能量转化的量度(原卷版)

3.3 能量转化的量度

目录

模块一知己知彼 (1)

模块二知识掌握 (2)

知识点一、功 (2)

知识点二、功率 (5)

模块三巩固提高 (8)

模块一知己知彼

学习目标目标解读

1.结合实例识别做功与不做功的情形，归纳出做功的两要素，知道功的单位。

2.能运用功的公式进行简单的计算。

3.理解功率的概念及功率表示的物理意义。

4.概述功率的单位及计算公式P=W/t，并能利用公式进行计算。解读1：理解功的概念，知道功的单位，能运用功的公式进行简单计算，常见题型为选择题、填空题和计算题，难度适中。

解读2：理解功率的概念，知道功率的物理意义，能运用功率的公式以及推导公式进行计算，或结合二力平衡、速度等综合考查，常见题型为选择题填空题和计算题，难度适中。

学习目录知识重点

模块二知识掌握

知识点一、功

（一）功的含义

物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过一段距离，我们就说这个力对物体做了功。力做功也常说成物体做功，如人的推力对小车做功，也可以说成人对小车做功。

（二）做功的两个必要因素

做功包括两个必要因素：一是；二是。两者缺一不可，否则就没有做功，例如：运动员把杠铃举过头顶不动时，虽然有力但杠铃并没有在力的方向上移动一段距离，所以不做功。

(1)力对物体不做功的三种情况

①有距离无力：物体没有受到力的作用，但由于惯性通过一段距离；

②有力无距离：有力作用在物体上，但物体没动，即物体没有通过一段距离；

③力与距离垂直：物体受到了力的作用，也通过了一段距离，但通过的距离与力的方向垂直。

(2)物体在力的方向上通过一段距离是指力与距离具有同向性、同体性和同时性。

（三）功的计算

功有大小，科学上规定：功等于。即功=力x距离。如果用F表示力，s表示物体在力的方向上通过的距离，W表示功，则功的计算公式为W=。

应用功的计算公式时，必须注意以下三点：

(1)要明确是哪个力对物体做功，或是哪个施力物体对哪个受力物体做功。

(2)公式W=Fs中的F是作用在物体上的力，s是物体在力F方向上通过的距离。例如：某运动员用500牛的力将足球踢出20米远，若用公式W=Fs=500牛x20米=10000焦计算就是错误的，因为踢球的力的作用距离并不是20米。

(3)F是使物体沿力F方向通过距离s的过程中，始终作用在物体上的力，它的大小和方向都是不变的。

（四）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 )，在国际单

位制中，用专门的名称“焦耳”来表示，简称为焦，符号是J。1焦=。

（五）做功的实质

做功的过程实质上就是能量转化的过程，力对物体做了多少功，就有多少能量发生了转化。因此，可以用功来量度能量转化的多少。

例如：举起重物时做功100焦，人体就有100焦的能量转化成了物体的势能；拖动物体做功500焦，人体就有500焦的能量转化成了物体的动能和由于各种摩擦而产生的内能。能量的单位与功的单位一样，也是焦耳。

【能力拓展】

1.做功跟我们日常所说的“做工”或“工作”不一样。“做工”更多指从事体力劳动，在体力劳动中，人

可能做功，也可能没有做功。如建筑工人搬运重物在水平路面上行走，是在“做工”，但没有做功。“工

作”可以指体力劳动，也可以指脑力劳动，脑力劳动没有做功。

2.判断物体做功的多少，要看力和在力的方向上通过的距离，不要受接触面粗糙程度和斜面的影响。

3.功和能的区别与联系：功和能是两个不同性质的量，功是过程量，它对应的是一段时间和一段过程；能是状态量，它对应的是一个时刻和一个状态。但功和能这两个量又是密切相关的，首先，能是物体做功的本领，如果一个物体具有做功的本领，我们就说它具有能；其次，功是能量转化的量度，即在一个过程中，能量究竟转化了多少，可以用相应的功量度出来。

[例题1]（2022•杭州模拟）运动会上，小明为班级买来了一箱矿泉水，则下列过程中，小明对箱子有做功的是（）

A．小明推放在地面上的箱子，没推动

B．小明提着箱子站在操场上

C．小明提着箱子在操场上水平匀速走动

D．小明提着箱子上楼梯

[例题2]（2022秋•义乌市期中）如图所示，塔式起重机下挂着重物，在下列三种情形中：①重物静止不动；②重物匀速向上运动；③重物沿水平方向匀速移动。下列关于钢索拉力对重物做功的判断及其原因的分析，正确的是（）

A．只有情形①③做了功，因为重物的机械能发生了变化

B．只有情形②做了功，因为重物的机械能发生了变化

C．只有情形①③做了功，因为起重机消耗了能量

D．只有情形②做了功，因为起重机消耗了能量

[例题3]（2023•温州模拟）如图甲所示，重力为G的小球制成的摆锤由a处静止释放后摆动，记录不同时间小球的轨迹。小球在不同位置离天花板的高度分别为H1、H2、H3，不计空气阻力。

（1）小球从b到c位置过程中，重力做的功是。（用字母表示）

（2）若小球运动到c点时失去所有外力作用（绳子也断开），图乙中能正确描述其后续运动轨迹的是。

A.匀速直线

B.静止

C.加速下落

D.匀速上升

[例题4]（2023•柯桥区模拟）把2个鸡蛋从地面竖直匀速拿到桌面上所做的功约为（）A．焦B．1焦C．10焦D．100焦

[例题5]（2023•鹿城区三模）将制作好的水火箭竖直立于地面如图甲所示。用打气筒向瓶内打气，

瓶内压强足够大时，瓶内的水向下喷出，水火箭竖直向上飞起。

（1）瓶内的水向下喷出而水火箭向上运动，这是因为。

（2）水火箭瓶体质量为千克。当水火箭竖直上升至15米高时，瓶体克服自身重力做功。

（3）图乙是水火箭发射后的速度随时间变化的图像，请选出水火箭发射后受到平衡力的时刻。（选填“t1”、“t2”或“t3”）

[例题6]（2023•西湖区模拟）在水平地面上有一长方体木箱。小林用水平推力F把木箱向前推，如图甲所示。此过程中，推力F随时间t的变化情况如图乙所示，木块前进的速度v的大小随时间t的变化情况如图丙所示。

（1）0～1秒内，推力F对木箱是否做功（选填“是”或“否”）；

（2）3～5秒内，推力F对木箱做功焦。

知识点二、功率

（一）比较做功的快慢

比较做功的快慢有三种方法：

(1)若做功相同，比较做功的时间，所用时间越短做功越快，所用时间越长做功越慢；

(2)若做功时间相同，比较所做功的多少，做功越多做功越快，做功越少做功越慢；