八年级下 物理 第十一章 功和机械能

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第十一章 功和机械能
第1节 功
1.功:也叫机械功,功是表示力在空间上的累积的物理量,用字母W表示。如
果一个物体受到力的作用,并在这个力的方向上移动了一段距离,我们就说这个
力对物体做了功。

2.做功的两个因素:(1)有力作用在物体上。(2)物体沿着这个力的方向移动
了距离。

3.力F与距离s的几个注意:(1)F与s方向要相同(2)F的作用与s必须在同
一段时间内(3)F与s必须对应同一物体

4.功的计算:功等于力与物体在这个力的方向上移动距离的乘积。当力F与移动
的距离s在同一方向时FsW。功的单位是焦耳,简称焦,符号是J。

拉力做功:FsW;重力做功:GhW;某力或某物克服摩擦力做功:fsW
1焦耳的含义:用1牛顿的力将任意物体沿着这个力的方向移动1米所做的功为
1焦耳。mNmNJ1111。

5.不做功的三种情况:
(1)有力无距(0,0sF):力作用于物体,但是物体没有移动距离。例如
人推箱子没有推动、搬石头没有搬起,则人没有对箱子和石头做功。
(2)有距无力(0,0Fs):物体移动了距离,但是在物体运动的方向上没
有力的作用。例如被人扔出的篮球,离手后人就不再对球做功。
(3)力距垂直(s,0,0FsF):物体上有力的作用,也移动了距离,但是
力的方向与移动的距离的方向互相垂直。例如人提着重物在水平路面上向前走,
人背着书包在水平路面上向前走。

第2节 功率
1.功率:用来表示单位时间内做的功的多少,是表示物体做功快慢的物理量,用
字母P来表示。
功率只表示做功快慢,不能用功率的数值来比较做功的多少和做功时间长短。

2.功率的计算:
(1)tWP 功率等于功与做功所用时间之比。
(2)FvP 适用于当物体在力F的作用下以速度v做匀速直线运动的情况。
(3)PtW 知道功率与做功时间,可以用来计算功。
功率的单位是瓦特,简称瓦,符号是W。
常用单位:瓦(W),千瓦(kW),换算关系:1kW=1000W
1瓦特的含义:若某个力每秒钟做的功为1焦耳,那么这个物体的功率为1瓦特。
第3节 机械能及其转化
1.能量:能量,简称能,是表征物理系统做工能力的物理量,如果一个物体具有
对外做功的能力,那么我们就说这个物体具有能量。一个物体能够做功越多,表
示这个物体能量越大。能量有多种形式,常见的有机械能、电能、化学能、光能、
核能等,不同形式的能量之间可以通过一些方式相互转化,比如点灯可以将电能
转化为光能和热能,电动机可以将电能转化为机械能。

3.功和能的关系:功是能量转化的度量。不同形式的能之间可以通过做功的形式
相互转化,做功的过程就是能量转化的过程,做功的多少决定了能量转化的多少。

4.机械能:动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。
(1)动能:物体因为运动而具有的能量,用符号kE表示。物体的质量m和速度

v
决定力了动能的大小,其计算公式为:221mvEk。由公式可知:物体质量越

大,动能越大,速度越大,动能越大,但是速度的变化对物体动能的影响更明显。
(2)重力势能:物体由于受到重力并处在一定高度时而具有的能量,用符号pE
表示。物体的质量m和所处的高度h决定了重力势能的大小,其计算公式为:
mghEp
。物体质量越大,重力势能越大,所处高度越高,重力势能越大。

(3)弹性势能:物体因为发生弹性形变而具有的能量,用符号pE表示。劲度系
数k和形变量x决定了弹性势能的大小,其计算公式为221kxEp。
5.机械能及其转化
一个物体可以既具有动能又具有势能,有些时候,动能和势能之间会相互转化。

重力势能 动能 弹性势能
过程①:重力势能转化为动能,物体高度减小,速度增加。
过程②:动能转化为弹性势能,物体速度减小,弹性形变增加。
过程③:弹性势能转化为动能,物体弹性形变减小,速度增加。
过程④:动能转化为重力势能,物体速度减小,高度增加。
转化过程中两种能此增彼减,一种能的减小量为另一种能的增加量。
注意:重力势能与弹性势能之间无直接转化,必须要以动能作为过渡。

6.机械能守恒
如果一个物体或一个系统中,只有动能和势能之间的相互转化,尽管动能和势能
的大小会变化,但机械能的总和不会变,也就是说机械能是守恒的,若转化过程
中伴有其他形式的能量转化,则机械能不守恒。现实生活中因为物体之间的摩擦
和空气阻力的存在,机械能守恒是无法做到的,机械能守恒只存在于理想条件下。