机械功与机械能：原理、转化及生活应用分析

# 机械功与机械能
- 一、机械功
  - 1. 做功条件
    - ① 作用在物体上的力
      - 1.1 力的方向
      - 1.2 力的大小
    - ② 物体沿力的方向移动距离
      - 2.1 距离的大小
      - 2.2 移动方向
  - 2. 不做功的情况
    - ① 有力无距离
    - ② 有距离无力
    - ③ 力与距离垂直
  - 3. 计算公式
    - W = F × s
      - 单位：焦耳（1J = 1N·m）
  - 4. 影响因素
    - ① 力的大小
    - ② 移动的距离
- 二、机械能
  - 1. 动能
    - 定义：运动物体具有的能
    - 公式：E_k = ½mv²
    - 探究 影响动能大小的因素
      - 研究方法：
        - （1）控制变量法
        - （2）转换法
      - 结论：
        - （1）质量（m越大，动能越大）
        - （2）速度（v影响更大）
      - 应用案例：
        - 冲刺跑步
        - 运动员投掷
  - 2. 势能
    - (1) 重力势能
      - 公式：E_p = mgh
      - 影响因素：
        - 质量（m越大，势能越大）
        - 高度（h越大，势能越大）
    - (2) 弹性势能
      - 定义：物体弹性形变具有的能
      - 影响因素：
        - 形变程度（越大，势能越大）
        - 材料性质（如弹簧劲度）
  - 3. 其他形式势能
    - 化学势能
    - 核势能
- 三、机械能转化
  - 1. 转化规律
    - ① 动能 ↔ 重力势能
    - ② 动能 ↔ 弹性势能
    - ③ 弹性势能 ↔ 重力势能
  - 2. 机械能守恒条件
    - 只有动能与势能相互转化
    - 不存在摩擦/空气阻力
    - 理论模型与实验验证
- 四、生活应用
  - 1. 简单机械做功
    - 杠杆
      - 优劣势分析
    - 滑轮组
      - 应用示例
    - 斜面
      - 省功原则
  - 2. 能量转化实例
    - ① 自行车下坡
      - 重力势能→动能
      - 实际效果与计算
    - ② 瀑布
      - 重力势能→动能
      - 水电转化
    - ③ 拉弓射箭
      - 弹性势能→动能
      - 运动效应
- 五、典型例题
  - 杠杆/滑轮组/斜面做功计算
    - 题型演示
  - 机械能守恒判断
    - 分析实例
  - 动能势能转化分析
    - 计算与推导