第六章 机械能-【优学精研】2026年高考物理一轮总复习必备随身宝典word

第六章　机械能 第1讲　功与功率 一、功(必修二第八章第1节) 1.定义:一个物体受到力的作用,如果在____________上发生了一段位移,就说这个力对物体做了功。  2.做功的两个要素 3.恒力做功的公式 W=______________,其中F、l、α分别为力的大小、位移大小、力与位移方向的夹角。  提醒: 4.功的正负 正功 当0≤α<时,W>0,_____对物体做______ 零功 当α=时,W=0,力对物体_______ 负功 当<α≤π时,W<0,_____对物体做______ 提醒:功的正、负不表示方向,也不表示多少。 5.摩擦力做功特点 项目 做 负 功 滑动 摩擦力 如图甲所示,物体A在力F作用下向右运动,地面对它的滑动摩擦力做负功 静摩 擦力 如图乙所示,物体A、B在力F作用下一起向右加速运动,A、B相对静止,物体A对B的静摩擦力做负功 做 正 功 滑动 摩擦力 如图乙所示,物体A、B在力F作用下一起向右加速运动,A、B相对滑动,物体B对A的滑动摩擦力做正功 静摩 擦力 如图乙所示,物体A、B在力F作用下一起向右加速运动(A、B相对静止),物体B对A的静摩擦力做正功 不 做 功 滑动 摩擦力 如图乙所示,物体B在力F作用下向右运动,物体A仍静止,物体B对A的滑动摩擦力不做功 静摩 擦力 如图甲所示,物体A在力F作用下仍静止在地面上时,地面对它的静摩擦力不做功 提醒:(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)一对平衡力作用在同一物体上,若物体静止,则两个力都不做功;若物体运动,则这一对力所做的功在数值上一定相等,一正一负或均为零。 二、功率(必修二第八章第1节) 　　　功率是标量 1.定义 功与完成这些功所用时间的_______。  2.物理意义:描述力对物体做功的_______。  提醒:功率表示的是力做功的快慢,而不是做功的多少;功率大,做功不一定多,反之亦然。 3.分类 平均功率 物体在____________或_____________做功的快慢  瞬时功率 物体在_____________或____________时做功的快慢  额定功率 动力机械可以长时间正常工作的_______功率  实际功率 动力机械实际工作时输出的功率,要求______________额定功率  4.计算公式 P= P描述时间t内力平均对物体做功的_______ P=Fv ①若v为平均速度,则P为_______功率  ②若v为瞬时速度,则P为_______功率  ③当力F和速度v不在同一直线上时,可以将力F分解或者将速度v分解 提醒:公式P=Fv是P=的推论,功率P的大小与W、t无关。 5. P=Fv中三个量的制约关系 项目 各量间的关系 应用 P一定 F与v成反比 汽车上坡时,要增大牵引力,应换挡减小速度 v一定 P与F成正比 汽车上坡时,要使速度不变,应加大油门,增大输出功率,获得较大牵引力 F一定 P与v成正比 汽车在高速路上,加大油门增大输出功率,可以提高速度 质疑辨析 (1)只要物体受力的同时又发生了位移,则一定有力对物体做功。 (　　) (2)一个力对物体做了负功,则说明这个力一定阻碍物体的运动。 (　　) (3)作用力做正功时,反作用力一定做负功。 (　　) (4)合力的功等于各力做功的代数和。 (　　) (5)力与物体速度间的夹角小于90°,则力做的功大于0。 (　　) (6)应用P=既能求某一时刻的瞬时功率,也可以求平均功率。 (　　) (7)由P=Fv可知,发动机功率一定时,机车的牵引力与运行速度的大小成反比。(　　) 第2讲　动能定理 一、动能和动能变化(必修二第八章第3节) 定义 物体由于_______而具有的能  公式 Ek=____________ 矢标性 动能是_______,只有正值,动能与速度方向_______ 状态量 动能是状态量,因为v是瞬时速度 相对性 由于速度具有__________,所以动能也具有相对性  动能的 变化 物体__________与_________之差,即ΔEk=m-m。动能的变化是过程量  提醒:动能Ek为非负值,而动能变化量ΔEk有正负之分。ΔEk>0表示物体的动能增加,ΔEk<0表示物体的动能减少。 二、动能定理(必修二第八章第3节) 1.推导:如图所示,物体的质量为m,在与运动方向相同的恒力F的作用下发生了一段位移l,速度由v1增加到v2,此过程力F做的功为W。 　　　　　　　指合外力 2.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______________。  3.表达式: 如果物体受到几个力的共同作用,W即为______________,它等于___。  4.适用范围:既适用于_____________,也适用于_____________;既适用于直线运动,也适用于______________。  5.四点说明 项目 释疑 正负关系 W>0,ΔEk>0;W<0,ΔEk<0 研究对象 一般是一个物体,也可以是一个系统 过程要求 适用于全过程,也适用于某一阶段 对应关系 一个过程量(做功)对应着两个状态量(动能) 质疑辨析 (1)质量大的物体,动能一定大。 (　　) (2)速度方向变化,物体的动能一定变化。 (　　) (3)动能不变的物体一定处于平衡状态。 (　　) (4)物体的动能不变,所受的合外力必定为零。(　　) (5)合外力做功是物体动能变化的原因。 (　　) (6)动能定理只适用于同时作用的力做功。 (　　) 第3讲　机械能守恒定律 一、重力势能与弹性势能(必修二第八章第2节) 1.重力做功与重力势能 重力做功 的特点 ①重力做功与_______无关,只与始末位置的__________有关。  ②重力做功不引起物体_______的变化  重力 势能 ①表达式:Ep=__________。  ②重力势能的特点 重力势能是物体和_______所共有的,  具有任意性 重力势能的大小与参考平面的选取______。  选择不同参考面,物体重力势能的数值是不同的。但重力势能的变化与参考平面的选取_______。  重力做功 与重力势 能变化的 关系 重力对物体做正功,重力势能_______;重力对物体做负功,重力势能_______,即WG=Ep1-Ep2=-ΔEp  提醒:(1)比较重力势能大小时,要带正负号比较,如Ep1=-5 J,Ep2=-6 J,则Ep1>Ep2。 (2)重力做负功也可以说成物体克服重力做功。 2.弹性势能 定义 发生_____________的物体的各部分之间,由于有弹力的相互作用而具有的势能  弹力做功 与弹性势 能变化的 关系 弹力做正功,弹性势能_______;弹力做负功,弹性势能_______,即W=-ΔEp  二、机械能守恒定律(必修二第八章第4节) 1.内容:在只有______________做功的物体系统内,_______与_______可以互相转化,而总的机械能保持不变。  　　　　　　标量式,无方向性 2.表达式:mgh1+m=______________+m。  　　　　　　不是任何情况下都守恒 3.守恒条件:除重力和系统内弹力外,其他力不做功或做功的代数和为零。 提醒:“只有重力做功”不等于“只受重力作用”。 名词 相同点 不同点 只受重力 两种条件下机械能均守恒 只有重力做功时可能物体只受重力,也可能还受其他力,但其他力都不做功 只有重力 做功 质疑辨析 (1)被举到高处的物体重力势能一定大于零。 (　　) (2)重力势能的变化与零势能参考平面的选取无关。 (　　) (3)重力做功与物体通过的路程有关。 (　　) (4)弹簧弹力做负功时,弹性势能减小。 (　　) (5)物体所受的合外力为零,物体的机械能一定守恒。 (　　) (6)物体的速度增大时,其机械能可能减小。 (　　) (7)物体除受重力外,还受其他力,但其他力不做功,则物体的机械能一定守恒。 (　　) 第4讲　功能关系　能量守恒定律 一、功能关系(必修二第八章第4节) 1.(1)做功的过程就是_____________的过程,不同形式的能量发生相互转化是通过做功来实现的。  (2)功是能量转化的_______,功和能的关系,一是体现在不同的力做功,对应不同形式的能转化,具有一一对应关系,二是做功的多少与能量转化的多少在数值上相等。  提醒:功不是能,功也不能变为能,只是能量转化的途径,转化多少能量,就需要做多少功。 2.摩擦力做功的特点 (1)一对静摩擦力所做功的代数和总等于零。 (2)一对滑动摩擦力做功的代数和总是为负值,差值为机械能转化为内能的部分,也就是系统机械能的损失量。 提醒:无论是静摩擦力还是滑动摩擦力,都可以对物体做正功,也可以做负功,还可以不做功。 二、能量守恒定律(必修三第十二章第4节) 提醒: 质疑辨析 (1)力对物体做了多少功,物体就具有多少能。(　　) (2)滑动摩擦力做功时,一定会引起机械能的转化。 (　　) (3)既然能量在转移或转化过程中是守恒的,故没有必要节约能源。 (　　) (4)一个物体的能量增加,必定有别的物体的能量减少。 (　　) 实验七　验证机械能守恒定律 实验原理 物体或系统在运动过程中,只有动能与势能之间相互转化,在实验误差允许的范围内,若动能的增加量和重力势能的减少量相等,则验证了机械能守恒定律 实验方案 实验装置 实验步骤 数据处理 方案一: 打点计 时器 (1)安装:如图所示,将打点计时器_______固定在铁架台上。  (2)打纸带:接通电源,让重物带着纸带自由下落。 (3)选纸带: ①用m=mghn验证时,应选第1、2两点间距离接近___________的纸带。  ②用m-m=mgΔh验证时,应选择点迹清晰的纸带。 1.测量计算:测量各计数点与起始点间的高度h1、h2、h3…,利用公式vn=计算出各计数点的瞬时速度v1、v2、v3…。 2.验证机械能守恒: 方法一:利用起始点和第n点,验证mghn和m是否相等; 方法二:任取两点A、B计算,验证mghAB与(m-m)是否相等; 方法三:图像法,以v2为纵轴,以h为横轴,绘出v2-h图线,图像的斜率是g。 方案二: 光电门+ 倾斜气 垫导轨 (1)安装:如图所示,将光电门1和2安装在倾斜的气垫导轨上。 (2)实验:由静止释放滑块,依次通过光电门1和2。 1.测量:遮光条的宽度d,滑块下降的高度Δh,滑块通过光电门的时间Δt1、Δt2; 2.验证机械能守恒: -=2gΔh。 方案三: 光电门+ 水平气 垫导轨 (1)安装:将气垫导轨放在水平桌面上,将导轨调至水平。 (2)实验:将滑块移至光电门1左侧某处,由静止释放滑块,砝码落地前挡光条已通过光电门2。 1.测量:挡光条的宽度l、两光电门中心之间的距离x、挡光条通过光电门的时间t1和t2、滑块和挡光条的总质量m0、托盘和砝码的总质量m。 2.验证机械能守恒: mgx=(m+m0)[()2-()2] 误差 分析 1.系统误差:因重物在下落过程中要克服各种阻力(空气阻力、打点计时器阻力)做功,故动能的增加量ΔEk稍小于重力势能的减少量ΔEp,即ΔEk<ΔEp。 2.偶然误差:长度测量、遮光条宽度测量时产生的误差,多次测量取平均值来减小误差。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第六章　机械能 第1讲　功与功率 一、1.力的方向　3.Flcosα　4.力　正功　不做功　力　负功 二、1.比值　2.快慢　3.一段时间内　某一过程中　某一时刻　某一位置　最大　小于或等于　4.快慢　①平均　②瞬时 【质疑辨析】 提示:(1)×。只要物体受力的同时又在力的方向发生了位移,则一定有力对物体做功。 (2)√。 (3)×。作用力做正功时,反作用力可以做正功、负功、不做功。 (4)√。 (5)√。 (6)×。应用P=只能求平均功率。 (7)√。 第2讲　动能定理 一、运动　mv2　标量　无关　相对性　末动能　初动能 二、1.ma　Fl　2al　m-m 2.动能的变化　3.合力做的功　各个力做功的代数和 4.恒力做功　变力做功　曲线运动 【质疑辨析】 提示:(1)×。动能与物体质量和速度均有关,质量大的物体,动能不一定大,可能为零。 (2)×。速度方向变化,但大小不一定变,如匀速圆周运动,其动能不变。 (3)×。动能不变的物体,如做匀速圆周运动的物体,不处于平衡状态。 (4)×。物体的动能不变,所受的合外力做功必定为零,但合外力不一定为零。 (5)√。 (6)×。动能定理既适用于同时作用的力做功,也适用于不同时作用的力做功。 第3讲　机械能守恒定律 一、1.路径　高度差　机械能　mgh　地球　有关　无关 减小　增大 2.弹性形变　减小　增大 二、1.重力或弹力　动能　势能　2.mgh2 【质疑辨析】 提示:(1)×。被举到高处的物体重力势能可能大于零、小于零或等于零,重力势能大小与参考面的选取有关。 (2)√。 (3)×。重力做功与物体通过的路程无关。只与始末位置有关。 (4)×。弹簧弹力做负功时,弹性势能增加。 (5)×。除重力和系统内弹力外,其他力不做功或做功的代数和为零,机械能守恒。与物体所受的合外力是否为零无关。 (6)√。 (7)√。 第4讲　功能关系　能量守恒定律 一、1.(1)能量转化　(2)量度 二、产生　转化　转移　保持不变　ΔE增 【质疑辨析】 提示:(1)×。功是能量转化的量度,物体做了多少功,就有多少能量发生了转化。 (2)√。 (3)×。能量在转化过程中是守恒的,但有些能源不能被人们所利用,因此能源并不是“取之不尽,用之不竭”的,必须节约能源。 (4)√。 实验七　验证机械能守恒定律 竖直　2 mm 学科网（北京）股份有限公司 $