有动能。 （2）实验：物体的动能跟哪些因素有关 【实验方案】 　　如图所示，实验中通过换用不同质量的钢球改变质量；让同一钢球从不同高度处释放下来改受速度。（控制变量法） 　　钢球动能的大小由木块被推动的距离来反映，木块被推动得越远，说明钢球的动能越大。（转换法） 【实验过程】 ①让同一个钢球从斜面的不同高度处由静止开始释放，推动木块移动，比较两次木块被推动距离的远近。 ②换用质量不同的钢球，从斜面的相同高度处由静止开始释放，比较两次木块被推动距离的远近。 【实验结论】 物体动能的大小跟速度、质量有关。 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。 三、势能 （1）重力势能： 1. 定义：物体由于受到重力并处在一定高度而具有的能。这是能量存在的一种重要形式。 2. 影响因素 ①质量相同：高度越高，重力势能越大。 ②高度相同：质量越大，重力势能越大。 （2）弹性势能： 1. 定义：物体由于发生弹性形变而具有的能量，是势能家族中与形变紧密相关的一种形式。 2. 影响因素 ①弹性形变程度越大，弹性势能越大； ②与材料弹性有关。 （3）势能：重力势能和弹性势能是常见的两种势能。 1. 动能和势能的比较 2. 动能和势能的相对性 ①物体所处的高度也具有相对性，所以物体所具有的重力势能也具有相对性。 ②物体的运动速度大小与选取的参照物有关，即速度大小具有相对性，那么动能的大小也具有相时性，对于不同的参照物来说，同一物体其动能也可能不同。 第4节 机械能及其转化 一、机械能 （1）定义：在物理学中，把动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。 （2）能量关系：物体具有机械能的总量等于动能、势能的能量之和。即： 机械能 = 动能 + 势能（重力势能 + 弹性势能） （3）特点： ①一个物体可以同时具有多种机械能。比如空中飞翔的飞机，具有动能和重力势能。 ②一个物体可以不具有机械能。比如静止在水平地面上的石头。 二、机械能的转化 （1）动能与重力势能转化 ①物体下降：重力势能→动能（速度变大、高度变小）。 ②物体上升：动能→重力势能（速度变小、高度变大）。 （2）动能与弹性势能转化 ①弹簧被压缩：动能 → 弹性势能 (动能减少，形变增大) ②弹簧被弹开：弹性势能 → 动能 (形变恢复，速度增加) （3）动能和势能可以相互转化 转化规律：此增彼减（在转化过程中，一种能量减少，另一种能量必然增加。） 三、机械能守恒 （1）核心定义：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，即机械能是守恒的。 （2）成立条件：只有动能和势能的相互转化，没有机械能与其他形式能的相互转化。 即：忽略摩擦与空气阻力造成的能量损失，机械能守恒是一种理想化的物理模型。 四、水能和风能的利用 （1）水能的利用——水力发电 能量转化路径：高处水的重力势能→ 水流的动能→ 发电机的机械能→电能 （2）风能的利用——风力发电 能量转化路径：流动空气的动能→ 风车叶片的机械能→ 发电机的机械能→电能 （3）核心本质 　　水能和风能本质上都属于自然界的机械能，具有清洁无污染、可循环再生的显著特点，是未来能源发展的重要方向。 全章核心易错点 1. 做功的判断条件 必须同时满足：作用在物体上的力+力的方向上移动的距离。 典型反例：力与距离垂直时，该力不做功。 2. 功与功率的物理意义 •功 (W)：表示物体做功的多少，是过程量。 •功率 (P)：表示物体做功的快慢，与时间长短有关。 3. 动能与势能的影响因素 •动能：取决于物体的质量 (m)和速度 (v)。 •重力势能：取决于物体的质量 (m)和高度 (h)。 •弹性势能：取决于物体的弹性形变程度。 4. 机械能守恒的严格条件 •系统内只有动能和势能之间的相互转化。 •不存在摩擦、空气阻力等造成的额外能量损耗。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十一章 功和机械能（知识清单） 思维导图 第1节　功 一、力学中的功 （1）功的定义：一个力作用在物体上，使物体在这个力的方向上移动一段距离，物理学中就说这个力对物体　　　。 （2）做功的两个必要因素（缺一不可） ①作用在物体上的　 (F)。 ②物体在　　　　　移动的　　 (s)。 （3）不做功的三种典型情况： ①有力无距离：用力推石头未推动、提着物体静止不动。 ②有距离无力：物体因惯性滑动（如踢出的足球飞行），脚不再做功。 ③力与距离垂直：提着物体水平行走、水平匀速运动的物体重力不做功。 （4）对做功的两种表述 ①力的方向与物体移动方向一致，称为力对物体做功； ②力的方向与物体运动方向相反，可以称为克服某个力做功。 二、力学中的功 （1）功的表达式：力学中，功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。用 F 表示力，s 表示在力的方向上移动的距离，W 表示功，则功的表达式为 W = Fs （2）单位：功的单位是牛•米(N·m)；也叫做　　，简称　　，符号是　。 （3）物理意义： 1牛的力使物体在力的方向上移动1米所做的功，即为　　。即：1 J = 1 N·m （4）对公式W=Fs的理解： ①同时性：力与移动距离同时发生。 ②同向性：F与s方向一致。 ③同体性：F与s对应同一物体。 三、功的计算 （1）公式应用及变形： （2）应用公式W=Fs计算功时的注意事项： ①力的大小、方向变化时，需分过程计算； ②计算时单位必须统一为国际单位； ③做功多少只与F、s有关，与质量、速度、运动状态无关。 第2节 功率 一、比较做功快慢的方法 ①做功相同，比时间：时间越短，做功　　。 ②时间相同，比做功：做功越多，做功　　。 ③功和时间都不同：比较　　　　　　　　　。 二、功率 （1）定义：功与做功所用时间之比叫作功率。 （2）物理意义：表示　　　　　　的物理量，功率　　，做功　　。 （3）表达式： （4）单位： ①国际单位：焦/秒，符号　　，叫做　　 ，符号　。 ②常用单位：千瓦(kW)、兆瓦(MW)。 ③换算：1kW=　　W，1MW=　　W （5）常见功率参考： · 人举鸡蛋：约 1W · 人骑车：约 70W · 小轿车：10kW~100kW · 复兴号：约 10000kW 三、功率计算 （1）根据功率的表达式，可以通过计算比较不同物体做功的快慢。 （2）功率的公式推导： 1. 推导：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，功率的大小等于力与速度的　　。 P =Fv 2.对P =Fv的理解： ①适用条件：物体做　　　　　运动，F与v同一条直线在上。 ②比例关系： · P一定：F与v成　　（汽车爬坡降速增力）。 · v一定：F与P成　　。 · F一定：v与P成　　。 四、测量上楼功率 （1）原理： （2）测量工具：体重计、米尺、秒表 （3）测量量：质量m、台阶总高度h、时间t 第3节 动能和势能 一、能量 （1）定义： 物体能够对外做功，表示这个物体具有　　。“能量”简称“　”，用符号“　”表示。 （2）单位：焦耳，简称“焦”，用符号“　”表示。 （3）能量大小的比较：一个物体能够做的功越　，表示这个物体的能量就越　。 （4）能与功的区别与联系 ①功是　　　，描述做功过程。 ②能是　　　，描述做功本领。 ③有能的物体　　正在做功，正在做功的物体　　有能（填：一定或不一定）。 二、动能 （1）定义：物体　　　　　而具有的能。一切运动物体都有动能。 （2）实验：物体的动能跟哪些因素有关 【实验方案】 　　如图所示，实验中通过换用不同质量的钢球改变质量；让同一钢球从不同高度处释放下来改受速度。（控制变量法） 　　钢球动能的大小由木块被推动的距离来反映，木块被推动得越远，说明钢球的动能越大。（转换法） 【实验过程】 ①让同一个钢球从斜面的不同高度处由静止开始释放，推动木块移动，比较两次木块被推动距离的远近。 ②换用质量不同的钢球，从斜面的相同高度处由静止开始释放，比较两次木块被推动距离的远近。 【实验结论】 物体动能的大小跟　　、　　有关。 质量相同的物体，运动的速度　　，它的动能　　； 运动速度相同的物体，质量　　，它的动能也　　。 三、势能 （1）重力势能： 1. 定义：物体由于受到重力并处　　　　　　而具有的能。这是能量存在的一种重要形式。 2. 影响因素 ①质量相同：高度　　，重力势能　　。 ②高度相同：质量　　，重力势能　　。 （2）弹性势能： 1. 定义：物体由于　　　　　　而具有的能量，是势能家族中与形变紧密相关的一种形式。 2. 影响因素 ①弹性形变程度　　，弹性势能　　； ②与材料弹性有关。 （3）势能：重力势能和弹性势能是常见的两种势能。 1. 动能和势能的比较 2. 动能和势能的相对性 ①物体所处的高度也具有相对性，所以物体所具有的重力势能也具有相对性。 ②物体的运动速度大小与选取的参照物有关，即速度大小具有相对性，那么动能的大小也具有相时性，对于不同的参照物来说，同一物体其动能也可能不同。 第4节 机械能及其转化 一、机械能 （1）定义：在物理学中，把动能、重力势能和弹性势能统称为　　　。 （2）能量关系：物体具有机械能的总量　　动能、势能的能量之和。即： 机械能 = 动能 + 势能（重力势能 + 弹性势能） （3）特点： ①一个物体可以同时具有多种机械能。比如空中飞翔的飞机，具有动能和重力势能。 ②一个物体可以不具有机械能。比如静止在水平地面上的石头。 二、机械能的转化 （1）动能与重力势能转化 ①物体下降：重力势能→动能（速度变大、高度变小）。 ②物体上升：动能→重力势能（速度变小、高度变大）。 （2）动能与弹性势能转化 ①弹簧被压缩：动能 → 弹性势能 (动能减少，形变增大) ②弹簧被弹开：弹性势能 → 动能 (形变恢复，速度增加) （3）动能和势能可以相互转化 转化规律：此增彼减（在转化过程中，一种能量　　，另一种能量必然　　。） 三、机械能守恒 （1）核心定义：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　　不变，即　　　　　　　　的。 （2）成立条件：只有动能和势能的相互转化，没有机械能与其他形式能的相互转化。 即：忽略摩擦与空气阻力造成的能量损失，机械能守恒是一种理想化的物理模型。 四、水能和风能的利用 （1）水能的利用——水力发电 能量转化路径：高处水的重力势能→ 水流的动能→ 发电机的机械能→电能 （2）风能的利用——风力发电 能量转化路径：流动空气的动能→ 风车叶片的机械能→ 发电机的机械能→电能 （3）核心本质 　　水能和风能本质上都属于自然界的　　　，具有清洁无污染、可循环再生的显著特点，是未来能源发展的重要方向。 全章核心易错点 1. 做功的判断条件 必须同时满足：作用在物体上的　+　　　　　　　　　　。 典型反例：力与距离垂直时，该力不做功。 2. 功与功率的物理意义 •功 (W)：表示物体做功的多少，是过程量。 •功率 (P)：表示物体做功的快慢，与时间长短有关。 3. 动能与势能的影响因素 •动能：取决于物体的质量 (m)和速度 (v)。 •重力势能：取决于物体的质量 (m)和高度 (h)。 •弹性势能：取决于物体的弹性形变程度。 4. 机械能守恒的严格条件 •系统内只有动能和势能之间的相互转化。 •不存在摩擦、空气阻力等造成的额外能量损耗。 学科网（北京）股份有限公司 $