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初中三年级 (14-15岁)

初中科学 功与能

物理学中的功，只有在力使物体沿力的方向移动时才产生，它的大小等于力和移动距离的乘积：W = Fd。 所以，无论多用力地推墙，只要墙纹丝不动，在物理学上做的功就是0。 对物体做功，就有同样多的能量转移给物体，使物体的动能或势能增加。 在下图中改变力和距离，箱子被推动的距离、做的功以及转移给箱子的能量会一起变化。

物理学中的功

📦 日常的“工作”和物理学的“功”
①日常说法里，学习、长时间站着也可以叫“干活”
②物理学中，只有对物体施加力，并且物体沿力的方向移动了，才说力对物体做了功
③用力推墙，墙不动，移动距离为0，所以做的功也是0
④提着书包在水平路面上行走时，提书包的力（向上）和运动方向（水平）垂直，所以提书包的力不做功
50 N
5 m

功和能量

⚡ 能量就是做功的本领
①对物体做功，物体的能量就增加多少
②把物体举高，物体的重力势能增加
③推物体使它变快，物体的动能增加
④反过来，具有能量的物体可以对别的物体做功，高处的水落下推动水车转动就是一个例子

动能和重力势能

🔋 储存在运动和高度里的能量
①动能是运动的物体具有的能量，与质量成正比，与速度的平方成正比
②重力势能是被举高的物体具有的能量，与质量和高度成正比
③动能和势能之和叫作机械能
④没有摩擦和空气阻力时，机械能守恒

小结

功的定义
W = F × d
功（J） = 力（N） × 沿力的方向移动的距离（m）
动能
Ek = 12mv2
与质量成正比，与速度的平方成正比
重力势能
Ep = mgh
质量 × 重力加速度（约9.8 m/s²）× 高度
🎯 常考要点
①功 = 力 × 沿力的方向移动的距离，单位是J（= N·m）
②力的方向和移动方向垂直，或者移动距离为0时，力不做功
③对物体做功，就有同样多的能量转移给物体
④没有摩擦时，动能和势能之和保持不变
⑤1 J等于1 N的力使物体沿力的方向移动1 m所做的功

例题与单元测试

例题 1
用10 N的力使物体沿力的方向移动了5 m，这个力做了多少焦耳的功？
1
力的方向和移动方向相同，所以功 = 力 × 移动距离。
2
功 = 10 N × 5 m = 50 J。
▸ 50 J
用25 N的力推动2 m，同样做50 J的功。功是力和距离的乘积，不由其中一个单独决定。
例题 2
质量为2 kg的物体以3 m/s的速度运动，它的动能是多少焦耳？（动能 = ½mv²）
1
动能 = ½ × 质量 × 速度²。
2
½ × 2 kg × (3 m/s)² = ½ × 2 × 9 = 9 J。
▸ 9 J
动能与速度的平方成正比，同一物体以6 m/s运动时，动能变为原来的4倍，即36 J。
单元测验
关于功和能量的说法，正确的是？
①无论多用力推墙，只要墙不动，所做的功就是0
②功的单位是N（牛顿）
③动能与速率成正比
④势能与高度无关，保持不变
⑤力的方向与移动方向垂直时也做功
▸ ① 无论多用力推墙，只要墙不动，所做的功就是0
1
功的单位是J（焦耳）（②错），动能与速率的平方成正比（③错）。
2
势能mgh与高度成正比（④错），力与移动方向垂直时功为0（⑤错）。没有移动时所做的功为0（①对）。
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