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专题九 功和能 讲义篇
一、课标要求
通过实验，认识浮力。
探究浮力大小与哪些因素有关。
知道阿基米德原理，运用物体的浮沉条件说明生产、生活中的一些现象。
了解能量及其存在的不同形式。描述各种各样的能量和生产、生活的联系。
知道动能、势能和机械能。通过实验，了解动能和势能的相互转化。举例说明机械能和其他形式能量的相互转化。
知道能量守恒定律。列举日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒的观点分析问题的意识。
知道能量的转化和转移有一定的方向性。
二、基础知识梳理
（一）功
1、功的概念：如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段距离，就说这个力对物体做了功。
2、功的必要因素：力学里所说的做功，包含两个必要因素，作用在物体上的力和物体在这个力的方向上移动的距离。
3、力对物体不做功的三种情况
“不劳无功”（F=0） “不动无功”（s=0） “劳而无功”
诠释 物体不受力，但因为惯性通过一段距离，没有力做功 物体受到力的作用，但静止不动，没有移动距离，力对物体不做功 力和距离垂直时，这个力也没有对物体做功
举例 踢出去的足球靠惯性在空中飞行时，脚对球没有做功 人用力搬石头，但没有搬动，人对石头没有做功 人提着水捅。在水平地面上行走了一段距离，人对水桶没有做功
图示
4、功的计算
（1）计算方法：功等于力物体在力的方向上移动的距离的乘积。
（2）公式：
（3）国际单位制：焦耳，简称焦，符号是J。1J=1N·m
（4）注意问题：s是物体沿F的方向移动的距离不一定是物体实际通过的距离如人上楼时克服重力做功，s是楼的高度，不是楼梯长度。
（二）功率
1、物理意义：表示做功的快慢
2、定义：功与做功所用时间之比
3、表达式：
4、国际单位制：瓦特，简称瓦，符号是W。1kW=103W
5、说明：功率是机械的主要性能之一
（三）能与动能
1、能
（1）定义：如果一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。一个物体能够做的功越多，就表明这个物体的能量越大。
流动着的风、张开的弓、举高的重锤都可以对外做功，说明它们都具有能。
提示：判断一个物体是否具有能就是看它能否对外做功。“能够做功”并不等于正在做功，只要该物体具有做功的本领，不论它是否正在做功，该物体都具有能。
（2）能量的单位：在国际单位制中能量的单位是焦耳。一个物体能够对外做多少焦耳的功，它就具有多少焦耳的能。
2、动能
（1）定义：物体由于运动而具有的能
（2）实例：行驶的汽车、奔驰的骏马
（3）影响因素：质量、速度
（四）势能
重力势能和弹性势能是常见的两种势能。
1、重力势能
（1）定义：物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能
（2）实例：悬挂的电灯、高山上的石头
（3）影响因素：质量、高度
2、弹性势能
（1）定义：物体由于发生弹性形变而具有的能
（2）实例：压缩的弹簧、拉开的弓
（3）影响因素：材料性能、弹性形变程度。物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能越大。
（五）机械能及其转化
1、机械能：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。
（1）动能和势能都属于机械能，一个物体可以有动,能，也可以有势能，还可以同时具有动能和势能；
（2）物体具有的机械能的大小等于物体具有的动能和势能之和，即机械能=动能+势能。
2、转化：在一定条件下，动能和势能是可以相互转化的。
3、机械能守恒
如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但两者的总和不变，或者说，机械能是守恒的。
机械能守恒是有条件的，只有动能和势能相互转化时，机械能才是守恒的。
（六）水能和风能的利用
水能 风能
概述 水能属于自然界中其有大量机械能的自然资源，自然界中的瀑布、潮汐、河流都其有大量的水能 风是流动的空气，由于不同地区、不同时刻、不同高度的空气温度不同，压强也不同，空气就会流动起来，形成风，风具有风能
特点 无污染、蕴藏量大，可循环利用 资源丰富、无污染、不稳定、不便于储存
利用 （1）早期：人们利用水车来汲水、磨粉、碾谷等 （2）到18世纪：人们利用大功率水车来带动纺织机械、冶金鼓风机工作 （3）近代：利用水力带动水轮发电机发电 （1）利用风能来驱动帆船航行 （2）利用风能来推动风车做功 （3）利用风能来发电
三、方法技巧点拨
（一）判断力是否对物体做功的思路
（二）功率的相关计算
计算功率时，公式里适用于任何情况下功率的计算，而推导公式一般用于做匀速直线运动的物体。解答这类题目时要善于挖掘题干中的信息，题目中的“在平直公路上匀速行驶”相当于告诉了牵引力F与阻力f大小相等，这是解题的关键。
（三）影响动能和势能大小因素的实验探究
探究影响动能和势能大小因素的实验中，运用了“转换法”和“控制变量法”。在设计实验和分析得出结论时，要注意控制变量法的运用。
（四）机械能及其转化的判断
分析动能和势能相互转化的一般步骤：①明确要研究的对象和所要研究的过程；②根据物体在初始状态的位置、速度、形变情况，确定物体具有的机械能类型及大小；③根据物体在最终状态的位置、速度、形变情况，确定物体具有的机械能类型及大小；④对比②③中的结论做出机械能类型转化的判断。
（五）对机械能守恒的理解
判断物体的机械能是否守恒，一看过程：若只有动能和势能的相互转化，则机械能守恒，若有其他形式的能参与了转化，则机械能不守恒。二看标志：“物体只受重力作用，没有其他力的作用”、“不计能量损失”、“不计空气力及摩擦”等都是其他形式能量没有参与转化的标志。
四、经典例题解读
例1 小明在超市购物时，用10 N的力沿水平方向推着购物车在水平地面上前进10 m，用时10 s，则推力做的功等于_______J，推力的功率等于_______W.
答案：100;10
解析：推力做的功为，推力做功的功率为.
例2小杰背着书包回家，在水平路面上行走100 m用时100 s，乘坐电梯从1楼到21楼用时30 s，以下符合实际的是( )
A.电梯对小杰做功约
B.小杰乘坐电梯上升时，对书包不做功
C.电梯对小杰做功的功率约1200 W
D.小杰在水平路面上行走时，重力做功的功率约600 W
答案：C
解析：设小杰的质量为50 kg，重力约为500 N，书包的质量约为5 kg，重力约为50 N.从1楼上到21楼，小杰上升的高度约为，电梯对小杰做的功，A不符合实际；小杰乘坐电梯上升时，小杰对书包的力竖直向上，书包在力的方向上移动了距离，故小杰对书包做了功，B不符合实际；电梯对小杰做功的功率，C符合实际；小杰在水平路面行走时，小杰没有在重力的方向上移动距离，故重力对小杰不做功，D不符合实际.
例3一物体受到5 N的竖直向，上的拉力的作用，沿水平方向以0.2 m/s的速度匀速运动了10 s，拉力对物体做的功为( )
A.0 J B.1 J C.10 J D.50 J
答案：A
解析：物体所受的拉力的方向竖直向上，但物体沿水平方向运动，没有在拉力的方向上移动一段距离，故拉力对物体不做功，A正确.
例4滑跃式起飞是一种航母舰载机的起飞方式。飞机跑道的前一部分是水平的，跑道尾段向上翘起。如图所示，飞行员驾驶舰载机从图示位置由静止开始一直加速直至离舰的过程中，下列说法正确的是( )
A.飞行员的动能先增加后减少 B.飞行员的机械能一直减少
C.飞行员的机械能一直增加 D.飞行员的机械能先不变后增加
答案：C
解析：当舰载机在水平跑道上加速时，飞行员的质量不变，速度增加，高度不变，动能增大，重力势能不变，机械能增加；当舰载机在尾端上翘的跑道上加速时，飞行员的动能增加，重力势能增加，机械能增加，所以全程的机械能一直增加。

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