2024滬科版八年級(jí)物理全一冊(cè) 第十章 功與機(jī)械能 知識(shí)清單（填空版+解析版）

第十章功與機(jī)械能（知識(shí)清單）

思維導(dǎo)圖

。功的兩個(gè)因素：力；物體

。在力的方向上移動(dòng)了距離

Q不做功的三種情況：有力無(wú)距離;

功有距離無(wú)力力與運(yùn)動(dòng)方向垂直

功W=Fs

。功的計(jì)算

單位：焦（J）

定義：物體由于運(yùn)動(dòng)具有的能

動(dòng)能_3：一

影響因素：運(yùn)動(dòng)速度和質(zhì)重

定義：物體受到重力并處

工，在一定高度時(shí)所具有的能

動(dòng)能和勢(shì)能重力勢(shì)能

影響因素：質(zhì)量和高度

功彈性定義：物體發(fā)生彈性形變具有的能

和勢(shì)能

影>'響因素：材料和彈性形變的程度

機(jī)

械

能。物理意義：表示做功快慢的物理量

。定義：功與做功所用時(shí)間之比叫功率

功率

。公式：P=W/t推導(dǎo)公式/"二產(chǎn)丫

。單位：瓦特（W）、千瓦（kW）

機(jī)械能：動(dòng)能+重力勢(shì)能+彈性勢(shì)能

機(jī)械能轉(zhuǎn)化：動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化

及其轉(zhuǎn)化

機(jī)械能守恒：只有動(dòng)能和勢(shì)能相

機(jī)械能互轉(zhuǎn)化，盡管動(dòng)能、勢(shì)能大小會(huì)

變化，但動(dòng)能與勢(shì)能總和不變

及其轉(zhuǎn)化

水能：流動(dòng)的水具有的

水能和風(fēng)機(jī)械能，利用水能發(fā)電

能的利用風(fēng)能：流動(dòng)的空氣具有的

機(jī)械能，可利用風(fēng)能發(fā)電

7

第一節(jié)機(jī)械功

一、機(jī)械功

1.機(jī)械功的概念

(1)問(wèn)題探究：圖甲是把小車向右推動(dòng)了一段距離S,圖乙是把物體提高了一段距離力，圖丙是物體在

重力作用下下落了一段高度鼠觀察圖中所示的幾種情況，找找他們活動(dòng)中的共同點(diǎn)。

【分析】活動(dòng)中的共同點(diǎn)是，物體受到了的作用，并且在力的方向上都移動(dòng)了一段,力的

作用都有了成效。

(2)機(jī)械功的概念：物理學(xué)中把力和物體在力的方向上移動(dòng)距離的叫做機(jī)械功，簡(jiǎn)稱功。

2.做功的兩個(gè)必要因素

(1)現(xiàn)象分析

①如上圖甲、乙、丙所示是力對(duì)物體做功的實(shí)例。甲小車在推力的作用下，向前運(yùn)動(dòng)了一段距離；乙

物體在繩子拉力的作用下升高；丙物體在重力作用下下落了一段高度瓦這些做功實(shí)例的共同點(diǎn)是：物體

受到了力，在力的方向上移動(dòng)了距離。

F

丁人搬而未起戊提著滑板在水平路面上前行

②如圖丁、戊所示是力對(duì)物體沒(méi)有做功的兩個(gè)實(shí)例。這些力不做功的原因：物體受到了力，但是在力

的方向上沒(méi)有移動(dòng)0

(2)歸納結(jié)論

物體做功需滿足兩個(gè)條件：有作用在物體上的:物體在這個(gè)力的移動(dòng)一段距離。

3.力不做功的三種情況

(1)有力無(wú)距離(勞而無(wú)功)：有力作用在物體上，但物體沒(méi)動(dòng)，即物體沒(méi)有通過(guò),力對(duì)物體

沒(méi)有做功(力的作用無(wú)成效)。例如，人用力推車沒(méi)有推動(dòng)。

人用力推車沒(méi)有推動(dòng)冰壺在光滑的冰面上滑行提著滑板在水平路面前進(jìn)

(2)有距離無(wú)力(不勞無(wú)功)：物體因?yàn)閼T性通過(guò)一段距離，在運(yùn)動(dòng)方向上沒(méi)有力對(duì)物體做功(離開(kāi)

力說(shuō)功是無(wú)意義的)。例如，冰壺在光滑的冰面上滑行。

(3)力與運(yùn)動(dòng)距離的方向垂直(垂直無(wú)功)：物體受到了力的作用，也通過(guò)了距離，但通過(guò)的距離與

力的方向，物體在力的方向上沒(méi)有通過(guò)距離，這個(gè)力對(duì)物體沒(méi)有做功(力的作用沒(méi)有成效)。

例如，提著滑板在水平路面前進(jìn)。

二、功的計(jì)算

1.功及其計(jì)算公式

(1)功：物理學(xué)中規(guī)定，力對(duì)物體所做的功等于力與物體在力的方向上移動(dòng)的距離的O

計(jì)算公式：W=尸表示力，s表示沿力的方向移動(dòng)的距離，卬表示功。(2)功的單

位：在國(guó)際單位制中，力的單位是N,距離的單位是m,則功的單位是N-m,它有一個(gè)專門的名稱叫

做，符號(hào)是J,lJ=lN-m。把1個(gè)雞蛋舉高m,做的功大約是1J。

2.公式W=Fs的應(yīng)用

(1)公式變形：由功的計(jì)算公式卬=人可知，已知三個(gè)物理量中的任意兩個(gè)，可求第三個(gè)。

①求作用在物體上的力：F=

②求在力的方向上移動(dòng)的距離：s=

式中物理量全部用國(guó)際單位制。

(2)尸與s具有同時(shí)性：即在受力的同時(shí)移動(dòng)了距離，移動(dòng)距離的同時(shí)受了力。公式W=Fs中的尸是

使物體沿力尸的方向通過(guò)距離s的過(guò)程中，始終作用在物體上的力，它的大小和方向都是不變的。

(3)/與s具有同向性：公式W=Fs中的尸是作用在物體上的力，s是物體在力尸的方向上通過(guò)的距

離。

(4)尸與s具有同體性：即F與s對(duì)應(yīng)同一個(gè)研究對(duì)象。

3.關(guān)于克服阻力做功

物體在力的作用下發(fā)生運(yùn)動(dòng)，如果運(yùn)動(dòng)的方向與一個(gè)力(阻力)的方向相反，我們就說(shuō)物體克服這個(gè)

力做功。例如，在水平面上推動(dòng)物體前進(jìn)時(shí)，要克服做功；提高物體時(shí)要克服做功；人

在爬樓梯時(shí)，要克服自己的重力做功，計(jì)算做功的大小時(shí)，應(yīng)該用人的重力G乘以樓梯的豎直高度〃，即

W=G〃。

第二節(jié)功率

一、比較做功快慢的方法

1.事例分析

(1)如圖甲乙所示，二人做功相同，甲所用少，所以做功快。

重物相同，時(shí)間不同時(shí)間相同，桌子更重

(2)如圖丙丁所示，二人做功時(shí)間相同，丙做功,所以做功快。

2.總結(jié)：比較做功快慢的方法

(1)時(shí)間相同，比較物體做功的多少，做功多的做功。

(2)做功相同，比較做功的時(shí)間，時(shí)間短的做功。

(3)功與時(shí)間都不相同，用“”可以比較做功的快慢。該比值越大，做功越快。

二、功率

1.功率

(1)物理意義：表示做功的。

(2)定義：物理學(xué)中，把功與做功所用的時(shí)間之比叫做功率。

(3)公式：P=

(4)單位

①國(guó)際單位：焦/秒，叫做，符號(hào)，1W=1J/S

②工程技術(shù)上常用單位：(kW)lkW=W

2.功率的推導(dǎo)公式

(1)推導(dǎo)：如果力P作用在物體上，物體沿力的方向以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則力尸的功率：

W

P=—=______

即拉力做功的功率等于力與物體速度的乘積。

適用條件：物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，尸與v在同一條直線上。

(2)應(yīng)用尸=Fv應(yīng)注意

①力廠和物體運(yùn)動(dòng)速度v方向一致。

②計(jì)算時(shí)，尸的單位是N,v的單位是m/s,這樣算出的功率單位才是W。

③在解題時(shí)，若已知作用力尸和物體運(yùn)動(dòng)的速度V,則用尸=網(wǎng)來(lái)求功率更方便，若尸和v未知，則

需要先推導(dǎo)再應(yīng)用。

(3)公式尸=網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用

為什么汽車上坡時(shí)，司機(jī)經(jīng)常用換擋的方法減小速度？為什么同樣一輛機(jī)動(dòng)車，在滿載時(shí)的行駛速度

一般比空載時(shí)小得多？

汽車上坡減小速度貨車滿載時(shí)的速度小于空載時(shí)的速度

【分析】汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率是一定的。由「=心，可知，牽引力的大小和運(yùn)動(dòng)速度成反比，汽車上

坡時(shí)，需要牽引力，所以要速度。同樣的道理，大貨車在滿載時(shí)，需要牽引力，

所以就要行駛速度(均選填“增大”或“減小”)。

3.功率的測(cè)量

(1)測(cè)量人爬樓梯的功率

【測(cè)量原理】P=O

【實(shí)驗(yàn)器材】體重計(jì)(或磅秤)、、o

【測(cè)量步驟】

①用體重計(jì)(或磅秤)測(cè)出自己的質(zhì)量機(jī)，求出自己的重力G。

②用皮尺測(cè)出所登樓層的高度限

③用秒表測(cè)出自己上樓所用的時(shí)間t.

【進(jìn)行計(jì)算】人上樓的功率產(chǎn)。

W

測(cè)量人爬樓梯的功率測(cè)量引體向上的功率

（2）測(cè)量引體向上的功率

【測(cè)量原理】P^W/t

【實(shí)驗(yàn)器材】體重計(jì)（或磅秤）、刻度尺、停表。

【測(cè)量步驟】

①用體重計(jì)（或磅秤）測(cè)出自己的質(zhì)量?jī)?yōu)。

②用刻度尺測(cè)出完成一次規(guī)范引體向上動(dòng)作時(shí)上升的高度打；

③用停表測(cè)量出連續(xù)完成n次規(guī)范引體向上動(dòng)作時(shí)需要的時(shí)間t；

【計(jì)算】用公式P=W/t=Ghn/t=求出人引體向上的功率P。

4.功和功率的比較

項(xiàng)目功功率

概念力與物體在力的方向上移動(dòng)的距離乘積功與做功所用時(shí)間之比

物理意義表示物體做功的多少表示物體做功的快慢

符號(hào)WP

計(jì)算公式W=Fs

t

決定因素力R物體在力方向上移動(dòng)的距離s功W、做功所用時(shí)間f

單位焦耳（J）瓦特（W）

聯(lián)系W=Pt

第三節(jié)動(dòng)能和勢(shì)能

一、能量

1.能做功的物體具有能量

(1)現(xiàn)象探究：什么情況下能做功。分析下述實(shí)例有什么共同特點(diǎn)？

湍急的流水推動(dòng)水車飛行的子彈擊碎燈泡拉開(kāi)的弓將箭射出

【分析】流動(dòng)的水對(duì)水車做了功；飛行的子彈對(duì)蘋果做了功；拉開(kāi)的弓對(duì)箭做了功。

【探究歸納】上述實(shí)例的共同特點(diǎn)是物體對(duì)外做了O

(2)能量：物理學(xué)中，如果一個(gè)物體能夠?qū)ζ渌矬w做功，我們就說(shuō)這個(gè)物體具有,簡(jiǎn)稱能。

(3)能量的單位：能的單位與功的單位相同，是(J)。

2.對(duì)能量的理解

能量是表示物體做功本領(lǐng)的物理量。物體做功過(guò)程實(shí)質(zhì)上是能量轉(zhuǎn)化或的過(guò)程，物體能夠做功

越多，表示這個(gè)物體所具有的能量越大。

二、動(dòng)能

1.動(dòng)能：物體由于而具有的能量叫做動(dòng)能。一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能。例如，空中飛行的飛

機(jī)、地上行駛的汽車、河水的流動(dòng)等。

2.實(shí)驗(yàn)：探究物體的動(dòng)能跟哪些因素有關(guān)

【猜想與假設(shè)】

(1)動(dòng)能是由于物體運(yùn)動(dòng)而具有的能，子彈飛行的速度大，對(duì)物體的殺傷力也大(做功多)，因此動(dòng)

能可能與物體的有關(guān)。

(2)錘子擊碎物體時(shí)，錘頭的質(zhì)量越大，破壞力越強(qiáng)(做功越多)，因此動(dòng)能的大小可能與物體的

______有關(guān)。

【實(shí)驗(yàn)思路】

(1)如圖所示，鋼球A從高為〃的斜槽上滾下，在水平面上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的鋼球A碰到木塊B后，能將B

撞出一段距離s。在同一水平面上，木塊B被撞得越遠(yuǎn)，鋼球A對(duì)B做的功就越多，A的動(dòng)能越大。

(2)實(shí)驗(yàn)方法

①轉(zhuǎn)換法：通過(guò)被撞物體B運(yùn)動(dòng)的來(lái)反映動(dòng)能的大小。

②控制變量法：在探究動(dòng)能大小可能與物體運(yùn)動(dòng)速度、物體的質(zhì)量有關(guān)時(shí)，每次實(shí)驗(yàn)這兩個(gè)變量只能

變化一個(gè)。

【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】

（1）探究動(dòng)能大小與速度的關(guān)系

S乙

流力——

①控制鋼球的質(zhì)量m不變。

②讓同一鋼球分別從不同的高度由靜止開(kāi)始滾下，撞擊木塊。

③觀察并測(cè)量木塊被撞出的距離S甲與S乙。

④實(shí)驗(yàn)記錄表

次數(shù)質(zhì)量m/kg高度h/cm推動(dòng)木塊的距離“cm

10.110

20.115

30.120

（2）探究動(dòng)能大小與質(zhì)量的關(guān)系

①控制速度不變，即固定鋼球在滑槽上的釋放位置的高度2/7不變。

②改變鋼球的質(zhì)量相。

③觀察并測(cè)量木塊被撞出的距離S甲與S丙。

次數(shù)質(zhì)量m/kg高度h/cm推動(dòng)木塊的距離s/cm

10.110

20.210

30.310

【分析與論證】

探究（1）中：鋼球質(zhì)量相同，鋼球達(dá)到斜面底端的速度越大，木塊被撞擊滑行的距離越遠(yuǎn)。說(shuō)明：鋼

球的動(dòng)能大小與有關(guān)，速度越大，動(dòng)能越大。

探究（2）中：鋼球達(dá)到斜面底端速度相同時(shí)，鋼球質(zhì)量越大，木塊被撞擊滑行的距離越遠(yuǎn)，說(shuō)明：鋼

球的動(dòng)能大小與有關(guān)，質(zhì)量越大，動(dòng)能越大。

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】大量實(shí)驗(yàn)研究表明：物體的動(dòng)能與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)。質(zhì)量相同時(shí)，速度越大的物

體具有的動(dòng)能越大。速度相同時(shí)，質(zhì)量越大的物體具有的動(dòng)能越大。

【交流與討論】

（1）使鋼球獲得動(dòng)能的方法：將鋼球由斜面某一高度靜止釋放（重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能）。

（2）將質(zhì)量不同的鋼球放在斜面上同一高度處?kù)o止釋放的目的：控制鋼球達(dá)到斜面底端時(shí)具有相同的

（鋼球的速度與質(zhì)量無(wú)關(guān)）。

（3）將質(zhì)量相同的鋼球由斜面上不同位置靜止釋放的目的：改變鋼球達(dá)到斜面底端時(shí)的o

（4）實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

①若木塊質(zhì)量較大，為確保實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象較明顯，可增大鋼球滾下的高度。

②不用木塊的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)：在桌上鋪一條毛巾，用鋼球在毛巾表面滾動(dòng)的來(lái)反映動(dòng)能的大小。

（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)論的應(yīng)用：解釋生活中的超載、超速問(wèn)題（超載即質(zhì)量大，超速即速度大，都使車輛的動(dòng)

能增大，危險(xiǎn)性變大）。

3.與動(dòng)能有關(guān)的現(xiàn)象及解釋

某段道路的標(biāo)示牌如圖所示：小型客車最高行駛速度不得超過(guò)100km/h；大型客車、載貨汽車最高行

駛速度不得超過(guò)80km/h。

這是因?yàn)?，同一輛汽車，速度越大，具有的越大，危害性也越大。所以限制機(jī)動(dòng)車的最高行駛

速度才能保證機(jī)動(dòng)車行駛的安全性。如果載貨車與小汽車的行駛速度相同，由于載貨車的質(zhì)量大，具有的

動(dòng)能，危害性大，所以質(zhì)量大的大型貨車最高行駛速度要______些。

三、勢(shì)能

1.重力勢(shì)能

（1）現(xiàn)象探究：被舉高的物體能做功。

①觀察打樁機(jī)打樁的過(guò)程。如圖所示，打樁機(jī)在工作時(shí)，先把“重錘”高高舉起，“重錘”落下，可

以把樁打入地里。

②高空拋物現(xiàn)象曾被稱為“懸在城市上空的痛”。它曾與“亂扔垃圾”齊名，排名第二。高空拋物，

既傷人又傷物。

【分析】被舉高的重錘能夠?qū)蹲龉?，說(shuō)明被舉高的重錘具有能量。高空拋出的物體能夠做功，說(shuō)明

高處的物體具有能量。

【探究歸納】高處的物體都具有，這種能量是物體由于受到產(chǎn)生的。

(2)重力勢(shì)能：物體由于處于一定的高度所具有的能叫做重力勢(shì)能。

2.決定重力勢(shì)能大小的因素

【猜想與假設(shè)】

(1)重力勢(shì)能是由于物體處在一定高度而具有的能，所以重力勢(shì)能可能與物體的位置____有關(guān)。

(2)位置高度相同的足球和鉛球下落到地面，鉛球?qū)Φ孛孀龅墓Ρ茸闱虼蟮枚啵茰y(cè)重力勢(shì)能可能與

物體的有關(guān)。

【設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】

(1)探究重力勢(shì)能大小與質(zhì)量的關(guān)系：如圖所示，讓質(zhì)量不同的小球A、B.C分別從同一高度由靜

止開(kāi)始下落，觀察小球陷入花泥的深度。

E

——Q

D機(jī)

m2m3m

(2)探究重力勢(shì)能的大小與高度的關(guān)系：讓質(zhì)量相等的小球A、D,￡分別從不同的高度由靜止下

落，觀察小球陷入花泥的深度。

【分析與論證】

探究(1)中：同一物體從不同高度的位置下落時(shí)，小球陷入花泥的深度不同；高度越高，小球陷入花

泥的深度越大。說(shuō)明：質(zhì)量相等的物體，高度越高，重力勢(shì)能越大。

探究(2)中：質(zhì)量不同的小球從同一高度下落時(shí)，質(zhì)量越大，小球陷入花泥的深度越大。說(shuō)明：高度

相同時(shí)，物體的質(zhì)量越大，重力勢(shì)能越大。

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】大量實(shí)驗(yàn)證明：

物體的重力勢(shì)能與物體的質(zhì)量和它所在位置的高度有關(guān)。質(zhì)量相同時(shí)，越高的物體具有的重力勢(shì)能

越大。高度相同時(shí)，質(zhì)量越大的物體具有的重力勢(shì)能越大。

3.彈性勢(shì)能

(1)現(xiàn)象探究：物體發(fā)生彈性形變與做功

【事例】運(yùn)動(dòng)員射箭比賽時(shí)，拉彎的弓能將箭射出；在蹦床時(shí)，運(yùn)動(dòng)員可以“跳”的很高。

【分析】被拉彎的弓和發(fā)生形變的蹦床可以把箭射出去、把人彈起，弓和彈簧能夠?qū)ν庾龉?，說(shuō)明他

們具有能量。

射箭蹦床弓的形變?cè)酱?，箭射得越遠(yuǎn)

【結(jié)論】發(fā)生的物體具有能量。這種形式能量的產(chǎn)生是由于發(fā)生彈性形變的物體在恢復(fù)形變時(shí)

可以做，故具有能量。

(2)彈性勢(shì)能：物體因發(fā)生而具有的能叫做彈性勢(shì)能。

(3)影響彈性勢(shì)能大小的因素

【事例】鐘表的發(fā)條，擰的越緊，指針走動(dòng)的時(shí)間越；彈弓的皮筋拉的越長(zhǎng)，彈丸被彈射的

越o觀察如上圖所示的射箭比賽，會(huì)發(fā)現(xiàn)弓的形變程度越大，箭射得越o

【分析】以上發(fā)生彈性形變的物體，其彈性形變?cè)酱?，具有的彈性?shì)能越大?？梢?jiàn)物體的彈性勢(shì)能與一

程度有關(guān)。

【結(jié)論】影響彈性勢(shì)能大小的因素是物體本身的材料和彈性形變的程度。在材料相同時(shí)，物體的彈性

形變?cè)酱?，它具有的彈性?shì)能就越大。

4.勢(shì)能：重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能統(tǒng)稱為勢(shì)能.

5.動(dòng)能和勢(shì)能的異同

勢(shì)能

異同點(diǎn)動(dòng)能

重力勢(shì)能彈性勢(shì)能

形成物體由于運(yùn)動(dòng)而物體由于受到重力并處在物體由于發(fā)生

原因具有的能一定高度所具有的能彈性形變而具有的能

不

一切運(yùn)動(dòng)的物體一切被舉高的物體一切發(fā)生彈性形變的

同特點(diǎn)

都具有動(dòng)能都具有重力勢(shì)能物體都具有彈性勢(shì)能

點(diǎn)

決定

質(zhì)量和速度質(zhì)量和高度彈性形變程度

因素

相同點(diǎn)都是能量的一種具體形式,都具有做功的本領(lǐng)

第四節(jié)機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化

一、機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化

1.機(jī)械能

(1)事例分析：例如，飛行中的飛機(jī)因?yàn)樵谶\(yùn)動(dòng)具有能，又因?yàn)樗幱诟呖斩哂心?，?/p>

個(gè)物體可以既有動(dòng)能，又有勢(shì)能，這兩種能量加在一起，就是它的能。

(2)定義：動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能。

2.動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化

(1)動(dòng)能和重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)化

動(dòng)能和重力勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。下面以單擺和滾擺的運(yùn)動(dòng)為例分析。

①單擺實(shí)驗(yàn)：如圖所示，擺球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，在A、C點(diǎn)時(shí)最高，在B點(diǎn)時(shí)最低，所以擺球的運(yùn)

動(dòng)可分為下降段和上升段。其能量轉(zhuǎn)化情況見(jiàn)下表。

運(yùn)動(dòng)過(guò)程高度重力勢(shì)能速度動(dòng)能能的轉(zhuǎn)化

A-B降低減小變大增大_____能轉(zhuǎn)化為_(kāi)____能

B-C升高增大變小減小_____能轉(zhuǎn)化為_(kāi)____能

C—B降低減小變大增大_____能轉(zhuǎn)化為_(kāi)____能

B-A升高增大變小減小_____能轉(zhuǎn)化為_(kāi)____能

【結(jié)論】單擺在擺動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能和重力勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。

單擺實(shí)驗(yàn)滾擺實(shí)驗(yàn)

②滾擺實(shí)驗(yàn)：如圖所示，將滾擺掛起來(lái)，捻動(dòng)滾擺，使懸線纏繞在軸上，當(dāng)滾擺上升到最高點(diǎn)后，放

開(kāi)手，滾擺會(huì)下降和上升，能量變化的分析過(guò)程如下表所示。

運(yùn)動(dòng)過(guò)程高度重力勢(shì)能速度動(dòng)能能的轉(zhuǎn)化

下降降低減小變大增大_____能轉(zhuǎn)化為_(kāi)___能

上升升高增大變小減小能轉(zhuǎn)化為能

【結(jié)論】滾擺在擺動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能和重力勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。

(2)動(dòng)能和彈性勢(shì)能的轉(zhuǎn)化

如圖所示，一個(gè)木球從斜面上滾下來(lái)，撞到水平面的彈簧上。分析其能量轉(zhuǎn)化的情況。

小球由靜止從斜坡上滾下小球滾上斜坡

甲乙

研究的彈簧的彈簧的

球的速度球的動(dòng)能能的轉(zhuǎn)化

過(guò)程形變程度彈性勢(shì)能

木球逐漸減小逐漸減小動(dòng)能轉(zhuǎn)化為

由小變大逐漸增大

壓縮彈簧直至為零直至為零彈性勢(shì)能

乙彈簧把由零逐漸由零逐漸逐漸減小彈性勢(shì)能

由大變小

木球彈回增大增大直至為零轉(zhuǎn)化為動(dòng)能

【結(jié)論】動(dòng)能和彈性勢(shì)能在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。

(3)歸納結(jié)論

動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。動(dòng)能和重力勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，動(dòng)能和彈性勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。

注意：判斷動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的方法

①動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化過(guò)程中，必定有動(dòng)能和勢(shì)能各自的變化，而且一定是此增彼減。

②動(dòng)能的增減變化要以的變化來(lái)判斷；重力勢(shì)能的增減變化要以物體離地面的變化來(lái)判

斷；彈性勢(shì)能的增減要根據(jù)大小的變化來(lái)判斷。

(4)動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的實(shí)例

①人從滑梯下滑時(shí)，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為能。

②拉弓射箭時(shí)，拉開(kāi)的弓把箭射出去的過(guò)程中，弓的轉(zhuǎn)化為箭的動(dòng)能。

③撐桿跳高時(shí)，能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程：

起跳瞬間：運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為撐竿的能。

上升過(guò)程：撐竿的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能和能。

下落過(guò)程：重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為能。

助跑撐竿起跳越過(guò)橫桿

3.機(jī)械能守恒

（1）機(jī)械能守恒：如果只有動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，則機(jī)械能的總和不變，即機(jī)械能是的。

（2）機(jī)械能守恒的條件：只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，而沒(méi)有機(jī)械能與其他形式的能的相互轉(zhuǎn)化（即

忽略摩擦力造成的能量損失，機(jī)械能守恒也是一種理想化的物理模型）。在物理學(xué)中常常出現(xiàn)“光滑的表

面”、“不計(jì)空氣阻力”、“不計(jì)摩擦”等文字描述，表示沒(méi)有摩擦阻力，機(jī)械能是的（填“守

恒”或“不守恒”）。

（3）用機(jī)械能守恒及其轉(zhuǎn)化解釋現(xiàn)象

①分析人造地球衛(wèi)星的機(jī)械能轉(zhuǎn)化

許多人造地球衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行。離地球最近的一點(diǎn)叫近地點(diǎn)，最遠(yuǎn)的一點(diǎn)叫遠(yuǎn)地點(diǎn)。衛(wèi)星

在大氣層外運(yùn)行，不受空氣阻力，只有動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化，因此機(jī)械能（選填“守恒”或“不守

恒”）。

衛(wèi)星在遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)勢(shì)能最大，當(dāng)它從遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，勢(shì)能減小，動(dòng)能增大，轉(zhuǎn)化

為o當(dāng)衛(wèi)星從近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，它的動(dòng)能減小，勢(shì)能增大，轉(zhuǎn)化為（選填

“動(dòng)能”或“勢(shì)能”）。

人造地球衛(wèi)星的橢圓軌道示意圖鐵鎖擺回時(shí)會(huì)打到你的鼻子嗎

②用繩子把一個(gè)鐵鎖懸掛起來(lái)。把鐵鎖拉到自己的鼻子附近，穩(wěn)定后松手，鐵鎖向前擺去。你認(rèn)為鐵

鎖擺回時(shí)會(huì)打到你的鼻子嗎？

分析：在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中鐵鎖的動(dòng)能和重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，但它們的不變（忽略空氣阻力）。所

以，鐵鎖在擺回時(shí)，不會(huì)打到鼻子。

注意：實(shí)際上是存在空氣阻力的，所以鐵鎖的機(jī)械能并不守恒，逐漸變小，最終停下來(lái)。

（4）機(jī)械能不守恒的事例

跳傘運(yùn)動(dòng)員勻速下落發(fā)射的航天器

①跳傘運(yùn)動(dòng)員勻速下落：跳傘運(yùn)動(dòng)員勻速下落時(shí),動(dòng)能不變，重力勢(shì)能減小，機(jī)械能，不守

恒。

②發(fā)射的航天器：剛發(fā)射的航天器是加速上升的,動(dòng)能變大，重力勢(shì)能變大，機(jī)械能，不守

恒。

二、水能和風(fēng)能的利用

水能和風(fēng)能是自然界中豐富的機(jī)械能資源。

1.水能

(1)古代對(duì)水能的利用：早在1900多年前，我們的祖先就制造了水輪，讓流水沖擊水輪轉(zhuǎn)動(dòng)，用來(lái)

汲水、磨粉、碾谷。

(2)水能發(fā)電站：將水的能轉(zhuǎn)化成能。儲(chǔ)水越多，上、下水位差越大，水能就越大，能

發(fā)出的電就越多。

2.風(fēng)能

(1)古代對(duì)風(fēng)能的利用：我國(guó)早在2000多年前就開(kāi)始利用風(fēng)來(lái)驅(qū)動(dòng)帆船航行；至少1700多年前已開(kāi)

始利用風(fēng)來(lái)推動(dòng)風(fēng)車做功。

利用風(fēng)能的帆船風(fēng)車田

(3)風(fēng)能發(fā)電站：將風(fēng)的能轉(zhuǎn)化成能。單個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率較小，在風(fēng)力資源豐富

的地區(qū)，可以同時(shí)安裝幾百臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，組成“風(fēng)車田”，連在一起供電。

第十章功與機(jī)械能（知識(shí)清單）

思維導(dǎo)圖

。功的兩個(gè)因素：力；物體

。在力的方向上移動(dòng)了距離

Q不做功的三種情況：有力無(wú)距離;

功有距離無(wú)力力與運(yùn)動(dòng)方向垂直

功W=Fs

。功的計(jì)算

單位：焦（J）

定義：物體由于運(yùn)動(dòng)具有的能

動(dòng)能_3：一

影響因素：運(yùn)動(dòng)速度和質(zhì)重

定義：物體受到重力并處

工，在一定高度時(shí)所具有的能

動(dòng)能和勢(shì)能重力勢(shì)能

影響因素：質(zhì)量和高度

功彈性定義：物體發(fā)生彈性形變具有的能

和勢(shì)能

影>'響因素：材料和彈性形變的程度

機(jī)

械

能。物理意義：表示做功快慢的物理量

。定義：功與做功所用時(shí)間之比叫功率

功率

。公式：P=W/t推導(dǎo)公式/"二產(chǎn)丫

。單位：瓦特（W）、千瓦（kW）

機(jī)械能：動(dòng)能+重力勢(shì)能+彈性勢(shì)能

機(jī)械能轉(zhuǎn)化：動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化

及其轉(zhuǎn)化

機(jī)械能守恒：只有動(dòng)能和勢(shì)能相

機(jī)械能互轉(zhuǎn)化，盡管動(dòng)能、勢(shì)能大小會(huì)

變化，但動(dòng)能與勢(shì)能總和不變

及其轉(zhuǎn)化

水能：流動(dòng)的水具有的

水能和風(fēng)機(jī)械能，利用水能發(fā)電

能的利用風(fēng)能：流動(dòng)的空氣具有的

機(jī)械能，可利用風(fēng)能發(fā)電

7

第一節(jié)機(jī)械功

一、機(jī)械功

1.機(jī)械功的概念

(1)問(wèn)題探究：圖甲是把小車向右推動(dòng)了一段距離S,圖乙是把物體提高了一段距離力，圖丙是物體在

重力作用下下落了一段高度鼠觀察圖中所示的幾種情況，找找他們活動(dòng)中的共同點(diǎn)。

【分析】活動(dòng)中的共同點(diǎn)是，物體受到了力的作用，并且在力的方向上都移動(dòng)了一段恒高，力的作用

都有了成效。

(2)機(jī)械功的概念：物理學(xué)中把力和物體在力的方向上移動(dòng)距離的乘積叫做機(jī)械功，簡(jiǎn)稱功。

2.做功的兩個(gè)必要因素

(1)現(xiàn)象分析

①如上圖甲、乙、丙所示是力對(duì)物體做功的實(shí)例。甲小車在推力的作用下，向前運(yùn)動(dòng)了一段距離；乙

物體在繩子拉力的作用下升高；丙物體在重力作用下下落了一段高度瓦這些做功實(shí)例的共同點(diǎn)是：物體

受到了力，在力的方向上移動(dòng)了距離。

F

丁人搬而未起戊提著滑板在水平路面上前行

②如圖丁、戊所示是力對(duì)物體沒(méi)有做功的兩個(gè)實(shí)例。這些力不做功的原因：物體受到了力，但是在力

的方向上沒(méi)有移動(dòng)距離。

(2)歸納結(jié)論

物體做功需滿足兩個(gè)條件：有作用在物體上的力；物體在這個(gè)力的方向上移動(dòng)一段距離。

3.力不做功的三種情況

(1)有力無(wú)距離(勞而無(wú)功)：有力作用在物體上，但物體沒(méi)動(dòng)，即物體沒(méi)有通過(guò)地離，力對(duì)物體沒(méi)

有做功(力的作用無(wú)成效)。例如，人用力推車沒(méi)有推動(dòng)。

人用力推車沒(méi)有推動(dòng)冰壺在光滑的冰面上滑行提著滑板在水平路面前進(jìn)

(2)有距離無(wú)力(不勞無(wú)功)：物體因?yàn)閼T性通過(guò)一段距離，在運(yùn)動(dòng)方向上沒(méi)有力對(duì)物體做功(離開(kāi)

力說(shuō)功是無(wú)意義的)。例如，冰壺在光滑的冰面上滑行。

(3)力與運(yùn)動(dòng)距離的方向垂直(垂直無(wú)功)：物體受到了力的作用，也通過(guò)了距離，但通過(guò)的距離與

力的方向垂直，物體在力的方向上沒(méi)有通過(guò)距離，這個(gè)力對(duì)物體沒(méi)有做功(力的作用沒(méi)有成效)。例如，

提著滑板在水平路面前進(jìn)。

二、功的計(jì)算

1.功及其計(jì)算公式

(1)功：物理學(xué)中規(guī)定，力對(duì)物體所做的功等于力與物體在力的方向上移動(dòng)的距離的乘積。

計(jì)算公式：W=Fs尸表示力，s表示沿力的方向移動(dòng)的距離，W表示功。

(2)功的單位：在國(guó)際單位制中，力的單位是N,距離的單位是m,則功的單位是N-m,它有一個(gè)專

門的名稱叫做焦耳,符號(hào)是J,lJ=lN-m。把1個(gè)雞蛋舉高2m,做的功大約是1J。

2.公式W=Fs的應(yīng)用

(1)公式變形：由功的計(jì)算公式卬=人可知，已知三個(gè)物理量中的任意兩個(gè)，可求第三個(gè)。

①求作用在物體上的力：F=y②求在力的方向上移動(dòng)的距離：s=4

式中物理量全部用國(guó)際單位制。

(2)尸與s具有同時(shí)性：即在受力的同時(shí)移動(dòng)了距離，移動(dòng)距離的同時(shí)受了力。公式W=Fs中的尸是

使物體沿力產(chǎn)的方向通過(guò)距離s的過(guò)程中，始終作用在物體上的力，它的大小和方向都是不變的。

(3)F與s具有同向性：公式W=Fs中的尸是作用在物體上的力，s是物體在力尸的方向上通過(guò)的距

離。

(4)F與s具有同體性：即F與s對(duì)應(yīng)同一個(gè)研究對(duì)象。

3.關(guān)于克服阻力做功

物體在力的作用下發(fā)生運(yùn)動(dòng)，如果運(yùn)動(dòng)的方向與一個(gè)力(阻力)的方向相反，我們就說(shuō)物體克服這個(gè)

力做功。例如，在水平面上推動(dòng)物體前進(jìn)時(shí)，要克服摩擦力做功;提高物體時(shí)要克服重力做功;人在爬樓

梯時(shí)，要克服自己的重力做功，計(jì)算做功的大小時(shí)，應(yīng)該用人的重力G乘以樓梯的豎直高度心即

W=Gh.

第二節(jié)功率

一、比較做功快慢的方法

1.事例分析

(1)如圖甲乙所示，二人做功相同，甲所用時(shí)間少，所以做功快。

(2)如圖丙丁所示，二人做功時(shí)間相同，丙做功多，所以做功快。

2.總結(jié)：比較做功快慢的方法

(1)時(shí)間相同，比較物體做功的多少，做功多的做功快。

(2)做功相同，比較做功的時(shí)間，時(shí)間短的做功快。

(3)功與時(shí)間都不相同，用“功/時(shí)間”可以比較做功的快慢。該比值越大，做功越快。

二、功率

1.功率

(1)物理意義：表示做功的快慢。

(2)定義：物理學(xué)中，把功與做功所用的時(shí)間之比叫做功率。

(3)公式：尸=必

(4)單位

①國(guó)際單位：焦/秒，叫做瓦特,符號(hào)亞，1W=1J/S

②工程技術(shù)上常用單位：壬瓦(kW)lkW=10lW

2.功率的推導(dǎo)公式

(1)推導(dǎo)：如果力尸作用在物體上，物體沿力的方向以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則力尸的功率：

WFss

P=—=——=F-=Fv

ttt

即拉力做功的功率等于力與物體速度的乘積。

適用條件：物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，尸與V在同一條直線上。

(2)應(yīng)用P=&應(yīng)注意

①力尸和物體運(yùn)動(dòng)速度v方向一致。

②計(jì)算時(shí)，尸的單位是N,v的單位是m/s,這樣算出的功率單位才是W。

③在解題時(shí)，若已知作用力尸和物體運(yùn)動(dòng)的速度V,則用尸=網(wǎng)來(lái)求功率更方便，若尸和v未知，則

需要先推導(dǎo)再應(yīng)用。

(3)公式P=Ev的實(shí)際應(yīng)用

為什么汽車上坡時(shí)，司機(jī)經(jīng)常用換擋的方法減小速度？為什么同樣一輛機(jī)動(dòng)車，在滿載時(shí)的行駛速度

一般比空載時(shí)小得多？

汽車上坡減小速度貨車滿載時(shí)的速度小于空載時(shí)的速度

【分析】汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率是一定的。由？=代，可知，牽引力的大小和運(yùn)動(dòng)速度成反比，汽車上

坡時(shí)，需要增大牽引力,所以要減小速度。同樣的道理，大貨車在滿載時(shí)，需要增大牽引力,所以就要遮

小行駛速度(均選填“增大”或“減小”)。

3.功率的測(cè)量

(1)測(cè)量人爬樓梯的功率

【測(cè)量原理】尸=必

【實(shí)驗(yàn)器材】體重計(jì)(或磅秤)、刻度尺、停表。

【測(cè)量步驟】

①用體重計(jì)(或磅秤)測(cè)出自己的質(zhì)量機(jī)，求出自己的重力G。

②用皮尺測(cè)出所登樓層的高度鼠

③用秒表測(cè)出自己上樓所用的時(shí)間

【進(jìn)行計(jì)算】人上樓的功率尸。

WGhmgh

ttt

測(cè)量人爬樓梯的功率測(cè)量引體向上的功率

（2）測(cè)量引體向上的功率

【測(cè)量原理】P^W/t

【實(shí)驗(yàn)器材】體重計(jì)（或磅秤）、刻度尺、停表。

【測(cè)量步驟】

①用體重計(jì)（或磅秤）測(cè)出自己的質(zhì)量?jī)?yōu)。

②用刻度尺測(cè)出完成一次規(guī)范引體向上動(dòng)作時(shí)上升的高度打；

③用停表測(cè)量出連續(xù)完成n次規(guī)范引體向上動(dòng)作時(shí)需要的時(shí)間t；

【計(jì)算】用公式P=W7/=G歷傳=nmgh/t求出人引體向上的功率尸。

4.功和功率的比較

項(xiàng)目功功率

概念力與物體在力的方向上移動(dòng)的距離乘積功與做功所用時(shí)間之比

物理意義表示物體做功的多少表示物體做功的快慢

符號(hào)WP

計(jì)算公式W=Fs

t

決定因素力R物體在力方向上移動(dòng)的距離s功W、做功所用時(shí)間f

單位焦耳（J）瓦特（W）

聯(lián)系W=Pt

第三節(jié)動(dòng)能和勢(shì)能

一、能量

1.能做功的物體具有能量

(1)現(xiàn)象探究：什么情況下能做功。分析下述實(shí)例有什么共同特點(diǎn)？

湍急的流水推動(dòng)水車飛行的子彈擊碎燈泡拉開(kāi)的弓將箭射出

【分析】流動(dòng)的水對(duì)水車做了功；飛行的子彈對(duì)蘋果做了功；拉開(kāi)的弓對(duì)箭做了功。

【探究歸納】上述實(shí)例的共同特點(diǎn)是物體對(duì)外做了功。

(2)能量：物理學(xué)中，如果一個(gè)物體能夠?qū)ζ渌矬w做功，我們就說(shuō)這個(gè)物體具有能量,簡(jiǎn)稱能。

(3)能量的單位：能的單位與功的單位相同，是焦耳(J)o

2.對(duì)能量的理解

能量是表示物體做功本領(lǐng)的物理量。物體做功過(guò)程實(shí)質(zhì)上是能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程，物體能夠做功越

多，表示這個(gè)物體所具有的能量越大。

二、動(dòng)能

1.動(dòng)能：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫做動(dòng)能。一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能。例如，空中飛行的飛

機(jī)、地上行駛的汽車、河水的流動(dòng)等。

2.實(shí)驗(yàn)：探究物體的動(dòng)能跟哪些因素有關(guān)

【猜想與假設(shè)】

(1)動(dòng)能是由于物體運(yùn)動(dòng)而具有的能，子彈飛行的速度大，對(duì)物體的殺傷力也大(做功多)，因此動(dòng)

能可能與物體的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。

(2)錘子擊碎物體時(shí)，錘頭的質(zhì)量越大，破壞力越強(qiáng)(做功越多)，因此動(dòng)能的大小可能與物體的質(zhì)

量有關(guān)。

【實(shí)驗(yàn)思路】

(1)如圖所示，鋼球A從高為〃的斜槽上滾下，在水平面上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的鋼球A碰到木塊B后，能將B

撞出一段距離s。在同一水平面上，木塊B被撞得越遠(yuǎn)，鋼球A對(duì)B做的功就越多，A的動(dòng)能越大。

(2)實(shí)驗(yàn)方法

①轉(zhuǎn)換法：通過(guò)被撞物體B運(yùn)動(dòng)的垣離s來(lái)反映動(dòng)能的大小。

②控制變量法：在探究動(dòng)能大小可能與物體運(yùn)動(dòng)速度、物體的質(zhì)量有關(guān)時(shí)，每次實(shí)驗(yàn)這兩個(gè)變量只能

變化一個(gè)。

【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】

（1）探究動(dòng)能大小與速度的關(guān)系

S乙

流力——

①控制鋼球的質(zhì)量m不變。

②讓同一鋼球分別從不同的高度由靜止開(kāi)始滾下，撞擊木塊。

③觀察并測(cè)量木塊被撞出的距離S甲與S乙。

④實(shí)驗(yàn)記錄表

次數(shù)質(zhì)量m/kg高度h/cm推動(dòng)木塊的距離“cm

10.110

20.115

30.120

（2）探究動(dòng)能大小與質(zhì)量的關(guān)系

①控制速度不變，即固定鋼球在滑槽上的釋放位置的高度2/7不變。

②改變鋼球的質(zhì)量相。

③觀察并測(cè)量木塊被撞出的距離S甲與S丙。

次數(shù)質(zhì)量m/kg高度h/cm推動(dòng)木塊的距離s/cm

10.110

20.210

30.310

【分析與論證】

探究（1）中：鋼球質(zhì)量相同，鋼球達(dá)到斜面底端的速度越大，木塊被撞擊滑行的距離越遠(yuǎn)。說(shuō)明：鋼

球的動(dòng)能大小與速度有關(guān),速度越大，動(dòng)能越大。

探究（2）中：鋼球達(dá)到斜面底端速度相同時(shí)，鋼球質(zhì)量越大，木塊被