第八讲：第四节、功和机械能(原卷版+解析).docxVIP

第八讲：功和简单机械

第四节——功和机械能

一、功的概念

1、功：物理学中规定，如果一个力作用在物体上，物体在力的方向上移动了一段距离，就说这个力对物体做了功。功是一个过程量。

2、力学里的做功必须同时具备两个因素：一个是作用在物体上的力，另一个是物体在这个力的方向上移动的距离。

二、三种不做功的情况

三种情况

原因

实例

图示

不劳无功

没有力作用在物体上，但物体移动了距离(有距离无力)

足球离开脚后在水平面上滚

动了10m，在这10m的过程中，人对足球没有做功

不动无功

有力作用在物体上，物体静止，没有移动距离(有力无距离)

两名同学没有搬起石头，所以人对石头没有做功

劳而无功

物体受到了力的作用，一也通过了一段距离，但二者方向垂直(力与距离方向垂直)

包受到拉力F(拉力方向竖直向上)，包在水平方向上移动一段距离s，在拉力方向上没有移动距离，拉力F不做功

手提包水平移动一段距离

三、功的计算公式和单位

1、功的计算公式：功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。如果用W表示功，用F表示力，用s表示物体在力的作用方向上通过的距离，则有W=Fs。

计算功的时候，最容易发生的错误是距离、没有选对。确定、时，必须同时考虑物体实际运动情况及力的作用方向，分析物体在力的作用方向上究竟运动了多大距离。

注意：在利用公式W=Fs计算时，要注意公式中的“F”和“s”的“三同”性。

(1)同体性：公式中的“F”和“s”必须对应于同一物体。

(2)同时性：在计算做功多少时，一定要明确s是不是力F始终作用下运动的距离，也可以说公式W=Fs中的F是物体沿着力F方向上移动过程中始终作用在物体上的力，其大小和方向是不变的。

(3)同向性：公式W=Fs中的F是作用在物体上的力，s是物体在力的作用下“在力的方向上移动的多距离”。

例如，从高为h的桌面水平扔出一个物体，物体沿曲线运动(如图所示)。重力的方向竖直向下，物体在竖直方向移动的距离为h，所以重力做功为Gh。

2、功的单位：功的单位由力、距离的单位共同决定。在国际单位制中，力的单位是“牛”，距离的单位是“米”，功的单位是“牛米”。称为“焦耳”(简称焦)，用字母“J”表示，。

四、一些力做功的大小

将两只鸡蛋举高1m，做功约1J；将一袋10kg的大米从地面扛到肩上，做功约150J；体重为60kg的某学生从一楼走到二楼，做功约1800J；将一瓶500mL的矿泉水从地上拿起，做功约5J。

五、功率的概念及公式

物理意义

表示物体做功快慢的物理量

定义

功与做功所用时间之比叫做功率。功率在数值上等于单位时间内所做的功

公式

单位及换算

国际单位制中单位：瓦(W)

常用单位：千瓦(kW)兆瓦(MW)

换算关系：1Kw=103W1MW=106W

说明

①运用时一定要注意三个量的对应关系。“W”一定是对应“t”完成的，不能张冠李戴

②由于W=Fs，所以，这也是计算功率的一个公式。F的单位：N，v的单位：m/s，P的单位：W

公式：。功率的公式是指平均功率，而不是某一时刻的功率。

，由推导可知，功率的公式，还有这种形式。由可以知道，汽车以恒定的功率上坡时减慢速度，是为了增大上坡时的牵引力，这样有利于上坡。

六、能量

1、能量：物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量。能量简称能，是一个状态量。

注意：一个物体具有能量，说明这个物体具有做功的本领，并不表明这个物体正在做功或已经做了功。

能最的单位：能量的单位与功的单位一致，单位是焦耳。

3、能量的多种形式：根据能量的特点，大致可分为机械能、电磁能、内能、化学能、光能、核能、声能等。

七、动能

1、动能：物体由于运动而具有的能叫动能。一切运动的物体都具有动能。

2、影响动能大小的因素：动能的大小与物体的质量和速度有关。物体的质量越大，速度越大，具有的动能就越大，可利用公式进行记忆（E=）。判断一个物体是否具有动能，关键看此物体是否运动，若物体是运动的，则它必定具有动能，如航行的帆船、急流的河水、运动的钢球都具有动能。

八、重力势能

定义

物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能

判断物体是否具有重力势能的方法

看此物体相对某一个平面有没有一定的高度。若有，则物体具有重力势能

实例

被举高的重锤、吊在天花板上的吊灯、山上的石块

决定因素

物体的质量和所处的高度。物体质量越大，高度越高，重力势能越大（E=mgh）

比较大小的方法

首先要确定这两个因素中哪一个是不变的，然后根据另一个因素的变化情况来判断比较

说明：物体所处的高度具有相对性，所以物体重力势能的大小也具有相对性。例如：放在桌面上的铁块，相对于地面来说有一定的高度，所以铁块具有一定的重力势能；若相对于桌面来说其高度为零，则铁块的重力势能为零。在不特别指明的情况下，一般以地面为参考平面