第十一章 功和机械能 单元重点知识清单 -2024-2025学年人教版版（2024）八年级物理下册

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第十一章 功和机械能全章思维导图知识清单知识点一：功1.功的定义：一个力作用在物体上，使物体在 力的方向上通过一段 距离 ，这个力就对物体做了功。2.功的两个必要条件：① 有力作用在物体上；② 物体在力的方向上通过了距离。3.不做功的三种情况：有力无距离；有距离无力、力和距离垂直。4.功的公式：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。公式：。5.功的单位：国际单位制中，功的单位是：焦耳，符号是J，1J= 1N·m 。6.功的公式的应用：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），不是力和力臂的乘积（牛·米，力臂单位不能写成“焦”）。知识点二：功率1.定义：单位时间里完成的功；或说成：单位时间内力作做的功。2.功率的物理意义：功率是表示力做功快慢的物理量；即单位时间内完成的功。3.公式：。4.单位：在国际单位制中，功率单位是瓦特，符号是 W 。常用单位还有千瓦（kW）、马力。 换算关系：。5.功率公式的解释：（1）物体在拉力F的作用下，以速度v沿拉力的方向做匀速直线运动，则拉力做功的功率等于力与物体速度的乘积，即。（2）利用该公式时要注意：拉力F必须是恒力，且物体运动的速度应不变；v的单位必须用m/s，这样算出的功率单位才是W；速度v跟拉力F必须对应，即v必须是受到拉力的物体在拉力的方向上移动的速度。知识点三：动能1.什么是动能：物体由于运动而具有的能。2.影响动能的因素物体动能的大小与两个因素有关：一是物体的质量，二是物体运动的速度大小。当物体的质量一定时，物体运动的速度越大其动能越大，物体的速度越小其动能越小；具有相同运动速度的物体，质量越大动能越大，质量越小动能越小。3.动能是“由于运动”而产生的，一定不要把它理解成“运动的物体具有的能量叫动能”，不运动的物体也具有能量，但不具有动能。例如在空中飞行的飞机，不但有动能而且还具有其它形式的能量。知识点四：势能1.重力势能：物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能。（1）重力势能的大小与质量和高度有关。物体的质量越大，被举得越高，则它的重力势能越大。（2）重力势能是“被举高”这个原因而产生的，一定不要把它理解成“被举高的物体具有的能量叫重力势能”，被举高的物体具有重力势能，同时也具有其他形式能量。例如在空中飞行的飞机，不但有重力势能而且还具有其它形式的能量。2.弹性势能：物体由于发生弹性形变，而具有的能叫做弹性势能。撑杆跳高时弯曲的杆、拉开的弓箭都具有弹性势能。弹性势能的大小与弹性形变的程度有关；形变程度越大，其弹性势能越大。知识点五：机械能及其转化1.动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。2.动能与势能的相互转化（1）在一定的条件下，动能和重力势能之间可以相互转化。如将一块小石块，从低处抛向高处，再从高下落的过程中，先是动能转化为重力势能，后又是重力势转化为动能。（2）在一定的条件下，动能和弹性势能之间可以相互转化。如跳水运动员，在起跳的过程中，压跳板是动能转化为弹性势能，跳板将运动员反弹起来是弹性势能转化为动能。（3）机械能守恒：如果一个过程中，只有动能和势能相互转化，机械能的总和就保持不变，这个规律叫做机械能守恒。（4）水能和风能的利用：自然界的流水和风能都是具有大量机械能的天然资源。利用水能发电，一定量的水，上、下水位差越大，水的重力势能越大，能发出的电就越多。利用风能发电，在风力资源丰富的地区，可以同时安装几十台到几百台风力发电机，组成“风车田”联在一起供电。重点实验解读探究物体的动能跟哪些因素有关【设计与进行实验】1.主要实验器材：质量不同的钢球、木块、斜面等； 2.实验步骤：探究1：动能大小与速度的关系（1）控制不变的量时钢球的质量m；（2）改变的量时钢球的速度，即改变钢球在滑槽上的释放位置的高度h；（3）观察的量时木块被撞出的距离s。探究2：动能大小与质量的关系（1）控制不变的量时钢球的速度，即固定钢球在滑槽上的释放位置的高度h；（2）改变的量钢球的质量m；（3）观察的量时木块被撞出的距离s。【分析和论证】探究1中：当钢球质量相同时，钢球达到斜面底端速度越大，木块被撞击滑行的距离越远，说明钢球的动能与速度有关，速度越大，动能越大。探究2中：当钢球达到斜面底端速度相同时，钢球质量越大，木块被撞击滑行的距离越远，说明钢球的动能与质量有关，质量越大，动能越大。【实验结论】物体动能大小与物体的质量和运动速度有关：①质量相同的物体，运动速度越大，它的动能越大；②运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越大。【实验方法】（1）转换法：通过小球推动木块运动的距离来反映小球动能大小，推动木块运动距离越远，小球的动能越大；（2）控制变量法：①探究动能大小与质量的关系（控制小球速度不变，将质量不同的两小球，从同一高度由静止释放，小球质量越大，撞击后木块运动的距离越大，小球动能越大）。②探究动能大小与速度的关系（控制小球质量不变，将质量相同的两小球，从不同高度由静止释放，小球速度越大，撞击木块后运动的距离越大，小球动能越大）。【交流与讨论】（1）使钢球获得动能的方法：将钢球由斜面某一高度静止释放（重力势能转化为动能）。（2）将质量不同的钢球放在斜面上同一高度处静止释放的目的：控制钢球达到斜面底端时具有相同的初速度（钢球的速度与质量无关）。（3）将质量相同的钢球由斜面上不同位置静止释放的目的：改变钢球达到斜面底端时的初速度。（4）实验推理：当水平面绝对光滑时，木块将一直做匀速直线运动。（5）水平面绝对光滑时对实验的影响：钢球撞击木块后木块移动的距离无法确定，钢球动能的大小无法比较。（6）钢球在水平面上不能立即停下的原因：钢球具有惯性。（7）木块最终停止的原因：受到摩擦力的作用（力是改变物体运动状态的原因）。（8）实验中能量的转化。①小球从斜面上由静止下落，下滑过程中重力势能转化为动能和内能；木块在水平面上运动时动能转化为内能。②钢球在运动过程中机械能不守恒，机械能减少量最终转化为内能。（9）实验改进：①木块被撞后滑出木板的解决办法：换质量更大的木块，换质量更小的钢球，换更长的木板。②木块质量较大，确保实验现象较明显：增大钢球滚下的高度。③不用木块的实验改进：在桌上铺一条毛巾，钢球在毛巾上表面滚动的距离来反映动能的大小。（10）实验结论的应用：生活中超载、超速问题（超速：速度大，超载：质量大，则动能大，危险性大）。功（W）功率（P）概念当一个力作用在物体上，物体在这个力作用下通过一段距离。这个力对物体做了功功与做功所用时间之比单位功的单位是力的单位与距离的单位的乘积牛·米，也叫焦耳。1J=1N·m。功率的单位也是复合单位，焦/秒，叫做瓦特。1W=1J/S计算W=Fs其它以下三种情况力对物体不做功：（1）“不劳无功”，物体通过了距离，但没有力作用在物体上；（2）“不动无功”有力作用在物体上，物体静止不动，没有通过距离；（3）“劳而无功”，有力作用在物体上，物体也通过了距离，但力的方向和通过的距离方向互相垂直，沿力方向上物体没有通过距离。比较做功快慢的方法有：（1）比较相同时间内做的功，做功多的做功快；（2）比较做相同的功所用时间，所用时间少的做功快；（3）比较功和时间的比值，比值大的做功快。次数质量m/kg高度h/cm推动木块的距离s/cm10.11020.11530.120次数质量m/kg高度h/cm推动木块的距离s/cm10.11020.21030.310