第十一章功和機械能全章思維導(dǎo)圖全章思維導(dǎo)圖知識清單知識清單知識點一：功1.功的定義：一個力作用在物體上，使物體在力的方向上通過一段距離，這個力就對物體做了功。2.功的兩個必要條件：①有力作用在物體上；②物體在力的方向上通過了距離。3.不做功的三種情況：有力無距離；有距離無力、力和距離垂直。4.功的公式：功等于力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積。公式：。5.功的單位：國際單位制中，功的單位是：焦耳，符號是J，1J=1N·m。6.功的公式的應(yīng)用：①分清哪個力對物體做功，計算時F就是這個力；②公式中S一定是在力的方向上通過的距離，強調(diào)對應(yīng)；③功的單位“焦”（牛·米=焦），不是力和力臂的乘積（?！っ?，力臂單位不能寫成“焦”）。知識點二：功率1.定義：單位時間里完成的功；或說成：單位時間內(nèi)力作做的功。2.功率的物理意義：功率是表示力做功快慢的物理量；即單位時間內(nèi)完成的功。3.公式：。4.單位：在國際單位制中，功率單位是瓦特，符號是W。常用單位還有千瓦（kW）、馬力。換算關(guān)系：。5.功率公式的解釋：（1）物體在拉力F的作用下，以速度v沿拉力的方向做勻速直線運動，則拉力做功的功率等于力與物體速度的乘積，即。（2）利用該公式時要注意：拉力F必須是恒力，且物體運動的速度應(yīng)不變；v的單位必須用m/s，這樣算出的功率單位才是W；速度v跟拉力F必須對應(yīng)，即v必須是受到拉力的物體在拉力的方向上移動的速度。功（W）功率（P）概念當(dāng)一個力作用在物體上，物體在這個力作用下通過一段距離。這個力對物體做了功功與做功所用時間之比單位功的單位是力的單位與距離的單位的乘積?！っ祝步薪苟?。1J=1N·m。功率的單位也是復(fù)合單位，焦/秒，叫做瓦特。1W=1J/S計算W=Fs其它以下三種情況力對物體不做功：（1）“不勞無功”，物體通過了距離，但沒有力作用在物體上；（2）“不動無功”有力作用在物體上，物體靜止不動，沒有通過距離；（3）“勞而無功”，有力作用在物體上，物體也通過了距離，但力的方向和通過的距離方向互相垂直，沿力方向上物體沒有通過距離。比較做功快慢的方法有：（1）比較相同時間內(nèi)做的功，做功多的做功快；（2）比較做相同的功所用時間，所用時間少的做功快；（3）比較功和時間的比值，比值大的做功快。知識點三：動能1.什么是動能：物體由于運動而具有的能。2.影響動能的因素物體動能的大小與兩個因素有關(guān)：一是物體的質(zhì)量，二是物體運動的速度大小。當(dāng)物體的質(zhì)量一定時，物體運動的速度越大其動能越大，物體的速度越小其動能越??；具有相同運動速度的物體，質(zhì)量越大動能越大，質(zhì)量越小動能越小。3.動能是“由于運動”而產(chǎn)生的，一定不要把它理解成“運動的物體具有的能量叫動能”，不運動的物體也具有能量，但不具有動能。例如在空中飛行的飛機，不但有動能而且還具有其它形式的能量。知識點四：勢能1.重力勢能：物體由于被舉高而具有的能量，叫做重力勢能。（1）重力勢能的大小與質(zhì)量和高度有關(guān)。物體的質(zhì)量越大，被舉得越高，則它的重力勢能越大。（2）重力勢能是“被舉高”這個原因而產(chǎn)生的，一定不要把它理解成“被舉高的物體具有的能量叫重力勢能”，被舉高的物體具有重力勢能，同時也具有其他形式能量。例如在空中飛行的飛機，不但有重力勢能而且還具有其它形式的能量。2.彈性勢能：物體由于發(fā)生彈性形變，而具有的能叫做彈性勢能。撐桿跳高時彎曲的桿、拉開的弓箭都具有彈性勢能。彈性勢能的大小與彈性形變的程度有關(guān)；形變程度越大，其彈性勢能越大。知識點五：機械能及其轉(zhuǎn)化1.動能、重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為機械能。2.動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化（1）在一定的條件下，動能和重力勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化。如將一塊小石塊，從低處拋向高處，再從高下落的過程中，先是動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，后又是重力勢轉(zhuǎn)化為動能。（2）在一定的條件下，動能和彈性勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化。如跳水運動員，在起跳的過程中，壓跳板是動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能，跳板將運動員反彈起來是彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能。（3）機械能守恒：如果一個過程中，只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，機械能的總和就保持不變，這個規(guī)律叫做機械能守恒。（4）水能和風(fēng)能的利用：自然界的流水和風(fēng)能都是具有大量機械能的天然資源。利用水能發(fā)電，一定量的水，上、下水位差越大，水的重力勢能越大，能發(fā)出的電就越多。利用風(fēng)能發(fā)電，在風(fēng)力資源豐富的地區(qū)，可以同時安裝幾十臺到幾百臺風(fēng)力發(fā)電機，組成“風(fēng)車田”聯(lián)在一起供電。重點實驗解讀重點實驗解讀探究物體的動能跟哪些因素有關(guān)【設(shè)計與進行實驗】1.主要實驗器材：質(zhì)量不同的鋼球、木塊、斜面等；2.實驗步驟：探究1：動能大小與速度的關(guān)系（1）控制不變的量時鋼球的質(zhì)量m；（2）改變的量時鋼球的速度，即改變鋼球在滑槽上的釋放位置的高度h；（3）觀察的量時木塊被撞出的距離s。次數(shù)質(zhì)量m/kg高度h/cm推動木塊的距離s/cm10.11020.11530.120探究2：動能大小與質(zhì)量的關(guān)系（1）控制不變的量時鋼球的速度，即固定鋼球在滑槽上的釋放位置的高度h；（2）改變的量鋼球的質(zhì)量m；（3）觀察的量時木塊被撞出的距離s。次數(shù)質(zhì)量m/kg高度h/cm推動木塊的距離s/cm10.11020.21030.310【分析和論證】探究1中：當(dāng)鋼球質(zhì)量相同時，鋼球達到斜面底端速度越大，木塊被撞擊滑行的距離越遠，說明鋼球的動能與速度有關(guān)，速度越大，動能越大。探究2中：當(dāng)鋼球達到斜面底端速度相同時，鋼球質(zhì)量越大，木塊被撞擊滑行的距離越遠，說明鋼球的動能與質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，動能越大?！緦嶒灲Y(jié)論】物體動能大小與物體的質(zhì)量和運動速度有關(guān)：①質(zhì)量相同的物體，運動速度越大，它的動能越大；②運動速度相同的物體，質(zhì)量越大，它的動能越大?！緦嶒灧椒ā浚?）轉(zhuǎn)換法：通過小球推動木塊運動的距離來反映小球動能大小，推動木塊運動距離越遠，小球的動能越大；（2）控制變量法：①探究動能大小與質(zhì)量的關(guān)系（控制小球速度不變，將質(zhì)量不同的兩小球，從同一高度由靜止釋放，小球質(zhì)量越大，撞擊后木塊運動的距離越大，小球動能越大）。②探究動能大小與速度的關(guān)系（控制小球質(zhì)量不變，將質(zhì)量相同的兩小球，從不同高度由靜止釋放，小球速度越大，撞擊木塊后運動的距離越大，小球動能越大）。【交流與討論】（1）使鋼球獲得動能的方法：將鋼球由斜面某一高度靜止釋放（重力勢能轉(zhuǎn)化為動能）。（2）將質(zhì)量不同的鋼球放在斜面上同一高度處靜止釋放的目的：控制鋼球達到斜面底端時具有相同的初速度（鋼球的速度與質(zhì)量無關(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：改變鋼球達到斜面底端時的初速度。（4）實驗推理：當(dāng)水平面絕對光滑時，木塊將一直做勻速直線運動。（5）水平面絕對光滑時對實驗的影響：鋼球撞擊木塊后木塊移動的距離無法確定，鋼球動能的大小無法比較。（6）鋼球在水平面上不能立即停下的原因：鋼球具有慣性。（7）木塊最終停止的原因：受到摩擦力的作用（力是改變物體運動狀態(tài)的原因）。（8）實驗中能量的轉(zhuǎn)化。①小球從斜面上由靜止下落，下滑過程中重力勢能轉(zhuǎn)化為動能和內(nèi)能；木塊在水平面上運動時動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。②鋼球在運動過程中機械能不守恒，機械能減少量最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。（9）實驗改進：①木塊