資源簡介

專題九 功和能
課程要求
通過實驗，認識浮力。
探究浮力大小與哪些因素有關。
知道阿基米德原理，運用物體的浮沉條件說明生產、生活中的一些現象。
了解能量及其存在的不同形式。描述各種各樣的能量和生產、生活的聯系。
知道動能、勢能和機械能。通過實驗，了解動能和勢能的相互轉化。舉例說明機械能和其他形式能量的相互轉化。
知道能量守恒定律。列舉日常生活中能量守恒的實例。有用能量轉化與守恒的觀點分析問題的意識。
知道能量的轉化和轉移有一定的方向性。
基礎知識梳理
一、功
1、功的概念：如果一個力作用在物體上，物體在這個力的方向上移動了一段距離，就說這個力對物體做了功。
2、功的必要因素：力學里所說的做功，包含兩個必要因素，作用在物體上的力和物體在這個力的方向上移動的距離。
3、力對物體不做功的三種情況
“不勞無功”（F=0） “不動無功”（s=0） “勞而無功”
詮釋 物體不受力，但因為慣性通過一段距離，沒有力做功 物體受到力的作用，但靜止不動，沒有移動距離，力對物體不做功 力和距離垂直時，這個力也沒有對物體做功
舉例 踢出去的足球靠慣性在空中飛行時，腳對球沒有做功 人用力搬石頭，但沒有搬動，人對石頭沒有做功 人提著水捅。在水平地面上行走了一段距離，人對水桶沒有做功
圖示
4、功的計算
（1）計算方法：功等于力物體在力的方向上移動的距離的乘積。
（2）公式：
（3）國際單位制：焦耳，簡稱焦，符號是J。1J=1N·m
（4）注意問題：s是物體沿F的方向移動的距離不一定是物體實際通過的距離如人上樓時克服重力做功，s是樓的高度，不是樓梯長度。
二、功率
1、物理意義：表示做功的快慢
2、定義：功與做功所用時間之比
3、表達式：
4、國際單位制：瓦特，簡稱瓦，符號是W。1kW=103W
5、說明：功率是機械的主要性能之一
三、能與動能
1、能
（1）定義：如果一個物體能夠對外做功，我們就說這個物體具有能量，簡稱能。一個物體能夠做的功越多，就表明這個物體的能量越大。
流動著的風、張開的弓、舉高的重錘都可以對外做功，說明它們都具有能。
提示：判斷一個物體是否具有能就是看它能否對外做功?！澳軌蜃龉Α辈⒉坏扔谡谧龉?，只要該物體具有做功的本領，不論它是否正在做功，該物體都具有能。
（2）能量的單位：在國際單位制中能量的單位是焦耳。一個物體能夠對外做多少焦耳的功，它就具有多少焦耳的能。
2、動能
（1）定義：物體由于運動而具有的能
（2）實例：行駛的汽車、奔馳的駿馬
（3）影響因素：質量、速度
四、勢能
重力勢能和彈性勢能是常見的兩種勢能。
1、重力勢能
（1）定義：物體由于受到重力并處在一定高度時所具有的能
（2）實例：懸掛的電燈、高山上的石頭
（3）影響因素：質量、高度
2、彈性勢能
（1）定義：物體由于發生彈性形變而具有的能
（2）實例：壓縮的彈簧、拉開的弓
（3）影響因素：材料性能、彈性形變程度。物體的彈性形變越大，它具有的彈性勢能越大。
五、機械能及其轉化
1、機械能：動能、重力勢能和彈性勢能統稱為機械能。
（1）動能和勢能都屬于機械能，一個物體可以有動,能，也可以有勢能，還可以同時具有動能和勢能；
（2）物體具有的機械能的大小等于物體具有的動能和勢能之和，即機械能=動能+勢能。
2、轉化：在一定條件下，動能和勢能是可以相互轉化的。
3、機械能守恒
如果只有動能和勢能相互轉化，盡管動能、勢能的大小會變化，但兩者的總和不變，或者說，機械能是守恒的。
機械能守恒是有條件的，只有動能和勢能相互轉化時，機械能才是守恒的。
六、水能和風能的利用
水能 風能
概述 水能屬于自然界中其有大量機械能的自然資源，自然界中的瀑布、潮汐、河流都其有大量的水能 風是流動的空氣，由于不同地區、不同時刻、不同高度的空氣溫度不同，壓強也不同，空氣就會流動起來，形成風，風具有風能
特點 無污染、蘊藏量大，可循環利用 資源豐富、無污染、不穩定、不便于儲存
利用 （1）早期：人們利用水車來汲水、磨粉、碾谷等 （2）到18世紀：人們利用大功率水車來帶動紡織機械、冶金鼓風機工作 （3）近代：利用水力帶動水輪發電機發電 （1）利用風能來驅動帆船航行 （2）利用風能來推動風車做功 （3）利用風能來發電
方法技巧點撥
一、判斷力是否對物體做功的思路
二、功率的相關計算
計算功率時，公式里適用于任何情況下功率的計算，而推導公式一般用于做勻速直線運動的物體。解答這類題目時要善于挖掘題干中的信息，題目中的“在平直公路上勻速行駛”相當于告訴了牽引力F與阻力f大小相等，這是解題的關鍵。
一、影響動能和勢能大小因素的實驗探究
探究影響動能和勢能大小因素的實驗中，運用了“轉換法”和“控制變量法”。在設計實驗和分析得出結論時，要注意控制變量法的運用。
三、機械能及其轉化的判斷
分析動能和勢能相互轉化的一般步驟：①明確要研究的對象和所要研究的過程；②根據物體在初始狀態的位置、速度、形變情況，確定物體具有的機械能類型及大??；③根據物體在最終狀態的位置、速度、形變情況，確定物體具有的機械能類型及大??；④對比②③中的結論做出機械能類型轉化的判斷。
四、對機械能守恒的理解
判斷物體的機械能是否守恒，一看過程：若只有動能和勢能的相互轉化，則機械能守恒，若有其他形式的能參與了轉化，則機械能不守恒。二看標志：“物體只受重力作用，沒有其他力的作用”、“不計能量損失”、“不計空氣力及摩擦”等都是其他形式能量沒有參與轉化的標志。
經典例題解讀
例1 周末，小明和小華去爬山。他們從山腳下同一地點同時出發，沿著不同路徑上山（小明走的道路比較陡峭，但是路程短，小華走的道路比較平緩，但是路程長），同時到達山頂。已知，小明的質量為48kg，小華的質量為55kg。則下列說法正確的是( )
A.小明克服自身重力所做的功比較多 B.他們克服自身重力所做的功一樣多
C.小華克服自身重力做功的功率比較大 D.小明克服自身重力做功的功率比較大
答案：C
解析：AB.小明的質量為45kg，小華的質量為60kg，根據可知，小明的重力小于小華的重力；升高的高度相同，根據可知，小華克服自身重力所做的功比較多，故AB錯誤；
CD.用時相同，小華克服自身重力所做的功比較多，根據可知，小華克服自身重力做功的功率比較大，故C正確，D錯誤。
故選C。
例2小紅和小金進行爬樓比賽，規定從一樓爬到三樓，功率大者獲勝.為此，下列物理量中一定要測量的是( )
①三樓地面到一樓地面的高度；②從一樓到達三樓所用的時間；③小紅和小金的體重；④一樓到三樓樓梯的長度
A.①④ B.①③④ C.①②③ D.②③
答案：D
解析：爬到三樓的功率
因h相同，只需要測量的物理量是參賽者的體重以及登樓所用的時間，一定要測量的是②③，故ABC不符合題意，D符合題意。
故選D。
例3甲、乙兩人沿同一竹竿進行爬竿比賽，甲從地面爬到竿頂用了16s，乙從地面爬到竿頂用了12s，已知甲、乙兩人的體重之比為3:4，則甲、乙兩人爬竿的功率之比為( )
A.4:3 B.3:4 C.9:16 D.16:9
答案：C
解析：爬桿比賽過程中，克服自身重力做功，由分析可知，由題可知h相同，所以
所以甲、乙兩人爬桿的功率之比為
故ABD不符合題意，C符合題意。
故選C。
例4電梯勻速上升過程中，電梯的( )
A.動能不變，重力勢能不變 B.動能減小，重力勢能變大
C.動能變小，重力勢能不變 D.動能不變，重力勢能變大
答案：D
解析：電梯勻速上升過程中，質量不變，速度不變，動能不變；高度增加，重力勢能增大。故ABC不符合題意，D符合題意。
故選D
2

展開更多......

收起↑