功和机械能
知识点
11.1 功
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，这个力就做了功。做功包含两个必要因素：作用在物体上的力、物体在力的方向上移动的距离。功的公式 W = Fs，国际单位是焦耳（J），1 J = 1 N·m。如果物体没有移动距离，或者移动方向与力的方向垂直，这个力就没有做功（不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力与距离方向垂直）。
11.2 功率
功率表示物体做功的快慢，等于功与做功所用时间之比，公式 P = W / t，国际单位是瓦特（W），1 W = 1 J/s。功率越大，表示做功越快。
11.3 动能和势能
物体由于运动而具有的能叫动能，质量越大、速度越大，动能越大。物体由于被举高而具有的能叫重力势能，质量越大、高度越高，重力势能越大。物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能，形变程度越大，弹性势能越大。
11.4 机械能及其转化
动能和势能统称为机械能。在只有动能和势能相互转化、没有摩擦等阻力做功的情况下，机械能的总量保持不变，这叫机械能守恒。常见的动能和势能相互转化的例子：过山车、荡秋千、水力发电（水的重力势能转化为动能）。
配套练习
- 下列情况中，力对物体做了功的是：
- A. 用力推静止的墙壁，墙壁没有移动
- B. 提着水桶在水平路面上行走
- C. 起重机把货物匀速吊起一定高度
- D. 手托着书本站着不动
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答案：CC中拉力方向（竖直向上）与货物移动方向一致，力做了功。A没有距离；B中提力方向竖直、移动方向水平，力与距离垂直不做功；D没有距离，都不做功。 - 一台起重机把质量为 500 kg 的货物匀速提高 10 m，用时 20 s，求起重机做的功和功率。（g = 10 N/kg）
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答案：W = 5×10⁴ J，P = 2500 WW = Fs = Gh = mgh = 500 kg × 10 N/kg × 10 m = 5×10⁴ J；P = W/t = 5×10⁴ J / 20 s = 2500 W。 - 过山车从最高点由静止开始下滑，在下滑过程中，它的动能和势能分别怎样变化？
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答案：动能增大，势能（重力势能）减小下滑过程中高度降低，重力势能减小；速度增大，动能增大，重力势能转化为动能。
互动模拟 （选看）
动能和势能的转化：摆的运动
摆球摆动过程中，动能和势能相互转化，机械能总量（不考虑摩擦时）保持不变。最高点动能为零、势能最大；最低点势能最小、动能最大。