高中物理知識點之功與能

功能關係 機械能守恆定律

本章內容是中學物理核心內容之一，是大學聯考考查的重點章節。功、功率、動能、勢能等概念的考查，常以選擇題型考查。動能定理的綜合應用，可能結合電場知識考查。功能關係、機械能守恆定律的應用，往往以非選擇題的形式出現，常綜合牛頓運動定律、動量守恆定律、圓周運動知識、電磁學等內容。特點是綜合性強，難度大。本部分的知識與生產、生活、科技相結合考查。

動能定理是一條適用範圍很廣的物理規律，解題的優越性很多，相對於動量定理而言，它是比較容易接受的，根本原因在於它省去了矢量式的很多麻煩。在應用動能定理的同時，還要結合牛頓運動定律，以功是能量變化的量度為依據。

解題範例：

例題1一帶電油滴在勻強電場E中的運動軌跡如下圖中虛線所示，電場方向豎直向下。若不計空氣阻力，則此帶電油滴從A運動到B的過程中，能量是怎樣變化的？

解析：

一、受力分析：油滴應該考慮重力（豎直向下），若帶正電受電場力也向下不可能有這樣的運動軌跡，所以此油滴帶負電，所受電場力向上。且要有這樣的運動軌跡電場力要比重力大。

二、做功分析：重力做負功重力勢能增加、電場力做正功電勢能減小，電場力與重力的合力向上做正功動能增加。進一步總結：減少的電勢能轉化為增加的重力勢能和增加的動能。

點評：

本題考點：功能關係

思路分析：受力分析然後做功分析再找出功與能量的關係

功與能之間相互關係

文章摘要：功與能聯繫緊密，只要是出現功那麼必定會有能的出現。兩者形影不離，做功是能量傳遞的一種基本方式，而且是最長見方式。

（一）能的轉化和守恆定律

1、內容：能量即不能憑空產生，也不能憑空消失，它只能從一種形式的能轉化為另一種形式的能，或者從一個物體轉移到另一個物體。

2、表達式:ΔE減=ΔE增

3、應用能量守恆列式的兩條基本思路 。

①某種形式的能減小，一定存在其他形式的能增加，且減小量和增加量一定相等。

②某個物體的能量減小，一定存在其他物體的能量增加，且減小量和增加量一定相等。

（二）功能關係:

1、功是能量轉化的.量度,即"做了多少功就有多少能量轉化"，其實質上是"能的轉化與守恆定律"的另一種表述。

注意：功是一個過程量，它和一段位移（一段時間）相對應。然而，能是一種狀態量，它和一個時間相對應。兩者的單位相同都是焦耳，但是不能説功就是能，也不能説能就是功。

2、用功能關係分析一些實際問題。

用功能關係分析物理問題應該注意關鍵是分析清楚系統中有多少種形式的能，發生了那些轉化和移動過程，再利用始末狀態總能量守恆關係分析求解。能量守恆表示形式通常可用兩種形式表示：E初=E末，E增=E減。

（三）摩擦力做功與產生內能的關係

1、靜摩擦力做功的過程，只有機械能的相互轉移（靜摩擦力起着傳遞機械能的作用），而沒有內容產生。

2、滑動摩擦力做功的過程中，能量的轉化有兩個方向：一是相互摩擦的物體間機械能的轉移，二是機械能轉化為內能，轉化內能的量值等於機械能的減小量。

大學聯考物理考點分類解析：機械能

1.功

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

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

（2）功的大小的計算方法：

①恆力的功可根據W=F·S·cosθ進行計算，本公式只適用於恆力做功。②根據W=P·t，計算一段時間內平均做功。③利用動能定理計算力的功，特別是變力所做的功。④根據功是能量轉化的量度反過來可求功。

（3）摩擦力、空氣阻力做功的計算：功的大小等於力和路程的乘積。

發生相對運動的兩物體的這一對相互摩擦力做的總功：W=fd（d是兩物體間的相對路程），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，是標量。求功率時一定要分清是求哪個力的功率，還要分清是求平均功率還是瞬時功率。

（2）功率的計算

①平均功率：P=W/t（定義式）表示時間t內的平均功率，不管是恆力做功，還是變力做功，都適用。

②瞬時功率：P=F·v·cosα P和v分別表示t時刻的功率和速度，α為兩者間的夾角。

（3）額定功率與實際功率：額定功率:發動機正常工作時的最大功率。 實際功率:發動機實際輸出的功率，它可以小於額定功率，但不能長時間超過額定功率。

（4）交通工具的啟動問題：通常説的機車的功率或發動機的功率實際是指其牽引力的功率。

①以恆定功率P啟動：機車的運動過程是先作加速度減小的加速運動，後以最大速度vm=P/f 作勻速直線運動。

②以恆定牽引力F啟動：機車先作勻加速運動，當功率增大到額定功率時速度為v1=P/F，而後開始作加速度減小的加速運動，最後以最大速度vm=P/f作勻速直線運動。