高一物理下册《机械能》期末知识点整理.docx

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1、高一物理下册机械能期末知识点整理高一物理机械能和能源考点分析及公式汇编高一物理机械能和能源考点分析及公式汇编一本章考点l功的简洁计算；理解正功、负功的物理意义（动力做功为正功得到能量；阻力做功为负功消耗能量）；总功的计算（两种思路：先分再总、先合再总）选择题、填空题、计算题（考试指数90）l动能定理的应用。（合外力所做的总功变更了物体的动能）选择题、填空题、计算题（考试指数100）l机械能守恒定律的应用。（条件：只有重力做功时，初末状态的机械能不变）选择题、填空题、计算题（考试指数100）l平均功率、瞬时功率；以及有关机动车（肯定要将牵引力带入计算）功率的有关计算；汽车的最大速度问题。选择题、

2、填空题、计算题（考试指数100）l验证动能定理、机械能守恒定律的试验。试验题（考试指数100）二本章公式1功：W=Fscosq（适用于恒力的功的计算）理解正功、零功、负功。功是能量转化的量度。重力的功-量度-重力势能的改变WG=mgh=EP=EP1-EP2合外力的功-量度-动能的改变W合=W总=DEk=Ek2一Ek12动能和势能：动能：Ek=重力势能：Ep=mgh（具有相对性，其大小与参考面的选择有关）3动能定理：外力对物体所做的总功等于物体动能的改变（增量）。公式：W合=DEk=Ek2一Ek1=4机械能守恒定律：机械能=动能+重力势能+弹性势能条件：系统只有内部的重力或弹力做功。公式：mgh

3、1+或者DEp=DEk5能量转化与守恒定律：总的削减的能量=总的增加的能量该定律适合自然界中的全部运动形式。公式：或者DE减=DE增、或写成DE1=DE26功率：P=（在t时间内力对物体做功的平均功率）P=FVcos对于机动车，F表示牵引力，不是合外力；若V为即时速度时，P为即时功率；若V为平均速度时，P为平均功率；机动车行驶的最大速度VmaxP0/f（P0表示额定功率）高三物理机械能学问点总结 高三物理机械能学问点总结 1.功(1)功的定义：力和作用在力的方向上通过的位移的乘积。是描述力对空间积累效应的物理量，是过程量。定义式：W=Fscos，其中F是力，s是力的作用点位移(对地)，是力与位

4、移间的夹角。(2)功的大小的计算方法：恒力的功可依据W=FScos进行计算，本公式只适用于恒力做功。依据W=Pt，计算一段时间内平均做功。利用动能定理计算力的功，特殊是变力所做的功。依据功是能量转化的量度反过来可求功。(3)摩擦力、空气阻力做功的计算：功的大小等于力和路程的乘积。发生相对运动的两物体的这一对相互摩擦力做的总功：W=fd(d是两物体间的相对路程)，且W=Q(摩擦生热)2.功率(1)功率的概念：功率是表示力做功快慢的物理量，是标量。求功率时肯定要分清是求哪个力的功率，还要分清是求平均功率还是瞬时功率。(2)功率的计算平均功率：P=W/t(定义式)表示时间t内的平均功率，不管是恒力做

5、功，还是变力做功，都适用。瞬时功率：P=FvcosP和v分别表示t时刻的功率和速度，为两者间的夹角。(3)额定功率与实际功率：额定功率：发动机正常工作时的最大功率。实际功率：发动机实际输出的功率，它可以小于额定功率，但不能长时间超过额定功率。(4)交通工具的启动问题通常说的机车的功率或发动机的功率实际是指其牵引力的功率。以恒定功率P启动：机车的运动过程是先作加速度减小的加速运动，后以最大速度vm=P/f作匀速直线运动。以恒定牵引力F启动：机车先作匀加速运动，当功率增大到额定功率时速度为v1=P/F，而后起先作加速度减小的加速运动，最终以最大速度vm=P/f作匀速直线运动。3.动能：物体由于运动

6、而具有的能量叫做动能。表达式：Ek=mv2/2(1)动能是描述物体运动状态的物理量。(2)动能和动量的区分和联系动能是标量，动量是矢量，动量变更，动能不肯定变更;动能变更，动量肯定变更。两者的物理意义不同：动能和功相联系，动能的改变用功来量度;动量和冲量相联系，动量的改变用冲量来量度。两者之间的大小关系为EK=P2/2m4动能定理：外力对物体所做的总功等于物体动能的改变。表达式： (1)动能定理的表达式是在物体受恒力作用且做直线运动的状况下得出的。但它也适用于变力及物体作曲线运动的状况。(2)功和动能都是标量，不能利用矢量法则分解，故动能定理无重量式。(3)应用动能定理只考虑初、末状态，没有守

7、恒条件的限制，也不受力的性质和物理过程的改变的影响。所以，凡涉及力和位移，而不涉及力的作用时间的动力学问题，都可以用动能定理分析和解答，而且一般都比用牛顿运动定律和机械能守恒定律简捷。(4)当物体的运动是由几个物理过程所组成，又不须要探讨过程的中间状态时，可以把这几个物理过程看作一个整体进行探讨，从而避开每个运动过程的详细细微环节，具有过程简明、方法奇妙、运算量小等优点。5重力势能(1)定义：地球上的物体具有跟它的高度有关的能量，叫做重力势能， 。重力势能是地球和物体组成的系统共有的，而不是物体单独具有的。重力势能的大小和零势能面的选取有关。重力势能是标量，但有+、-之分。(2)重力做功的特点

8、：重力做功只确定于初、末位置间的高度差，与物体的运动路径无关。WG=mgh。(3)做功跟重力势能变更的关系：重力做功等于重力势能增量的负值。即 。6弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能量。7机械能守恒定律(1)动能和势能(重力势能、弹性势能)统称为机械能，E=Ek+Ep。(2)机械能守恒定律的内容：在只有重力(和弹簧弹力)做功的情形下，物体动能和重力势能(及弹性势能)发生相互转化，但机械能的总量保持不变。(3)机械能守恒定律的表达式 (4)系统机械能守恒的三种表示方式：系统初态的总机械能E1等于末态的总机械能E2，即E1=E2系统削减的总重力势能EP减等于系统增加的总动能EK增，即EP减=

9、EK增若系统只有A、B两物体，则A物体削减的机械能等于B物体增加的机械能，即EA减=EB增留意解题时原委选取哪一种表达形式，应依据题意敏捷选取;需留意的是：选用式时，必需规定零势能参考面，而选用式和式时，可以不规定零势能参考面，但必需分清能量的削减量和增加量。(5)推断机械能是否守恒的方法用做功来推断：分析物体或物体受力状况(包括内力和外力)，明确各力做功的状况，若对物体或系统只有重力或弹簧弹力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数和为零，则机械能守恒。用能量转化来判定：若物体系中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化，则物体系统机械能守恒。对一些绳子突然绷紧，物体间非弹性碰撞

10、等问题，除非题目特殊说明，机械能必定不守恒，完全非弹性碰撞过程机械能也不守恒。8功能关系(1)当只有重力(或弹簧弹力)做功时，物体的机械能守恒。(2)重力对物体做的功等于物体重力势能的削减：WG=Ep1-Ep2。(3)合外力对物体所做的功等于物体动能的改变：W合=Ek2-Ek1(动能定理)(4)除了重力(或弹簧弹力)之外的力对物体所做的功等于物体机械能的改变：WF=E2-E19能量和动量的综合运用动量与能量的综合问题，是中学力学最重要的综合问题，也是难度较大的问题。分析这类问题时，应首先建立清楚的物理图景，抽象出物理模型，选择物理规律，建立方程进行求解。这一部分的主要模型是碰撞。而碰撞过程，一

11、般都遵从动量守恒定律，但机械能不肯定守恒，对弹性碰撞就守恒，非弹性碰撞就不守恒，总的能量是守恒的，对于碰撞过程的能量要分析物体间的转移和转换。从而建立碰撞过程的能量关系方程。依据动量守恒定律和能量关系分别建立方程，两者联立进行求解，是这一部分常用的解决物理问题的方法。 高考物理学问点速查复习机械能、功机械能1.深刻理解功的概念功是力的空间积累效应。它和位移相对应（也和时间相对应）。计算功的方法有两种：根据定义求功。即：W=Fscos。在中学阶段，这种方法只适用于恒力做功。当时F做正功，当时F不做功，当时F做负功。这种方法也可以说成是：功等于恒力和沿该恒力方向上的位移的乘积。用动能定理W=Ek或

12、功能关系求功。当F为变力时，中学阶段往往考虑用这种方法求功。这种方法的依据是：做功的过程就是能量转化的过程，功是能的转化的量度。假如知道某一过程中能量转化的数值，那么也就知道了该过程中对应的功的数值。(3)会推断正功、负功或不做功。推断方法有：1用力和位移的夹角推断;2用力和速度的夹角推断定;3用动能改变推断.(4)了解常见力做功的特点:重力做功和路径无关，只与物体始末位置的高度差h有关：W=mgh，当末位置低于初位置时，W0，即重力做正功；反之则重力做负功。滑动摩擦力做功与路径有关。当某物体在一固定平面上运动时，滑动摩擦力做功的肯定值等于摩擦力与路程的乘积。在弹性范围内，弹簧做功与始末状态弹

13、簧的形变量有关系。（5）一对作用力和反作用力做功的特点：1一对作用力和反作用力在同一段时间内做的总功可能为正、可能为负、也可能为零；2一对互为作用反作用的摩擦力做的总功可能为零（静摩擦力）、可能为负（滑动摩擦力），但不行能为正。2.深刻理解功率的概念（1）功率的物理意义：功率是描述做功快慢的物理量。（2）功率的定义式：，所求出的功率是时间t内的平均功率。（3）功率的计算式：P=Fvcos，其中是力与速度间的夹角。该公式有两种用法：求某一时刻的瞬时功率。这时F是该时刻的作用力大小，v取瞬时值，对应的P为F在该时刻的瞬时功率；当v为某段位移（时间）内的平均速度时，则要求这段位移（时间）内F必需为恒

14、力，对应的P为F在该段时间内的平均功率。(4)重力的功率可表示为PG=mgVy，即重力的瞬时功率等于重力和物体在该时刻的竖直分速度之积。2、斜面上的弹力做功和摩擦力做功问题3、滑轮系统拉力做功的计算方法当牵引动滑轮两根细绳不平行时，但都是恒力，此时若将此二力合成为一个恒力再计算这个恒力的功，则计算过程较困难。但若等效为两个恒力功的代数和，将使计算过程变得特别简便。4、求某力的平均功率和瞬时功率的方法平均功率的计算：5、机车的启动问题问题1：.机车起动的最大速度问题问题2：机车匀加速起动的最长时间问题问题3：.机车运动的最大加速度问题。功和功率的计算1、求变力做功的几种方法功的计算在中学物理中占

15、有非常重要的地位，中学阶段所学的功的计算公式W=FScosa只能用于恒力做功状况，对于变力做功的计算则没有一个固定公式可用，本文对变力做功问题进行归纳总结如下：（1）等值法等值法即若某一变力的功和某一恒力的功相等，则可以同过计算该恒力的功，求出该变力的功。而恒力做功又可以用W=FScosa计算，从而使问题变得简洁。（2）、微元法当物体在变力的作用下作曲线运动时，若力的方向与物体运动的切线方向之间的夹角不变，且力与位移的方向同步改变，可用微元法将曲线分成无限个小元段，每一小元段可认为恒力做功，总功即为各个小元段做功的代数和。三、平均力法假如力的方向不变，力的大小对位移按线性规律改变时，可用力的算

16、术平均值（恒力）代替变力，利用功的定义式求功。（4）、图象法（5）、能量转化法求变力做功功是能量转化的量度，已知外力做功状况可计算能量的转化，同样依据能量的转化也可求外力所做功的多少。因此依据动能定理、机械能守恒定律、功能关系等可从能量变更的角度求功。、用动能定理求变力做功动能定理的内容是：外力对物体所做的功等于物体动能的增量。它的表达式是W外=EK，W外可以理解成全部外力做功的代数和，假如我们所探讨的多个力中，只有一个力是变力，其余的都是恒力，而且这些恒力所做的功比较简单计算，探讨对象本身的动能增量也比较简单计算时，用动能定理就可以求出这个变力所做的功。、用功能原理求变力做功功能原理的内容是

17、：系统所受的外力和内力（不包括重力和弹力）所做的功的代数和等于系统的机械能的增量，假如这些力中只有一个变力做功，且其它力所做的功及系统的机械能的改变量都比较简单求解时，就可用功能原理求解变力所做的功。、用公式W=Pt求变力做功机械能及机械能守恒定律的应用一、对机械能守恒定律的理解1、对机械能中的重力势能的理解机械能中的重力势能是一个相对值，只有选定了零势能参考面才有物体相对于零势面的重力势能。在机械能守恒关系式中初、末两状态的机械能应相对于同一参考面。2、对机械能守恒定律条件的理解对机械能守恒定律成立条件的理解关系到能否正确应用该定律，对该定律的理解可从以下两个方面：(1)、从力做功的角度理解

18、机械能守恒定律成立的条件。对某一物体，若只有重力（或弹簧的弹力）做功，其它力不做功，则该物体的机械能守恒。（2）、从能量转化的角度理解机械能守恒定律成立的条件。对某一系统，物体间只有动能和重力势能及弹性势能相互转化，系统跟外界没有发朝气械能的传递，机械能也没有转变成其它形式的能（如没有热能产生），则系统的机械能守恒。3、对于机械能守恒定律中“守恒”的理解。正确理解机械能守恒定律中“守恒”的涵义，对于正确写出守恒的数学表达式非常重要，同时对守恒的理解不同，其对应的数学表达式也不同。对守恒的理解主要有以下三种：(1)、所谓守恒即系统的初态的总机械能E1等于末态的总机械能E2，其相应的数学表达式为：

19、E1=E2。（2）、系统的机械能守恒可理解为系统的能量只在动能和重力势能之间相互转化。系统重力势能的改变量和系统动能的改变量数值大小相等，即Ep=Ek。（3）、假如系统是有A、B两个物体组成的，对于机械能守恒可理解为系统的机械能只在A、B两物体之间相互转化，A物体的机械能的改变量和B物体的机械能的改变量数值大小相等，即EA=EB。二、机械能守恒定律的应用1、物体运动中的机械能守恒2、变质量问题中的机械能守恒3、多物体组成的系统的机械能守恒问题4、弹簧问题中的机械能守恒功能关系1、常见力做功与能量改变的对应关系重力功：重力势能和其他能相互转化弹簧的弹力做功：弹性势能和其他能相互转化滑动摩擦力做功

20、：机械能转化为内能电场力做功：电势能与其他能相互转化安培力做功：电能和其它形式能相互转化分子力做功：分子势能和分子动能之间的能的转化合外力做功：动能和其他形式能之间的转化重力、弹力外的其他力做功：机械能和其他形式能之间的转化2、功是能量的转化的量度W=E冲量、动量与动量定理1、冲量-求恒力和变力冲量的方法。恒力F的冲量干脆依据I=Ft求，而变力的冲量一般要由动量定理或F-t图线与横轴所夹的面积来求。2、动量-动量及动量改变的求解方法。求动量的改变要用平行四边形定则或动量定理。3、动量定理：应用动量定理解题的思路和一般步骤为：10明确探讨对象和物理过程;20分析探讨对象在运动过程中的受力状况;3

21、0选取正方向,确定物体在运动过程中始末两状态的动量;40依据动量定理列方程、求解。小结：三问法应用动量定理：一问能否用（涉及力、时间和速度改变的问题，不涉及加速度与位移）二问探讨对象与过程;三问动量的改变与合冲量高一物理机械能守恒定律学问点总结 高一物理机械能守恒定律学问点总结 3、推断一个力是否做功的几种方法(1)依据力和位移的方向的夹角推断，此法常用于恒力功的推断，由于恒力功W=Flcos，当=90，即力和作用点位移方向垂直时，力做的功为零.(2)依据力和瞬时速度方向的夹角推断，此法常用于推断质点做曲线运动时变力的功.当力的方向和瞬时速度方向垂直时，作用点在力的方向上位移是零，力做的功为零

22、.(3)依据质点或系统能量是否改变，彼此是否有能量的转移或转化进行推断.若有能量的改变，或系统内各质点间彼此有能量的转移或转化，则必定有力做功.4、各种力做功的特点(1)重力做功的特点：只跟初末位置的高度差有关，而跟运动的路径无关.(2)弹力做功的特点：对接触面间的弹力，由于弹力的方向与运动方向垂直，弹力对物体不做功;对弹簧的弹力做的功，中学阶段没有给出相关的公式，对它的求解要借助其他途径如动能定理、机械能守恒、功能关系等.(3)摩擦力做功的特点：摩擦力做功跟物体运动的路径有关，它可以做负功，也可以做正功，做正功时起动力作用.如用传送带把货物由低处运输到高处，摩擦力就充当动力.摩擦力的大小不变

23、、方向改变(摩擦力的方向始终和速度方向相反)时，摩擦力做功可以用摩擦力乘以路程来计算，即W=Fl.(1)W总=F合lcos，是F合与位移l的夹角;(2)W总=W1+W2+W3+为各个分力功的代数和;(3)依据动能定理由物体动能改变量求解：W总=Ek.5、变力做功的求解方法(1)用动能定理或功能关系求解.(2)将变力的功转化为恒力的功.当力的大小不变，而方向始终与运动方向相同或相反时，这类力的功等于力和路程的乘积，如滑动摩擦力、空气阻力做功等;当力的方向不变，大小随位移做线性改变时，可先求出力对位移的平均值=2F1+F2，再由W=lcos计算，如弹簧弹力做功;作出变力F随位移改变的图象，图线与横

24、轴所夹的面积即为变力所做的功;当变力的功率P肯定时，可用W=Pt求功，如机车牵引力做的功.二、功率1.计算式(1)P=tW，P为时间t内的平均功率.(2)P=Fvcos5.额定功率：机械正常工作时输出的最大功率.一般在机械的铭牌上标明.6.实际功率：机械实际工作时输出的功率.要小于等于额定功率.方式过程恒定功率启动恒定加速度启动过程分析设牵引力为F阶段一：vF=v(Pa=m(F-F阻阶段二：F=F阻a=0P=Fvm=F阻vm阶段一：a=m(F-F阻不变F不变vP=Fv，直到P=P额=Fvm阶段二：vF=v(P额a=m(F-F阻阶段三：F=F阻时a=0v达最大值vm=F阻(P额运动规律加速度渐渐

25、减小的变加速直线运动(对应下图的OA段)以vm匀速直线运动(对应下图中的AB段)以加速度a做匀加速直线运动(对应下图中的OA段)匀加速运动能维持的时间t0=a(vm以vm匀速直线运动，对应下图中的BC段vt图象三、动能1.定义：物体由于运动而具有的能.2.公式：Ek=21mv2.单位：焦耳(J)，1J=1Nm=1kgm2/s2.4.矢标性：动能是标量，只有正值.四、动能定理1.内容：全部外力对物体做的总功等于物体动能的改变量，这个结论叫做动能定理.2.表达式：w=Ek2-Ek1改变的大小由外力的总功来度量.4.适用条件：动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动;既适用于恒力做功，也适用于变力

26、做功.5.动能定理中涉及的物理量有F、s、m、v、W、Ek等，在处理含有上述物理量的力学问题时，可以考虑运用动能定理.无需留意其中运动状态改变的细微环节6.应用动能定理解题的一般思路(1)确定探讨对象和探讨过程.留意，动能定理一般只应用于单个物体，假如是系统，那么系统内的物体间不能有相对运动.(2)对探讨对象进行受力分析.(探讨对象以外的物体施于探讨对象的力都要分析，含重力)(3)写出该过程中合外力做的功，或分别写出各个力做的功(留意功的正负).假如探讨过程中物体受力状况有改变，要分别写出该力在各个阶段做的功.(4)写出物体的初、末动能.(5)根据动能定理列式求解.五、机械能1.重力做功的特点

27、：重力做功与路径无关，只与初、末位置的高度差h有关.重力做功的大小WG=mgh，若物体下降，则重力做正功;若物体上升，则重力做负功(或说物体克服重力做功).2.重力势能(1)概念：物体的重力势能等于物体的重力和高度的乘积.(2)表达式：Ep=mgh，(3)重力势能是标量，且有正负.其正、负表示大小.物体在参考平面以下，其重力势能为负，在参考平面以上，其重力势能为正.六、机械能守恒定律1.内容：在只有重力(或弹簧的弹力)做功的状况下，动能和势能发生相互转化，但总量保持不变，这个结论叫做机械能守恒定律.2.机械能守恒的条件：(1)只有重力或系统内弹力做功.(2)受其他外力但其他外力不做功或做功的代

28、数和为零.3.表达式：(1)Ek+Ep=Ek+Ep，表示系统初状态机械能的总和与末状态机械能的总和相等.(2)Ek=-Ep，表示系统(或物体)机械能守恒时，系统削减(或增加)的重力势能等于系统增加(或削减)的动能，在分析重力势能的增加量或削减量时，可不选参考平面.(3)EA增=EB减，表示若系统由A、B两部分组成，则A部分物体机械能的增加量与B部分物体机械能的削减量相等.4.推断机械能是否守恒方法：(1).利用机械能的定义推断(干脆推断)：若物体在水平面上匀速运动，其动能、势能均不变，机械能不变.若一个物体沿斜面匀速下滑，其动能不变，重力势能削减，其机械能削减.(2).用做功推断：若物体或系统

29、只有重力(或弹簧的弹力)做功，虽受其他力，但其他力不做功，机械能守恒.(3).用能量转化来推断：若物体系统中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化，则物体系统机械能守恒.(4).对一些绳子突然绷紧、物体间非弹性碰撞等，除非题目特殊说明，否则机械能必定不守恒.七.功能关系1.合外力对物体做功等于物体动能的变更.W合=Ek2-Ek1，即动能定理.2.重力做功对应重力势能的变更.WG=-Ep=Ep1-Ep2重力做多少正功，重力势能削减多少;重力做多少负功，重力势能增加多少.3.弹簧弹力做功与弹性势能的变更相对应.WF=-Ep=Ep1-Ep2弹力做多少正功，弹性势能削减多少;弹力做多少

30、负功，弹性势能增加多少.4.除重力弹力以外的力的功与物体机械能的增量相对应，即W=E.5.克服滑动摩擦力在相对路程上做的功等于摩擦产生的热量：Q=Wf=fs相四、能量转化和守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭空消逝，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。 第16页 共16页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页