物理学中的功和能量

九上物理能量与做功知识点

1、做功

物理学中规定：作用在物体上的力，使物体在力的方向上通过了一段距离，就说这个力对物体做了机械功（简称“做功”）

2、做功的两个必要的因素：

（1）作用在物体上的力；

（2）物体在力的方向上通过的距离。

3、功的计算方法：

定义：力对物体做的功，等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。

公式：功=力×距离，即 W＝F·ｓ

单位：在国际单位制中，功W的单位：牛·米（N·m）或焦耳（J）

1J的物理意义：1 N的力，使物体力的方向上通过1m的距离所做的功为1J。

即：1J＝1N×1m＝1 N·m

注意：在运算过程中，力F的单位：牛（N）；距离ｓ的单位：米（m）；

4、机械功原理

（1）使用机械只能省力或省距离，但不能省功。

（2）机械功原理是机械的重要定律，是能量守恒在机械中的体

现。

5、功率

（1）功率概念：物理学中，把单位时间里做的功叫做功率。

（2）功率的物理意义：功率是表示做功快慢的物理量。

（3）功率计算公式：功率=功/时间

符号表达式：P=W/ t推导式p=Fv（F单位是N，V单位是m/s）

（4）功率的单位：在国际单位制中，功的单位是焦耳，时间的单位是秒，功率的单位是焦耳/秒，它有一个专门名称叫瓦特，简称瓦，符号是W，这个单位是为了纪念英国物理学家瓦特而用他的名字命名的。1W= 1 J / s

6、机械效率

（1）机械效率的定义：有用功与总功的比。

（2）公式：

（3）有用功（W有用）：克服物体的重力所做的功 W=Gh。

（4）额外功（W额外）：克服机械自身的重力和摩擦力所做的功。

（5）总功（W总）：动力对机械所做的功W=FS。

（6）总功等于用功和额外功的总和，即W总=W有用+W额外。

7、“能量”的概念：物体具有做功的本领，就说物体具有能。

总结：在物理学中，能量和做功有密切的联系，能量反映了物体做功的本领。一个物体能做的功越多，这个物体的能量就越大。

高中物理：如何正确地理解功和能及两者之间的关系

一. 功和能是两个不同的物理量

功和能是两个联系密切的物理量，但功和能又有着本质的区别。功是力在位移上的累积效果，力与力在位移方向上发生一段位移是做功的两个必要因素。功是反映物体在相互作用过程中能量变化多少的物理量，与具体的能量变化过程相联系，是一个过程量。能是用来反映物体具有做功本领的物理量，一个物体能够对外做功，这个物体就具有能。如运动的物体具有动能，被举高的物体具有重力势能，发生形变的弹簧具有弹性势能。物体处于一定的状态就对应一定的能量，是一个状态量。因此，功反映能量变化的多少，而不反映能量的多少。

二. 做功的过程就是能量转化的过程

不同形式能之间的转化只有通过做功才能实现。做功的过程必然伴随着能量转化的过程，能量转化的过程中必然存在做功的过程，这两个过程形影相随、不可分离。不存在有能量转化却没有做功的过程。同样，也不存在有做功却没有能量转化的过程。如：举重运动员把重物举起来对重物做了功，重物的重力势能增加，同时运动员消耗了体内的化学能。被压缩的弹簧放开时把一个小球弹出去对小球做了功，小球的动能增加，同时，弹簧的弹性势能减少。列车在机车的牵引下加速运动，机车对列车做了功，列车的机械能增加，同时，机车的热机消耗了内能。起重机提升重物，起重机对重物做了功，重物的机械能增加，同时，起重机的电动机消耗了电能。可见，做功和能量转化是一个过程，所以做功的过程就是能量转化的过程。

例1. 一质量分布均匀的不可伸长的绳索重为G，A、B两端固定在水平的天花板上，如图1所示，今在绳索的最低点C施加一竖直向下的力将绳绷直。在此过程中绳索A、B的重心位置将：

A. 逐渐升高

B. 逐渐降低

C. 先降低后升高

D. 始终不变

能量与功的关系

能量和功是物理学中的重要概念，它们之间有着密切的关系。能量是指物体或系统具有的做功的能力，是物体所拥有的因运动、位置或形态而产生的一种物理量。而功则是由外力对物体做功所引起的物理量变化。本文将探讨能量与功的关系，解释它们之间的联系以及如何互相转换。

一、能量的基本概念

能量是物理系统所具有的执行工作的能力或物体所具有的运动、形状或位置变化的因素。根据能量形式的不同，能量可分为多种类型，如动能、势能、热能等。动能是物体由于运动而具有的能量，而势能则是物体由于位置或形态而具有的能量。在能量转化过程中，能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总能量守恒。

二、功的定义和计算

功是由外力对物体做的力和位移的乘积，用来描述外力对物体产生的影响。根据物体所受的力的性质不同，功可以是正功也可以是负功。当力和位移的方向相同时，称为正功，表示外力对物体做正向的功。当力和位移的方向相反时，称为负功，表示外力对物体做反向的功。功的单位是焦耳（J），1焦耳等于1牛顿乘以1米。

三、能量与功的关系

能量与功之间有着紧密的联系，它们可以互相转化。在物体运动的过程中，外力对物体做功，使物体的动能增加，这就是能量的转化过程。而物体所做的功也可以转化为物体的势能。例如，一个物体被抬高到一定高度时，其势能增加，这是因为外力对物体做了功，将一部分能量转化为势能。同样的，当一个物体从高处下落时，它的势能将转化为动能，外力对物体做的功使得物体的动能增加。

在能量与功的转化过程中，总能量守恒定律适用。即使能量在不同形式之间转化，总能量的大小不变。这意味着做功所得到的能量加上其他形式的能量之和始终保持恒定。这一定律在自然界中得到广泛应用，也是能量与功之间密切关系的基础。

四、能量与功的实际应用

能量与功的关系在现实生活和工程领域中有着广泛的应用。例如，在汽车工程中，我们常常研究发动机的功率与能量的转化效率，以提高汽车的燃油经济性。在房屋设计中，我们要考虑如何利用势能和动能来实现能源的高效利用，以减少能源消耗和环境污染。

什么是功和能量？

功和能量是物理学中描述物体能量转移和储存的两个重要概念。它们在力学、热学和电磁学等领域中有广泛的应用。以下是对功和能量的详细解释和应用指导：

功的概念：

功是力对物体作用时所做的功。它是力与物体位移的乘积。功可以用公式W = F·s·cosθ来计算，其中W表示功，F表示力，s表示位移，θ表示力和位移之间的夹角。功的单位是焦耳（J）。

功的解释：

功可以通过以下几个方面来解释：

1. 力的作用效果：功描述了力对物体的作用效果。当力作用于物体时，力在物体上所做的功将导致物体的能量发生变化。正功表示能量的增加，负功表示能量的减少。

2. 能量的转移：力对物体作用时所做的功将能量从一个物体转移到另一个物体或储存在物体内。通过对功的计算和分析，可以了解能量在物体间的转移和转化过程。

3. 功的方向：功是一个矢量量，它的方向与力和位移之间的夹角有关。如果力和位移方向相同，功为正；如果力和位移方向相反，功为负；如果力和位移垂直，功为零。

能量的概念：

能量是物体或系统储存的能力，它是做功能力的量度。能量可以存在于不同的形式，如机械能、热能、化学能和电能等。能量的单位也是焦耳（J）。

能量的解释：

能量可以通过以下几个方面来解释：

1. 动能和势能：动能和势能是能量的两个重要形式。动能是物体由于其运动而具有的能量，它与物体的质量和速度有关；势能是物体由于其位置或状态而具有的能量，它与物体的位置和外力有关。

2. 能量守恒定律：能量守恒定律是物理学中的基本原理之一。能量守恒定律指出，在一个封闭系统中，能量总量保持不变，只能从一种形式转化为另一种形式，而不能被创建或销毁。

3. 能量的转化和传递：能量可以在物体间转化和传递。例如，当物体受到力的作用时，力所做的功将能量从一个物体转移到另一个物体；当物体发生碰撞时，动能可以转化为其他形式的能量，如热能或声能。

功和能量的应用：

功和能量在物理学的各个领域中都有广泛的应用。以下是一些应用功和能量的情况：