第十一章——功和机械能(初二)

自己总结的第十一章——功和机械能知识，包括：第1节功；第2节功率；第3节动能和势能；第4节机械能及其转化。

第十一章——功和机械能

• 第1节 功
  • 知识1 功
    • 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。
    • 做功的两个必要因素
      • 缺一不可
      • 作用在物体上的力
      • 物体在力的方向上通过的距离
    • 力不做功的三种情况
      • 有距离无力
        • 足球离开脚后在水平面上滚动了一段距离，人对足球没有做功
      • 有力无距离
        • 两名同学没有搬起石头，所以对石头没有做功
      • 力与距离垂直
        • 提着水桶水平移动一段距离，竖直提水桶的力不做功
      • 简记
        • 不劳无功
        • 劳而无功
        • 垂直无功
  • 知识2 功的计算
    • 先确定做功的力，再找力的方向上移动的距离
    • 规定
      • 功的大小等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积
    • 公式
      • W＝Fs
        • 导出式：F＝W／s，s＝W／F．
    • 单位
      • 国际单位制中，功的单位为焦耳，简称：焦，符号：J。1J＝1N·m
      • 意义
        • 1N的力使物体在力的方向上，通过1m的距离是所做的功为1N
    • 说明
      • 在运用公式W＝Fs计算功时，应注意以下三个问题
        • 单位要统一：F→N，s→m，W→J
        • 搞清公式中两个物理量的含义：F代表作用在物体上的力，s代表在力F的方向上移动的距离
        • 做功的多少只由F与s的乘积决定，跟物体是做匀速直线运动还是做变速运动无关
          • 求变力做功时，要分段计算，再求和
    • 常见值
      • 将两个鸡蛋举高1m，做功大约为1J
      • 体重为500N的中学生从一楼走到二楼，做功约为1500J
• 第2节 功率
  • 知识1 功率
    • 定义
      • 功与做功所用时间之比叫功率，它在数值上等于单位时间内所做的功
        • 表示做功快慢的物理量
    • 公式
      • t一致比W，W一致比t(控制变量法)
      • P＝W/t。W表示功，t表示做功所用的时间
      • 变形公式：W＝Pt，t＝W/P
    • 单位
      • 在国际单位制中，功率的单位是焦耳每秒（J／s），它有一个专门名称叫瓦特，简称瓦（W）。在工程技术上还常用千瓦（kW）、兆瓦（MW）作为功率的单位
      • 1kW＝1000 W，1 MW＝10^6W
  • 知识2 计算功率的另一个公式
    • 公式
      • P＝Fv
    • 当物体在动力F作用下，以速度v沿力F方向做匀速直线运动时，力F做功的功率P＝W/t＝Fvt/t＝Fv
    • 由P＝Fv可知，功率一定时，机器的牵引力和速度成反比
      • 汽车上坡换抵挡
  • 知识3 比较功率大小的三种方法
    • 类似于比较物体运动的快慢
    • 在相同的时间内，做功越多的物体功率越大
    • 在做功相同的条件下，所用时间越短，功率越大
    • ．在做功的多少和所用时间都不相同的情况下，通过P＝W／t计算后进行比较
• 第3节 动能和势能
  • 知识1 能量
    • 定义
      • 物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能
        • 不一定是正在做功，只是说明有做功的本领
    • 单位
      • 焦耳
        • 符号：J
    • 一个物体能够做的功越多，它有的能量就越大
  • 知识2 动能
    • 定义
      • 物体由于运动而具有的能，叫动能
    • 影响动能大小的因素
      • 物体运动的速度和物体的质量
    • 探究物体的动能跟哪些因素有关
      • 实验方法
        • 控制变量法和转换法
          • 分别控制质量和速度不变
          • 把钢球的动能大小转换为木块移动的距离
      • 实验步骤（分别控制质量和速度不变)
        • 让同一个钢球从斜面的不同高度自由滚下，推动木块移动，比较两次木块被推距离的远近
          • 目的是改变钢球的速度，结论中不能出现“高度不同”
        • 换用质量不同的钢球，让它们从斜面的同一高度自由滚下，推动木块移动，比较两次木块被推距离的远近
      • 结论
        • 质量相同的物体，运动速度越大，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
  • 知识3 势能
    • 重力势能和弹性势能是常见的两种势能
    • 重力势能
      • 定义
        • 在地球表面附近，物体由于高度所决定的能，叫做重力势能
      • 影响因素
        • 物体的质量和物体所处的高度。物体的质量一定，高度越大，其重力钢球的速度大小，势能越大；高度一定，物体的质量越大，其重力势能越大
    • 弹性势能
      • 定义
        • 物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能
      • 影响因素
        • 弹性势能的大小与物体的材料、弹性形变的大小有关，同一物体的弹 性形变越大，具有的弹性势能就越大
• 第4节 机械能及其转化
  • 知识1 机械能及其转化
    • 能量转换可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间
    • 机械能
      • 动能、重力势能和弹性势能统称为机械能
      • 机械能＝动能＋势能
    • 动能和势能的相互转化
      • 物体在运动或发生弹性形变的过程中，动能与重力势能、弹性势能之间都可以相互转化
      • 如图所示，以单摆为例，来说明动能和势能转化的过程
  • 知识2 水能和风能的利用
    • 水能转化为其他形式的能：水车、水电站等
    • 风能转化为其他形式的能：风力发电站
  • 知识3 人造地球卫星的机械能转化
• • 离地面低，速度最大，重力势能最小；离地面高，速度最小，动能最小