中学物理知识总结（十一）——功、机械能

下面我们来学习力学中的有关能量的问题，首先要了解功的概念：

假设人搬动一个物体用了5N的力，搬起物体后，在竖直方向上将物体举高2m，然后放下物体，在人将物体举高的过程中，结果是物体从地面到距离地面两米高的空中了，这是最后的结果，也可以说是工作的成效，为了衡量工作成效的大小，引入功的概念。

我们说，如果一个物体在某个方向受力，并且在这个力的作用下，沿着这个力的方向移动了一段距离，那么这个力就做了功，功的大小等于这个力的大小和物体在力的方向上移动的距离的乘积，写成公式就是：

功的单位是牛米，也叫作焦耳（），力的单位是牛顿（），距离的单位是米（）。

这里请大家注意，做功一定需要有力，但在有力的情况下也不一定会做功，例如：

人们拎着一桶水在路上行走，这里人们为了拎起水桶，需要施加一个竖直方向的力，而在路上行走，距离是水平方向的，力和运动距离垂直，所以这个力不做功。

再如：人们搬一块大石头，用了力，但没有搬动，此时有力施加在石头上，但是没有运动的距离，所以这个力也不做功。

需要特别注意的是：这里的移动距离一定是在力的方向上移动的距离，而不是在其它方向上的距离。

在理解了功的概念之后，我们下面来研究功率：

所谓功率，就是指人或某种机器在单位时间内能够做多少功，也就是用来衡量做功速度的一个物理量。

我们把在某一段时间内做的功除以做这些功用的这一段时间，就得到了功率，写成公式就是：

功率的单位是瓦特（），功的单位是焦耳（），时间的单位是秒（）。

比瓦特更大的单位是千瓦（），它和瓦特的进率是1000。

下面我们来介绍能量的概念：

前面已经提到，人或者机器都有做功的能力，自然界中也有不少物体可以做功，凡是这些可以对外做功的物体，我们就说它们是就有能量的。

物体能对外做功越多，它具有的能量越大。

下面来介绍几种类型的能量：

我们直观的认识到，运动速度快的物体比运动速度慢的物体具有的能量大，这种因为运动而具有的能量，我们称为动能。

动能的大小由物体的运动速度和物体的质量这两个因素决定。

我们也能够感受到，高处的水流下来比低处的水流下来更具有冲击力，这种因为受到重力，并受到高度影响的能量称为重力势能，拉紧的弓弦比没有拉紧的弓弦需要更大的力来维持，这种因为弹性形变而具有的能量叫做弹性势能，我们把重力势能和弹性势能统称为势能。

下面我们介绍能量转化的相关问题：

首先介绍一个概念：机械能

上面我们已经介绍过了动能和势能的概念，那么机械能就是前面两者的合称。

当我们从高处下落时，速度会变大，所以动能会变大，这部分动能是从哪里来的呢？

随着速度的变大，我们的高度也在降低，而高度决定了物体的重力势能大小，也就是是能的大小。

所以我们可以得到结论：是势能转化为了动能，而机械能的总量是保持不变的，反之也成立。