第一章 功和机械能 知识点总结 -2023-2024学年高一下学期物理鲁科版（2019）必修第二册

新教材 鲁科版2019版 物理必修第二册 第1章知识点清单 目录 第1章　功和机械能 第1节　机械功 第2节　功率 第3节　动能和动能定理 第4节　势能及其改变 第5节　科学验证_ 机械能守恒定律 2 / 2 第1章　功和机械能 第1节　机械功 一、机械功 1. 概念：如果施力于某物体，并使该物体在力的方向上移动了一段距离，这个力就 对物体做了功。 2. 做功的两个因素   3. 公式 (1)力F与位移s同向时，W=Fs。 (2)力F与位移s夹角为α时，W=Fs cos α(0°≤α≤180°)。其中F、s、α分别为力的大 小、位移的大小和力与位移方向的夹角。 (3)适用条件：只适用于恒力做功。 4. 单位：国际单位制中，功的单位是焦耳，符号是J，1 J=1 N·m。 二、正功和负功 1. 力对物体做正功和负功的条件 α的取值 W的取值 含义 α= W=0 力F不做功 0≤α< W>0 力F对物体做正功 <α≤π W<0 力F对物体做负功(或说成物体克服力F做功) 2. 总功的计算 当一个物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，这几个力对物体做的总功等于： (1)各个力分别对物体做功的代数和。 (2)所有外力的合力对物体做的功。 三、对功的理解 1. 对功的理解 (1)两个决定因素 ①作用在物体上的外力； ②物体在力的方向上的位移。 (2)功是力在空间上的积累效应，它总是与一个过程相联系。因此，功是一个过程量。计算功时，一定要明确是哪个力在哪一过程中对物体做功。 2. 对公式W=Fs cos α的理解 (1)W=F·s cos α可理解为功等于力F与沿力F方向的位移s cos α的乘积。 (2)W=F cos α·s，也可理解为功等于沿位移方向的分力F cos α与位移s的乘积。 (3)适用条件：公式W=Fs cos α只适用于计算恒力做功，若是变力做功，此公式不再 适用。 3. 正功和负功的物理意义 功是标量，只有大小没有方向，功的正、负既不表示功有方向，也不表示功的数值大小。正功和负功只表示两种相反的做功效果。 4. 总功的计算 总功指物体受到的所有力对物体做功的总和，由合力与分力的等效替代关系知，合力与分力做功也是可以等效替代的，因此计算总功的方法有两种： (1)先求物体所受的合力，再根据公式W合=F合s cos α求合力做的功。 (2)先根据W=Fs cos α，求每个分力做的功W1、W2、……、Wn，再根据W合=W1+W2+ ……+Wn求合力做的功。即合力做的功等于各个分力做功的代数和。 四、变力做功的求解方法 1. 转换研究对象法 如图所示，人站在平台上以恒力拉绳，使小车向左运动，求拉力对小车所做的功。拉力对小车来说是个变力(大小不变，方向改变)，但仔细研究，发现人拉绳的力却是恒力，于是转换研究对象，用求人对绳子所做的功来代替求绳子对小车做的功。   2. 平均值法 当力的方向不变，大小随位移按线性规律变化时，可先求出力对位移的平均值=，再由W=s cos α计算功，如弹簧弹力做的功。 3. 图像法 如图所示，在F-s图像中，若能求出图线与s轴所围的面积，则这个面积即F在这段位移s上所做的功。类似在v-t图像中，图线与t轴所围的面积表示位移。   4. 分段法(或微元法) 当力的大小不变，力的方向改变时，可以把物体的运动过程分为很多小段，这样每 一小段就可以看成直线，先求力在每一小段上的功，再求和即可，力做的总功W=Fs 路或W=-Fs路。如图所示，在水平面上，有一弯曲的槽道AB，用大小恒为F的拉力将一光滑小球从A点沿槽道拉至B点，在拉动的过程中，力F的方向总是与速度同向，用微元法的思想，在很小的一段位移内力F可以看成恒力，做功可以写成力与路程的 乘积就是这个原理。   第2节　功率 一、功率 1. 定义：力所做的功W与完成这些功所用时间t之比。 2. 定义式：P=。 3. 单位：在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，用符号W表示。1 W=1 J/s。 4. 标矢性：功率是标量。 5. 物理意义：表示物体做功快慢的物理量。 6. 额定功率与实际功率 (1)额定功率：是动力机械可以长时间工作的最大允许功率。 (2)实际功率：是动力机械实际工作时的功率。 二、功率与速度 1. 功率与力、速度的关系式：P=Fv(F与v方向相同)。 2. 推导：   3. 应用：由功率与力、速度的关系知，汽车、火车等交通工具和各种起重机械，当 发动机的功率P一定时，牵引力F与速度v成反比，要增大牵引力，就要减小速度。 4. 平均功率和瞬时功率 平均功率 瞬时功率 定义 时间t内功率的平均值 某一时刻功率的瞬时值 物理意义 粗略描述做功的快慢 精确地描述做功的快慢 计算公式 =和