第一部分：基础知识
§一、功：
1、功的定义：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，我们就说这个力对物体做了功。
2、力对物体做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。
3、力不做功的三种情况：
①有力无距离。例如：搬石头未搬动。
②有距离无力。例如：物体在光滑平面上自由滑动；足球踢一脚后运动。
③有力，也有距离，但力的方向和距离垂直。例如：手提水桶在水平面上走动。
4、功的计算公式：物理学中用F表示力，用S表示在力的方向上移动的距离，用W表示功，则W=FS。
5、功的单位：在国际单位制中，力的单位是牛（N），距离的单位是米（m），功的单位是牛·米（N·m），它的专门的名称是“焦耳”，简称焦，符号J,
1J=1N·m。
§二、功率：
1、功率的定义：在物理学中，功与做功所用时间的比叫做功率。
2、功率的物理意义：功率是表示物体做功快慢的物理量。
3、功率的计算公式：
①定义式：P=W/t.
（其中W表示功，t表示做功所用的时间，P表示功率）
②推导式：P=Fv。
当物体在动力F的作用下，以速度v沿力F的方向做匀速直线运动时，力F所做的功W=FS=Fvt, 力F所做的功率P=W/t=FS/t=FVt/t=Fv。
由P=Fv知，功率一定时，机器的牵引力和速度成反比。例如：汽车行驶在平坦的柏油路面时，需要的牵引力较小，时速就可大些；在不平坦的路面行驶或上山时，需要的牵引力大，就必须改用低速行驶。
4、功率的单位：在国际单位制中，功的单位是焦耳(J),时间单位是秒（s），力的单位是牛（N），速度的单位是米每秒（m/s），功率的单位就是瓦特，简称瓦，符号是W,1W=1J/s,1W表示物体在1s内做的功为1J.另外，还常用千瓦（KW）、兆瓦（MW）等。1KW=1000W,
1MW=10⁶W。
§三、机械能；
1、能量：一个物体能够做功，这个物体就具有能（能量）。能的单位和功的单位相同，都是焦耳（J）。
2、动能：
①定义：物体由于运动而具有的能叫动能。
②物体动能的大小与物体的质量和速度有关，质量越大动能越大，速度越大动能越大，而且速度对动能的影响更大。
【高中将会学到，动能的大小，与物体的质量成正比，与物体速度的平方成正比。如果用E动表示动能，用m表示质量，用V表示速度，那么E动=1/2mv²】
3、势能：
①重力势能：物体由于被举高而具有的能叫做重力势能。
重力势能的大小与物体的质量和物体的高度有关系，物体质量越大，位置越高，它具有的重力势能就越大。即质量相同的物体，位置越高重力势能就越大；位置相同的物体，质量越大重力势能就越大。
【拓展】重力势能的大小可用公式E重势=mgh表示。
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。
弹性势能的大小与物体发生弹性形变的程度和物体的材料、性质有关。
同一物体的弹性形变越大，具有的弹性势能就越大。
③势能：重力势能和弹性势能统称为势能。
4、机械能：动能和势能统称为机械能。
机械能是和物体的机械运动紧密联系的能量。
机械能的单位和功的单位一样，是焦耳（J）。
一个物体具有机械能时，可以表现为只有动能没有势能，也可以表现为只有势能没有动能，也可以既有动能又有势能。
当一个物体即有动能又有势能时，它的机械能等于它的动能和势能之和。
5、机械能的转化和守恒定律：
①机械能的相互转化：
动能和势能在一定条件下是可以相互转化的。
分析在利用滚摆做动能和重力势能相互转化的实验中，可分为上升阶段和下降阶段，物体上升过程中动能转化为重力势能，下降过程中重力势能转化为动能。
分析动能和弹性势能的转化问题时，应考虑到可以发生在同一个物体上，也可以发生在不同的物体之间。
②机械能守恒定律：如果只有机械能之间相互转化，那么只能由一种形式的能转变成另一种形式的能，能量即不会创生也不会消失，机械能的总量不变，这一结论叫做机械能转化和守恒定律。
6、风能和水能的利用：风能和水能是天然的机械能，蕴藏量大，无污染，清洁环保，对我国社会主义建设有重要意义。
第二部分：巩固练习
1、在水平地面上的物体，受到15N的水平推力前进了4m;撤去推力后，物体又前进1 m后停止。如果物体重40N，求推力、重力各做了多少功?
【解析】分析做功问题时，可以按照下面三个步骤进行： (1)物体是否受到力的作用，不受力的物体是不存在做功问题的； (2)物体是否运动，不运动的物体是不存在做功问题的；(3)物体既受力又运动时，还要考虑运动方向与力的方向的关系。如果运动方向与力的方向互相垂直，此力不做功。只有物体受到力的作用，并且物体沿力的方向运动了一段距离，力才对物体做了功。
物体受到15N的水平推力，并且在水平方向上通过了4m的距离，此时力对物体做了功；撤去推力后，物体又前进1 m后停止，此时因为不再受推力，更谈不上推力做功；
物体是在水平方向上运动的，重力的方向是竖直向下的 ，所以重力没有做功，或者说重力做的功为零。
解：已知F=15N,S=4m,
∴推力做的功
W=Fs=15N×4m=60 J；
由于物体只是在水平地面上前进了一段距离，并没在重力方向上移动距离，所以重力对物体没有做功，或者说重力做功W重=0
答：推力做功60 J；重力对物体没有做功。
2、马拉着重I0⁴N的车在水平公路上匀速前进，30min走了5.4km，车在前进过程中受的摩擦阻力是10³N。问：
（1）马拉车前进的速度是多大？
（2）马对车的水平拉力是多大？马在这段时间内对车做了多少功
解：（1）∵S=5.4km=5400m,
t=30min=1800s,
∴马拉车前进的速度V=S/t
=5400m/1800s=3m/s.
（2）车在水平公路上匀速前进，马对车的水平拉力F=f=10³N, 马在这段时间内对车做的功
W=FS=10³N×5400m=5.4×10⁶J.
答：马拉车前进的速度是3m/s, 马对车的水平拉力是10³N, 马在这段时间内对车做的功是5.4×10⁶J.
3、一辆轿车的质量是1.6t，它以10⁸km/h的速度在水平路面上匀速行驶20min，轿车受到的阻力是车重的0.1倍。求轿车在这段时间内：（1）发动机的牵引力F；
（2）发动机所做的功W；
（3）发动机的功率P。（g取10N/kg）
【解析】轿车在水平路面上匀速行驶，牵引力等于摩擦力。发动机做的功就是牵引力做的功。求出发动机的功率,既可以用定义式，又可以用推导式。
解：⑴发动机的牵引力
F=f=0.1G=0.1mg=0.1×1.6×10³×10=1.6×10³(N)
⑵发动机所做的功
W=FS=FVt=1.6×10³×10⁸×1/3.6×20×60≈5.33×10¹³(J),
⑶发动机的功率
P=FV=1.6×10³N×10⁸×1/3.6m/s
≈4.44×10¹ºw=4.44×10⁷kw
4、某同学体重500N，他用40N的力沿水平方向推木箱．木箱重100N，经4s木箱在水平地面上移动了2m．在这个过程中，该同学做的功是多少J？如果他把木箱搬到三楼，已知每层楼高4m，则他对木箱至少做多少J的功？
【解析】第一问，在水平方向上的推力是40N,在水平方向上移动的距离是2m,他推木箱做的功等于推力乘以距离。木箱在竖直方向上没有位移距离，所以人没有克服重力做功，故他在这个过程中做的功只是在水平方向做的功。
第二问，他把木箱搬到三楼，对木箱至少要做的功就是把木箱直接举高两层楼高需要做的功。
解：已知F₁=40N,S=2m,
∴W₁=FS=40N×2m=80J.
已知F₂=G=100N,h=4m×2=8m,
∴W₂=F₂h=100N×8m=800J
答：该同学在水平推木箱的过程中做了80J的功；如果把木箱直接搬上三楼，至少要做800J的功。
5、如图所示，是研究动能的大小跟哪些因素有关的实验．让钢球从斜面上滚下，打到一个木块上，观察木块被推的距离．
(1)让同一钢球从不同的高度滚下时，原来的位置越高，滚到斜面下端时速度越大，把木块推得越远，说明在钢球质量相同的情况下，钢球的速度越大，动能越大．
(2)让质量不同的钢球从同一高度滚下，滚到斜面下端时速度相同，钢球的质量越大，把木块推得越远，说明在钢球速度相同的情况下，钢球的质量越大，动能越大. (3)从这个实验可以得出结论：运动物体的动能的大小与物体的质量和运动速度有关，速度越大动能越大，质量越大动能越大。
6、如图所示，
摆球运动到最高点A点时，势能最大，动能为零；摆球从A点运动到B点的过程中，是重力势能转化为动能；在B点时势能为零，摆球的速度最大；当摆球运动到C点时，此时势能增大，动能为零。
7、如图所示，
让摆在最高点A点时，势能最大，动能为零；从A滚动到B点时，是重力势能转化为动能，此时既有势能又有动能；从B点滚动到最低点C点时，势能最小，动能最大。
8、两台机器做功之比为3：2，时间之比为3：4，则功率之比为2:1，若它们完成相同的功，所用时间之比是1:2。
