初中物理功和能

一、功：

1、力学里所说的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。

2、不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。

巩固：☆某同学踢足球，球离脚后飞出10m远，足球飞出10m的过程中人不做功。（原因

是足球靠惯性飞出）。

3、力学里规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。 公式：W=FS 4、功的单位：焦耳，1J= 1N·m 。 把一个鸡蛋举高1m ，做的功大约是0.5 J 。

5、应用功的公式注意：①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；②公式中S 一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。③ 功的单位“焦”（牛·米 = 焦），不要和力和力臂的乘积（牛·米，不能写成“焦”）单位搞混。

二、功的原理：

1、内容：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功；即：使用任何机械都不省功。

2、说明： （请注意理想情况功的原理可以如何表述？）

①功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。

②功的原理告诉我们：使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。

③使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。

④我们做题遇到的多是理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）理想机械：使用机械时，人们所做的功（FS）= 直接用手对重物所做的功（Gh） 3、应用：斜面

①理想斜面：斜面光滑

②理想斜面遵从功的原理；

③理想斜面公式：FL=Gh 其中：F：沿斜面方向的推力；L：斜面长；G：物重；h：斜面高度。

如果斜面与物体间的摩擦为f ，则：FL=fL+Gh；这样F做功就大于直接对物体做功Gh 。

三、机械效率：

１、有用功：定义：对人们有用的功。

公式：W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总 斜面：W有用= Gh

2、额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功

公式：W额= W总－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组） 斜面：W额=f L

3、总功： 定义：有用功加额外功或动力所做的功

公式：W总=W有用＋W额=FS= W有用／η 斜面：W总= fL+Gh=FL

4、机械效率：① 定义：有用功跟总功的比值。

1

W有用

② 公式： η = W

总

Gh

η = FL

斜 面：

Gh Gh G 定滑轮： = = η = FS Fh F

Gh Gh G

η = FS = = 动滑轮： F2h 2F

Gh Gh G

= η = = FS 滑轮组 Fnh nF

③ 有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 。通常用 百分数 表示。某滑轮机械效率为60%表 示有用功占总功的60% 。

④提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。

W有用 Gh = = η ① 原 理： W总 FS

②应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S ③器 材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需 刻度尺、弹簧测力计。

④步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。 ⑤结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：

A动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。 B提升重物越重，做的有用功相对就多。 C 摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。

绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。 5、机械效率的测量：

四、功率：

1、定义：单位时间里完成的功 2、物理意义：表示做功快慢的物理量。 3、公式： P = = W Fv t

4、单位：主单位 W 常用单位 kW mW 马力 换算：1kW=103W 1mW=106 W 1马力=735W 某小轿车功率66kW，它表示：小轿车１s 内做功66000J 5、机械效率和功率的区别：

功率和机械效率是两个不同的概念。功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。

五、机械能

(一)、动能和势能

1、能量：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能

理解：①能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量。 ②一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已经做

功”如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功。也不一定要做功。

2、知识结构：

定义：物体由于运动而具有的能量

动能 物体速度越大、质量越大，

决定其大小的因素：

机 动能就越大 械 定义：物体由于被举高而具有的能量。 重力 3、探究决定动能大小的因素： 能

物体质量越大、举得越高，势能

决定其大小的因素：

势能就越大 2 势能

定义：发生形变的物体具有的能量。 弹性

势能

决定其大小的因素：

物体弹性形变越大、弹性

势能就越大

① 猜想：动能大小与物体质量和速度有关；

② 实验研究：研究对象：小钢球 方法：控制变量； ？如何判断动能大小：看小钢球能推动木快做功的多少

？如何控制速度不变：使钢球从同一高度滚下，则到达斜面底端时速度大小相同； ？如何改变钢球速度：使钢球从不同同高度滚下；

③分析归纳：保持钢球质量不变时结论：运动物体质量相同时；速度越大动能越大； 保持钢球速度不变时结论：运动物体速度相同时；质量越大动能越大； ④得出结论：物体动能与质量和速度有关；速度越大动能越大，质量越大动能也越大。 -1 练习：☆右表中给出了一头牛漫步物体 质量m/kg 速度v/(m.s) 动能E/J 行走和一名中学生百米赛跑时的牛 约600 约0.5 约75 一些数据：分析数据，可以看出对中学生 约50 约6 约900 物体动能大小影响较大的是 速度你判断的依据：人的质量约为牛的1/12，而速度约为牛的12倍此时动能为牛的12倍说明速度对动能影响大 4、机械能：动能和势能统称为机械能。

理解：①有动能的物体具有机械能；②有势能的物体具有机械能；③同时具有动能和势能的物体具有机械能。 (二)、动能和势能的转化

弹性势能 转化 1、知识结构：

动能 势能

转化 重力势能 2、动能和重力势能间的转化规律：

①质量一定的物体，如果加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能； ②质量一定的物体，如果减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能； 3、动能与弹性势能间的转化规律：

①如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能； ②如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。 4、动能与势能转化问题的分析：

⑴首先分析决定动能大小的因素，决定重力势能（或弹性势能）大小的因素——看动能和重力势能（或弹性势能）如何变化。 ⑵还要注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大——如果除重力和弹力外没有其他外力做功（即：没有其他形式能量补充或没有能量损失），则动能势能转化过程中机械能不变。

⑶题中如果有“在光滑斜面上滑动”则“光滑”表示没有能量损失——机械能守恒；“斜面上匀速下滑”表示有能量损失——机械能不守恒。 (三)、水能和风能的利用 1、 知识结构： 拦河筑坝

发电

海水潮汐 水能 机械能的直接做功 天然资源

风能

2、水电站的工作原理：利用高处的水落下时把重力势能转化为动能，水的一部分动能转移到水轮机，利用水轮机带动发电机把机械能转化为电能。

练习：☆水电站修筑拦河大坝的目的是什么？大坝为什么要设计成上窄下宽？

3

例题：

1、甲、乙两个冰块的质量相同，温度均为0℃。甲冰块位于地面静止，乙冰块停止在10米高处，这两个冰块（ ）。

A. 机械能一样大 B.乙的机械能大 C.内能一样大 D. 乙的内能大 2、一足球运动员用50N的力，用脚把足球踢出100米，则运动员对足球做的功( ) A、100J B、50J C、5000J D、无法计算 3、下列说法中正确是( )

A、机械效率越高的机械做功越快 B、做功越多的机械，机械效率越高 C、功率越大的机械做功越多 D、做功越快的机械功率越大

4、太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一。太阳能动力车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动的一种新型机动车。有一种太阳能实验车（研制过程的样品），它上面的太阳能接收板的有效面积为S=8m，太阳晴朗且接收板对着太阳时，每平方米面积上能接收到太阳的功率为P0=1KW，太阳能电池产生的电压为U=120V，可供电动机正常工作的电流为I=10A。求：

（1）在电动机正常工作时，太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多大？ （2）如果电动机正常工作时。将电能转化为机械能的效率是75%，且该车沿水平路面匀速直线行驶时所获得的牵引力是150N，则该车匀速行驶时的速度是多大？

（3）如果该车本身的质量是90Kg，沿水平路面行驶时受到的阻力为车子重力的1/10，那么，该车沿水平路面匀速行驶时能装载多少货物？(g=10N/Kg)

（4）通过以上介绍及有关计算，你对该车的有关技术参数及性能已经有了大致的了解。如果你是评审专家之一，你认为该实验车能否批量生产投放市场？至少说出两点理由。

2

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