高考物理知識(shí)點(diǎn)：機(jī)械能

　　1.功

　�。�1）功的定義：力和作用在力的方向上通過(guò)的位移的乘積。是描述力對(duì)空間積累效應(yīng)的物理量，是過(guò)程量。

　　定義式：W=F·s·cosθ，其中F是力，s是力的作用點(diǎn)位移（對(duì)地），θ是力與位移間的夾角。

　　（2）功的大小的計(jì)算方法：

　�、俸懔Φ墓�可根據(jù)W=F·S·cosθ進(jìn)行計(jì)算，本公式只適用于恒力做功。②根據(jù)W=P·t，計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)平均做功。③利用動(dòng)能定理計(jì)算力的功，特別是變力所做的功。④根據(jù)功是能量轉(zhuǎn)化的量度反過(guò)來(lái)可求功。

　�。�3）摩擦力、空氣阻力做功的計(jì)算：功的大小等于力和路程的乘積。

　　發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩物體的這一對(duì)相互摩擦力做的總功：W=fd（d是兩物體間的相對(duì)路程），且W=Q（摩擦生熱）

　　2.功率

　�。�1）功率的概念：功率是表示力做功快慢的物理量，是標(biāo)量。求功率時(shí)一定要分清是求哪個(gè)力的功率，還要分清是求平均功率還是瞬時(shí)功率。

　　（2）功率的計(jì)算①平均功率：P=W/t（定義式）表示時(shí)間t內(nèi)的平均功率，不管是恒力做功，還是變力做功，都適用。②瞬時(shí)功率：P=F·v·cosα P和v分別表示t時(shí)刻的功率和速度，α為兩者間的夾角。

　�。�3）額定功率與實(shí)際功率：額定功率：發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的最大功率。實(shí)際功率：發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際輸出的功率，它可以小于額定功率，但不能長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)額定功率。

　　（4）交通工具的啟動(dòng)問(wèn)題通常說(shuō)的機(jī)車(chē)的功率或發(fā)動(dòng)機(jī)的功率實(shí)際是指其牽引力的功率。

　　①以恒定功率P啟動(dòng)：機(jī)車(chē)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程是先作加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，后以最大速度vm=P/f作勻速直線運(yùn)動(dòng)。

　�、谝院愣�牽引力F啟動(dòng)：機(jī)車(chē)先作勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)功率增大到額定功率時(shí)速度為v1=P/F，而后開(kāi)始作加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，最后以最大速度vm=P/f作勻速直線運(yùn)動(dòng)。

　　3.動(dòng)能：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫做動(dòng)能。表達(dá)式：Ek=mv2/2

　�。�1）動(dòng)能是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量。

　　（2）動(dòng)能和動(dòng)量的區(qū)別和聯(lián)系

　�、賱�(dòng)能是標(biāo)量，動(dòng)量是矢量，動(dòng)量改變，動(dòng)能不一定改變；動(dòng)能改變，動(dòng)量一定改變。

　　②兩者的物理意義不同：動(dòng)能和功相聯(lián)系，動(dòng)能的變化用功來(lái)量度；動(dòng)量和沖量相聯(lián)系，動(dòng)量的變化用沖量來(lái)量度。③兩者之間的大小關(guān)系為EK=P2/2m

　　4．★★★★動(dòng)能定理：外力對(duì)物體所做的總功等于物體動(dòng)能的變化。

　　表達(dá)式：

　�。�1）動(dòng)能定理的表達(dá)式是在物體受恒力作用且做直線運(yùn)動(dòng)的情況下得出的。但它也適用于變力及物體作曲線運(yùn)動(dòng)的情況。（2）功和動(dòng)能都是標(biāo)量，不能利用矢量法則分解，故動(dòng)能定理無(wú)分量式。

　　（3）應(yīng)用動(dòng)能定理只考慮初、末狀態(tài)，沒(méi)有守恒條件的限制，也不受力的性質(zhì)和物理過(guò)程的變化的影響。所以，凡涉及力和位移，而不涉及力的作用時(shí)間的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，都可以用動(dòng)能定理分析和解答，而且一般都比用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和機(jī)械能守恒定律簡(jiǎn)捷。

　�。�4）當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)是由幾個(gè)物理過(guò)程所組成，又不需要研究過(guò)程的中間狀態(tài)時(shí)，可以把這幾個(gè)物理過(guò)程看作一個(gè)整體進(jìn)行研究，從而避開(kāi)每個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的具體細(xì)節(jié)，具有過(guò)程簡(jiǎn)明、方法巧妙、運(yùn)算量小等優(yōu)點(diǎn)。

　　5．重力勢(shì)能
　　（1）定義：地球上的物體具有跟它的高度有關(guān)的能量，叫做重力勢(shì)能，。

　�、僦亓�勢(shì)能是地球和物體組成的系統(tǒng)共有的，而不是物體單獨(dú)具有的。②重力勢(shì)能的大小和零勢(shì)能面的選取有關(guān)。③重力勢(shì)能是標(biāo)量，但有"+"、"-"之分。

　�。�2）重力做功的特點(diǎn)：重力做功只決定于初、末位置間的高度差，與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)。WG=mgh。

　�。�3）做功跟重力勢(shì)能改變的關(guān)系：重力做功等于重力勢(shì)能增量的負(fù)值。即。

　　6．彈性勢(shì)能：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量。

　　★★★7．機(jī)械能守恒定律

　�。�1）動(dòng)能和勢(shì)能（重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能）統(tǒng)稱為機(jī)械能，E=Ek+Ep。

　�。�2）機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容：在只有重力（和彈簧彈力）做功的情形下，物體動(dòng)能和重力勢(shì)能（及彈性勢(shì)能）發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變。

　　（3）機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式

　�。�4）系統(tǒng)機(jī)械能守恒的三種表示方式：

　　①系統(tǒng)初態(tài)的總機(jī)械能E1等于末態(tài)的總機(jī)械能E2，即E1=E2

　�、谙到y(tǒng)減少的總重力勢(shì)能ΔEP減等于系統(tǒng)增加的總動(dòng)能ΔEK增，即ΔEP減=ΔEK增

　�、廴粝到y(tǒng)只有A、B兩物體，則A物體減少的機(jī)械能等于B物體增加的機(jī)械能，即ΔEA減=ΔEB增

　　［注意］解題時(shí)究竟選取哪一種表達(dá)形式，應(yīng)根據(jù)題意靈活選取；需注意的是：選用①式時(shí)，必須規(guī)定零勢(shì)能參考面，而選用②式和③式時(shí)，可以不規(guī)定零勢(shì)能參考面，但必須分清能量的減少量和增加量。

　�。�5）判斷機(jī)械能是否守恒的方法

　　①用做功來(lái)判斷：分析物體或物體受力情況（包括內(nèi)力和外力），明確各力做功的情況，若對(duì)物體或系統(tǒng)只有重力或彈簧彈力做功，沒(méi)有其他力做功或其他力做功的代數(shù)和為零，則機(jī)械能守恒。

　　②用能量轉(zhuǎn)化來(lái)判定：若物體系中只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化而無(wú)機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化，則物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒。

　　③對(duì)一些繩子突然繃緊，物體間非彈性碰撞等問(wèn)題，除非題目特別說(shuō)明，機(jī)械能必定不守恒，完全非彈性碰撞過(guò)程機(jī)械能也不守恒。

　　8．功能關(guān)系

　�。�1）當(dāng)只有重力（或彈簧彈力）做功時(shí)，物體的機(jī)械能守恒。

　�。�2）重力對(duì)物體做的功等于物體重力勢(shì)能的減少：WG=Ep1-Ep2。

　　（3）合外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化：W合=Ek2-Ek1（動(dòng)能定理）

　�。�4）除了重力（或彈簧彈力）之外的力對(duì)物體所做的功等于物體機(jī)械能的變化：WF=E2-E1

　　9．能量和動(dòng)量的綜合運(yùn)用

　　動(dòng)量與能量的綜合問(wèn)題，是高中力學(xué)最重要的綜合問(wèn)題，也是難度較大的問(wèn)題。分析這類(lèi)問(wèn)題時(shí)，應(yīng)首先建立清晰的物理圖景，抽象出物理模型，選擇物理規(guī)律，建立方程進(jìn)行求解。這一部分的主要模型是碰撞。而碰撞過(guò)程，一般都遵從動(dòng)量守恒定律，但機(jī)械能不一定守恒，對(duì)彈性碰撞就守恒，非彈性碰撞就不守恒，總的能量是守恒的，對(duì)于碰撞過(guò)程的能量要分析物體間的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)換。從而建立碰撞過(guò)程的能量關(guān)系方程。根據(jù)動(dòng)量守恒定律和能量關(guān)系分別建立方程，兩者聯(lián)立進(jìn)行求解，是這一部分常用的解決物理問(wèn)題的方法。