第十一章 功和机械能（图文版知识清单）物理新教材人教版八年级下册

功-知识清单 一、力学中的功 1.功的概念：如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了 段距离，就说这个力对物体做了功。 做功的两个必要因素 作用在物体上的力 2.做功的两个必要因素：力学里的做功，包含两个必要因素： 十 一是作用在物体上的力；二是物体在这个力的方向上移动了距离。 物体在这个力的方向上 移动了距离 力对物体不做功的三种情况 (1)有力无距离 (劳而无功】 有力作用在物体上，但物体没动，即物体没 物体没动 有通过距离。例如，人用力推车没有推动。 5=0 (2)有距离无力（不劳无功】 运动方向上 物体因为惯性通过一段距离，在运动方向上 没有力对物体做功 没有力对物体做功（离开力说功是无意义的）。 S 例如，冰壶在光滑的冰面上滑行。 (3)力与运动距离的方向垂直（垂直无功） 力的方向与运动 物体受到了力的作用，也通过了距离，但通过 距离的方向垂直 的距离与力的方向垂直，物体在力的方向上没 有通过距离，这个力对物体没有做功（力的作 用没有成效)。例如，提着滑板在水平路面前进。 【特别提醒】 ★ 做功，需要同时具备“力”和“在力的方向上移动了距离”这两个因素。 只有“力”而没有“距离”，或只有“距离”而没有“力”，或“力与距离方向垂直”，都不做功。 做功的关键看力在物体运动方向上是否有成效。 功的计算-知识清单 功的计算 1 功及其计算公式： 公式： (1)功：力学中，功等于力与物体在力的方向上移动 W=Fs 的距离的乘积。计算公式：功=力×距离W=FS; F-力(N) F表示力，S表示沿力的方向移动的距离，W表示功。 5一沿力的方向移动的距离 (m) W-功（J) (2)功的单位：在国际单位制中，力的单位是N,距离 的单位是m,则功的单位是Nm,它有一个专门的名 单位： 称叫做焦耳，简称焦，符号是J,1J=1Nm。 1J=1N.m 2 m 把1个鸡蛋举高2m,做的功大约是1J。 2 公式W=Fs的应用： (1)公式变形：由功的计算公式W=Fs可知，已知三个物理量中 公式变形： 的任意两个，可求第三个。 F-W S= W ①求作用在物体上的力：F=Ws；②求在力的方向上移动的距离：s=WF。 F (2)F与s具有同时性：即在受力的同时移动了距离，移动距离的同时受了力。 公式W=Fs中的F是使物体沿力F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。 (3)F与s具有同向性：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。 (4)F与s具有同体性：即F与s对应同一个研究对象。 同一物体 3关于克服阻力做功： 公式： 物体在力的作用下发生运动，如果运动的方向与一个力（阻力）的方向相反， 我们就物体克服这个力做功。例如，在水平面上推动物体前进时，要克服 W=Gh 摩擦力做功；提高物体时要克服重力做功；人在爬楼梯时，要克服自己的重力 做功，计算做功的大小时，应该用人的重力G乘以楼梯的空直高度h, h G一人的重力(N) h一楼梯的竖直高度(m) 即W=Gh。 W-功（J) 功率-知识清单 自 比较做功快慢的方法 (1)做功相同，时间少，做功快 1.事例分析： 起重机 (1)如图所示，人与起重机做功相同， 时间少 起重机所用时间少，所以做功快。 做功快 (2)如图所示，人与起重机，做功 (2)时间相同，做功多，做功快 时间相同，起重机做功多，所以 起重机做功快。 起重机 做功多 做功快 2.总结：比较做功快慢的方法： (1)时间相同，比较物体做功的多少，做功多的做功快。 (2）做功相同，比较做功的时间，时间短的做功快。 (3)功与时间都不相同，用“功/时间”可以比较做功的快慢。该比值越大，做功越快。 二 功率 2.功率的推导公式： 1.功率： (1)推导：如果力F作用在物体上，物体沿力的方向以速度做匀速直线运动， (1)物理意义：表示物体做功的快慢。 则力F的功率：P='=至=Fv。F表示物体受的力，V表示物体的运动速度。 (2)功率的定义：功与完成这些功所用 即拉力做功的功率等于力与物体速度的乘积。适用条件：物体做匀速 时间之比叫做功率。 直线运动，F与v在同一条直线上。 (3)公式：功率=功/时间，符号表示： p兴 F 7777777777777 (4)单位：①国际单位—焦/秒，叫做瓦特， (2)应用P=Fv应注意：①力F和物体运动速度v方向一致；⑦计算时，F的单位是N, 符号W,1W=1J/s; v的单位是m/S,这样算出的功率单位才是W；③在解题时，若已知作用力 ②常用单位—千瓦(kW), F和物体运动的速度v,则用P=Fv来求功率更方便，若F和v未知，则需要 1kW=10W。 先推导再应用。 ☆ 【特别提醒】 (3)公式P=「v的实际应用：①汽车上坡时，司机经常用换挡的方法减小速度。因为 机车发动机的最大功率是一定的。由P=FV可知，奉引力的大小和运动速度 公式P=Fv适用条件： 成反比。汽车上坡时，需要增大牵引力，所以就要减小速度；②同样一辆 物体做匀速直线运动， 机动车，在满载时的行皲速度一般比空载时小得多。因为大货车在满载时， F与v在同一条直线上。 需要增大牵引力，所以就要减小速度。 3.功和功率的比较： 项目 功 功率 概念 力与物体在力的方向上移动的距离乘积 功与做功所用时间之比 物理意义 表示物体做功的多少 表示物体做功的快慢 符号 W P 计算公式 W=Fs P=W t 决定因素 力F、物体在力方向上移动的距离s 功W、做功所用时间t 单位 焦耳(J) 瓦特(W) 联系 W=Pt 动能和势能-知识清单 能量 ①.能做功的物体具有能量： (1)现象探究：流动的水对水车做了功；飞行的子弹对苹果做了功； 拉开的弓对箭做了功。 【探究归钠】上逑实例的共同特点是物体对外做了功。 (2)能量：物体能够对外做功，我们说这个物体具有能量，简称能。 流动的水 飞行的子弹 拉开的弓 (3)能量的单位：能的单位与功的单位相同，是焦耳(J)。 对水车做功 对苹果做功 对箭做功 2。对能量的理解：能量是表示物体做功本领的物理量。物体做功过程实质上是 能量 能量转化 做功 能量转化或转移的过程，物体能够做功越多，表示这个物体所具有的能量越大。 或转移 二、动能 ①。动能：物体由于运动而具有的能量，叫做动能。一切运动的物体都具有动能。 例如，空中飞行的飞机、地上行踉的汽车，河水的流动等。 空中飞行 地上行驶 河水的 的飞机 钠汽车 流动 ②.。实验：探究物体的动能跟哪些因素有关： 【猜想与假设】 【设计并进行实验】 (1)动能是由于物体运动而具有的能，子弹 (1)实验方法：①转换法：通过被撞物体运动的距赛来辰映动能的大小； 飞行的速度大，对物体的杀伤力大 ②控制变量法：在探究动能大小可能与物体运动速度、物体的质量有关时， (做功多)，因此动能可能与物体的运 每次实验这两个变量只能变化一个。 动速度有关。 (2) SZ, 探究动能大小与速度的关系 (2)锤子击碑物体时，锤头的质量越大，破 坏力越强（做功越多），因此动能的大小 探究动能大小与质量的关系 ○2m 可能与物体的质量有关。 2 ● ☆ 【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，运动速度越大， 它的动能越大； 【粉别提服】 运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越大。 动能大小与速度、质量 都有关系！ 【交流与讨论】 ()使钢球获得动能的方法：将钢球由斜面某一高度静止释放（重力势能转化为动能）。 同高不同质量 ②)将质量不同的钢球放在斜面上同一高度处静止程放的目的： S甲 ○22 控制钢球达到斜面底端时具有祠同的初速度（钢球的速度与质量无关）。 2h ③)将质量相同的钢球由斜面上不同位置静止罪放的目的： 改姿钢球达到斜面底端时的初速度。 同质量不同位置 (④实验改进：①若木块质量较大，为确保实验现象较明显，可增大钢球滚下的高度： ⑦不用木块的实验改进：在聚上铺一条毛巾，用钢球在毛巾表面滚动 2h 的距禀来辰映动能的大小。 (⑤实验结论的应用：生活中超载、超速问题（超速：速度大，超载：质量大； 不用木块时：在褒上铺毛巾 使车辆的动能大，危险性大)。 用拥球在毛巾表面滚动的距寓 来辰映动能的大小。 动能和势能-知识清单 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。 2 决定重力势能大小的因素： 【设计并进行实验】 (1)探究重力势能大小与质量的关系：如图所示，让 【猜想与假设】 质量不同的小球A、B、C分别从同一高度由静止 (1)重力势能是由于物体处在一定高度而具有的能，所以 开始下落，观察小球陷入花泥的深度。 重力势能可能与物体的位置高度有关。 (2)位置高度相同的足球和铝球下落到地面，铝球对地面 做的功比足球大得多，推测重力势能可能与物体的质 量有关。 (2)探究重力势能的大小与高度的关系：让质量相等的小球 A、D、E分别从不同的高度由静止下落，观察小球陷入 花泥的深度。 3 【实验结论】 物体重力势能的大小跟高度、质量有关，物体的质量越大， 位置越高，它具有的重力势能就越大。 3 弹性势能： 弹性形变程度增大 (1)发生弹性形变的物体具有能量。这种形式能量的产生是由于 发生弹性形变的物体在恢夏形变时可以做功，故具有能量。 (2）)影响弹性势能大小的因素一影响弹性势能大小的因素是物体 00000 000000 本身的材料和弹性形变的程度。在材料相同时，物体的弹性形变 越大，它具有的弹性势能就越大。 4 势能：重力势能和弹性势能统称为势能。 5 动能和势能的异同： 势能 异同点 动能 重力势能 弹性势能 物体由于受到重力并处在 物体由于发生弹性形变 形成原因 物体由于运动而具有的能 一定高度所具有的能 而具有的能 不同点 一切被举高的物体都具有 一切发生弹性形变的物体 特点 一切运动的物体都具有动能 重力势能 都具有弹性势能 决定因素 质量和速度 质量和高度 弹性形变程度 相同点 都是能量的一种具体形式，都具有做功的本领 机械能及其转化 -知识清单 一、 机械能及其转化 1.机械能： 动能 (因运动而具有】 (1)事例分析：分析高空运动的物体所具有的能量。倒如，飞行中的飞机因为它在运动而具有动能， 又因为它处于高空而具有重力势能，一个物体可以厥有动能，又有势能，把这两种能量加在 一起，就是它的机械能。 重力势能 (因处于高空而具有) (2)定义：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。 2.动能和势能的转化： ①单摆实验：单摆在搜动过程中，动能和重力势能可以相互转化。 运动过程 高度 重力势能 速度 动能 能的转化 A→B 降低 减小 变大 增大 重力势能转化为动能 B→C 升高 增大 变小 减小 动能转化为重力势能 C→B 降低 减小 变大 增大 重力势能转化为动能 B→A 升高 增大 变小 减小 动能转化为重力势能 ②漆摆实验：漆摆在摆动过程中，动能和重力势能可以相互转化。 远动过程 高度 重力势能 速度 动能 能的转化 下降 降低 减小 变大 增大 重力势能转化为动能 上升 升高 增大 变小 减小 动能转化为重力势能 ⑧小球“砸”弹簧实验： 动能和弹性势能在一定条件下可以相互转化。 研究的过程 球的速度 球的动能 弹鹱的形变程度 弹羹的弹性势能 能的转化 木球压溯弹蜀 逐渐减小直至为零 逐渐减小重至为零 由小变大 逐渐增大 动能转化为弹性势能 弹蘰把木球弹因 由零逐渐增大 由零逐渐增大 由大变小 逐渐减小重至为零弹性势能转化为动能 00000 (3)归纳结论：动能和势能可以相互转化。动能和重力势能可以相互转化，动能和弹性势能可以相互转化。 【特别摁服】 ①动能和势能的相互转化过程中，心定有动能和势能各自的变化，而且一定是此增彼减： 动能和势能相互转化时， ②动能的增减变化要以速度的变化来判断；重力势能的增减变化要以物体高地面高度的变化来判断； 一定是此增假减， 弹性势能的增减要根据弹性形变大小的变化来判断。 但机械能的总和可能不变， 也可能减小。 3.机械能守恒： (1)机械能守恒：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。 常见文字描述 或者说，机械能是守恒的。 “光滑的表面” (2)机械能守恒的条件：只有动能和势能的相互转化，而没有机械能与其他形式的能的相互转化 √“不计空气阻力' (即忽略摩擦力造成的能量损失，机械能守恒也是一种理想化的物理糠型)。在物理学中常常出现 √“不计摩攘” “光滑的表面”、“不计空气阻力”、“不计摩擦”等文字描述，表示没有摩擦阻力，机械能是守恒的 表示机械能守恒 (3)用机械能守恒及其转化解释现象 ①用绳子把一个铁锁悬挂起来。把铁锁拿近自己的身子，稳定后松手，头不要动。铁锁向前摆去又摆回来。 但是装锁摆回时不会碰到积的鼻子。因因是：铁锁下降的过程是重力势能转化为动能，上升的过程是动能 转化为重力势能。在上开和下辟的过程中，铁锁和空气之间存在摩撩，克服摩搬做功，一部分机械能转化 为内能，机械能不守恒（减小），也就是重力势能的最大值越来越小，所以摆动的高度会越来越低，不会 达到鼻尖的。 (②分析人造地球卫星的机械能转化：许多人造地球卫星沿桐圈轨道缆地球运行。商地球最近的一点叫近地点。 最远的一点叫远地点。卫星在大气层外运行，不受空气阻力，只有动能和势能的转化，因此机械能守恒 卫星在远地点时势能最大，当它从远地点向近地点运动时，势能减小，动能增大，速度也增大。 当卫星从近地点向远地点运动时，它的动能减小，势能增大，速度也减小。 近地点 话地点