专题07 机械能及其守恒定律-【口袋书】2023年高考物理必背知识手册

专题07 机械能及其守恒定律 考点内容 要求 课程标准要求 追寻守恒量——能量 b 1.理解功和功率。了解生产生活中常见机械的功率大小及其意义。 2.理解动能和动能定理。能用动能定理解释生产生活中的现象。 3.理解重力势能，知道重力势能的变化与重力做功的关系。定性了解弹性势能。 4.理解机械能守恒定律，体会守恒观念对认识物理规律的重要性。能用机械能守恒定律分析生产生活中的有关问题。 功 c 功率 c 重力势能 c 弹性势能 b 动能和动能定理 d 机械能守恒定律 d 能量守恒定律与能源 d 能量守恒定律 功能关系：功是能量转化的量度 定义及做功的两个条件 公式：W=Flcosα 功 正功与负功 物理意义、定义、单位 机械能及其守恒定律 功率 公式： 额定功率与实际功率 重力势能 动能： 弹力做功与弹性势能关系： 定义： 定义： 机械能 势能 重力做功与重力势能关系： 弹性势能 动能 动能定理： 机械能守恒定理：（条件） 一、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:，其中是力，是力的作用点位移（对地），是力与位移间的夹角. 2.功的大小的计算方法: ①恒力的功可根据进行计算，本公式只适用于恒力做功. ②根据，计算一段时间内平均做功. ③利用动能定理计算力的功，特别是变力所做的功. ④根据功是能量转化的量度反过来可求功. ⑤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） ⑥总功计算 方法一：先求合外力，再用求功． 方法二：先求各个力做的功，再应用求合外力做的功． 方法三：利用动能定理. 3.正功与负功 ①当0≤α＜时，W＞0，力对物体做正功． ②当α＝时，W＝0，力对物体不做功． ③当＜α≤π时，W＜0，力对物体做负功，或者说物体克服这个力做了功． 二、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.求功率时一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 ①平均功率: （定义式） 表示时间t内的平均功率，不管是恒力做功，还是变力做功，都适用. ②瞬时功率: ，式中为的夹角. 技巧点拨：若为瞬时速度，则为瞬时功率. 若为平均速度，则为平均功率 3.额定功率与实际功率 ①额定功率:发动机正常工作时的最大功率. ②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. 技巧点拨：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. 三、动能 1.定义：物体由于运动而具有的能量叫做动能. 2.公式：，单位：焦耳(J). . 3.动能是描述物体运动状态的物理量，是个状态量. 技巧点拨：动能和动量的区别和联系 ①动能是标量，动量是矢量，动量改变，动能不一定改变;动能改变，动量一定改变. ②两者的物理意义不同:动能和功相联系，动能的变化用功来量度;动量和冲量相联系，动量的变化用冲量来量度.③两者之间的大小关系为 四、动能定理 1.内容：力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能的变化． 2.表达式：. 3.物理意义：合力做的功是物体动能变化的量度． 技巧点拨： ①动能是标量,功也是标量,所以动能定理是一个标量式,不存在方向的选取问题.当然动能定理也就不存在分量的表达式.例如,将物体以相同大小的初速度不管从什么方向抛出,若最终落到地面时速度大小相同,所列的动能定理的表达式都是一样的. ②高中阶段动能定理中的位移和速度必须相对于同一个参考系,一般以地面或相对地面静止的物体为参考系 ③动能定理说明了合外力对物体所做的功和动能变化间的因果关系和数量关系,不可理解为功转变成了物体的动能 ④合外力做的功为零时,合外力不一定为零(如匀速圆周运动),物体不一定处于平衡状态 ⑤动能定理的表达式是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得出的.但它也适用于变力及物体作曲线运动的情况. ⑥应用动能定理只考虑初、末状态，没有守恒条件的限制，也不受力的性质和物理过程的变化的影响.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. ⑦当物体的运动是由几个物理过程所组成，又不需要研究过程的中间状态时