2022新人教版（2019）《高中物理》必修第二册第八章 机械能守恒定律 知识点梳理.docx

1、人教版2019物理必修第二册 第八章 机械能守恒定律8-1 功与功率一、功1.概念：如果一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了一段位移，则这个力就对物体做了功。做功的条件：有力作用在物体上。 在力的方向上发生位移。2.公式：W=FLcosF为该力的大小，l为力发生的位移，为位移L与力F之间的夹角。注：功仅与F、L、有关，与物体所受的其它外力、速度、加速度无关。3.单位：焦耳，简称“焦”，符号J。4.标量：但它有正功、负功。正功表示力对物体做正功，力为动力，促使物体运动，负功表示力对物体做负功，力是阻力，阻碍物体运动 5.物理意义：功是能量转化的量度。功是一个过程所对应的量，因此功是过程量。

2、6.计算总功的方法：先单独计算各个力做的功，再把各个力对物体做功的代数相加：w合=w1+w2+wn先求合力，再求合外力所做的功：W总=F合Lcos。7.判断力F做功的情况的方法：利用公式W=FLcos来判断：当00，力对物体做正功，功为正当=2 时，即力与位移垂直，cos=0力对物体不做功，功为零当2时，即力与位移成钝角, cos0,重力势能为正，表示物体在参考面的上方；EP0，表示物体的动能增加；EK0，表示物体的动能减少。5.说明：动能具有相对性，与参考系的选取有关，一般以地面为参考系描述物体的动能。 动能是表征物体运动状态的物理量，与时刻、位置对应。 动能是一个标量，有大小、无方向，且恒

3、为正值。6.动能与速度的关系动能发生变化，速度一定发生变化速度发生变化，动能不一定发生变化。（匀速圆周运动，速度大小不变，方向发生变化，动能不变）二、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量。2.表达式：w=Ek=EK2-EK13.意义：动能定理指出了外力对物体所做的总功与物体动能变化之间的关系。即外力对物体所做的总功， 对应于物体动能的变化，变化的大小由做功的多少来量度。4.适用情况：适用于受恒力作用的直线运动，也适用于变力作用的曲线运动； 不涉及加速度和时间的问题中，首选动能定律； 求解多个过程的问题； 变力做功。5.解题步骤：明确研究对象，找出研究对

4、象初末运动状态（对应的速度）及其对应的过程； 对研究对象进行受力分析； 弄清外力做功的大小和正负，计算时将正负号代入计算； 当研究对象运动由几个物理过程所组成，则可以采用整体法进行研究。8.4机械能守恒定律 & 能量守恒定律一、机械能守恒定律1.内容：在只有重力或弹簧弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。2.表达式：mv12mgh1=mv22mgh2或Ek1Ep1=Ek2Ep23.条件：只有重力或弹簧弹力做功。（1）系统不受外力，系统机械能守恒（2）系统收到外力，但外力不做功，系统机械能守恒。（3）系统收到外力，但外力做的功代数和为0，系统机械能守恒。注意：对于多

5、个物体组成的系统，研究单个物体的机械能时，机械能一般不守恒。3.用法： EK1+EP1=EK2+EP2，系统中初末状态机械能总和相等，且初末状态必须用同一零势能面计算势能。 EK=EP，系统重力势能减少（增加）多少，动能就增加（减少）多少。 EA增=EB减，系统中A部分增加（减少）多少，B部分就减少（增加）多少。4.解题步骤：确定研究对象，分析研究对象的物理过程； 进行受力分析； 分析各力做功的情况，明确守恒条件； 选择零势能面，确定初末状态的机械能（必须用同一零势能计算势能）； 根据机械能守恒定律列方程。5.判断机械能守恒的方法： 从做功角度判断：分析物体或物体系的受力情况，明确各力做功的情

6、况，若只有重力或弹簧弹力对物 体或物体系做功，则物体或物体系机械能守恒。 从能量转化的角度来判断：若物体系中只有动能和势能的相互转化，而无机械能与其他形式的能的转 化，则物体系的机械能守恒。二、能量守恒定律1.内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转 移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。2.表达式：E初=E末或E增=E减。3.意义：动能定理指出了外力对物体所做的总功与物体动能变化之间的关系。即外力对物体所做的总功， 对应于物体动能的变化，变化的大小由做功的多少来量度。4.解题思路：转化：同一系统中，A增必定存在B减，且增减

7、量相等； 转移：两个物体A、B，只要A的某种能量增加，B的某种能量一定减少，且增减量相等。5.解题步骤：分清有哪几种形式的能在变化； 分别列出减少的能量E减和增加的能量E增的表达式或列出最初的能量E初和最终的能量 E末的表达式； 根据E初=E末或E增=E减列等式求解。6.利用能量守恒定律求摩擦力做的功：mv12mgh1=mv22mgh2+Wf或Ek1Ep1=Ek2Ep2+Wf+8.5实验：验证机械能守恒定律一、用自由落体法验证机械能守恒定律1、实验步骤（1）仪器安装:按图示装置竖直架稳打点计时器，并用导线将打点计时器接在电源上。（2）打纸带:将长约1m的纸带用小夹子固定在重物上后穿过打点计时器

8、，用手提着纸带，使重锤静止在靠近打点计时器的地方。接通电源，松开纸带，让重锤自由下落，打点计时器就在纸带上打下一系列的点。（3）换几条纸带，重复上面的实验。2、数据处理（1）求瞬时速度在取下的纸带中挑选第1、2两点间距离接近2mm且点迹清晰的纸带进行测量。记下第1个点的位置O，在纸带上从离O点适当距离开始选取几个计数点0、1、2、3、n+1并测量出各计数点到O点的距离h0、h1、h2、h3、hn+1，再根据公式vn=hn+1-hn-12T，计算出1、2、3、n点的瞬时速度v1、v2、v3、vn。（2）机械能守恒验证方法一：利用起始点和第n点从起始点到第n个计数点，重力势能减少量为mghn，动能

9、增加量为，如果在实验误差允许的范围内=mghn，即成立，则机械能守恒定律得到验证。方法二:任取两点任取两点A,B，测出hAB，求出ghAB。分别求出A、B两点的瞬时速度vA、vB，求出的值。如果在实验误差允许的范围内，就证明机械能是守恒的。方法三：图像法计算各计数点的，以为纵轴，以各计数点到第一个点的距离h为横轴，根据实验数据绘出图线。若在实验误差允许的范围内，图像是一条过原点且斜率为g的直线，如图所示，则验证了机械能守恒定律。（3）误差分析本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服空气阻力及打点计时器的摩擦阻力做功，故动能的增加量Ek稍小于重力势能的减少量Ep，即EkEp，这属于系统误差。改进的

10、办法是调整器材的安装和选用质量和密度较大的重物，尽可能地减小阻力的影响。本实验的偶然误差主要来源于长度的测量。减小误差的办法是测下落距离时都从O点量起，一次将各计数点对应的下落高度测量完，或者多次测量取平均值。二、用气垫导轨验证沿斜面下滑物体的机械能守恒1、实验步骤（1）器材安装: 按图示安装器材，调节气垫导轨至倾斜状态，测出两光电门所在位置的高度差h。（2）实验测速：连通进气装置，使气垫导轨开始工作，从静止释放滑块，分别侧出滑块经过两个光电门的遮光时间t1、t2。（3）重复实验：从不同的位置释放滑块，分别测出遮光时间。2、数据处理（1）速度的测量：用游标卡尺测出滑块上遮光片的宽度d，读出遮光

11、条通过光电门的遮光时间，则滑片通过光电门的速度。（2）验证关系式方式1（两个光电门）：分别测出滑块经过两个光电门的速度和，用刻度尺测出两光电门的高度差h，验证在误差范围内是否满足。方式2（一个光电门）：让滑块从光电门上方某一位置由静止释放，测出该点到光电门的高度差h和滑块经过光电门的速度，验证在误差范围内成立,说明机械能守恒。 综合：各种力做功的计算 & 功能关系一、 各种力做功的计算问题1.恒力做功：（1） 运用公式W=FLcos：使用此式时需找对真正做功的力F和它发生的位移lcos。 注意：用此式计算只能计算恒力做功。（2） 多个恒力的做功求解： 用平行四边形定则求出合外力，再根据W=F合

12、Lcos计算功。注意应是合外力与位移l间的夹角。 分别求出各个外力做的功:W1=F1Lcos1,W2=F2Lcos2再求出各个外力做功的代数和W总=W1+W2+。2.变力做功（物理八种常见的分析方法）：（1）等值法：若某一变力做的功和某一恒力做的功相等，则可以通过计算该恒力做的功，求出该变力做 的功。恒力做功用计算。（2）功率法：若功率恒定，可根据W=Pt求变力做的功。（3）动能定理法：根据W=EK计算。（4）功能分析法：某种功与某种能对应，可根据相应能的变化求对应的力做的功。（5）平均力法：如果力的方向不变，力的大小随位移按线性规律变化，可用算术平均值（恒力）代替变 力，公式为W=FLcos

13、 。（6）图像法：如果参与做功的力是变力，方向与位移方向始终一致而大小随时间变化，我们可作出该力 随位移变化的图像。如图，那么曲线与横坐标轴所围的面积，即为变力做的功。（7） 极限法（极端法）：将所求的物理量推向极大或极小推断出现的情况，此方法适用于选择题中。（8） 微元法：将一个过程分解成无数段极小的过程，即整个过程是由小过程组合而成，先分析小过程， 从而引向总过程讨论分析，从而得出结论。3.摩擦力做功：（1）做功特点：摩擦力既可以对物体做正功，也可以对物体做负功。在相互存在的静摩擦力的系统中，一对静摩擦力中，一个做正功，另一个做负功，且功的代数和为0。静摩擦力对物体做功的过程，是机械能在相

14、互接触的物体之间转移的过程，没有机械能转化为内能。（2）摩擦力做的功与产生内能的关系： 滑动摩擦力做的功为负值，在数值上等于滑动摩擦力与相对位移的乘积，即W滑=-fs相对。 滑动摩擦力做的功在数值上等于存在相互摩擦力的系统机械能的减少量，根据能量守恒定律可知，滑 动摩擦力做的功在数值上等于系统内产生的内能，即W滑=-E。二、 功和能的关系1. 能量的转化必须通过做功才能实现：做功的过程就是能量转化的过程，某种力做功往往与某一具体的能 量变化相对应。2.功是能量转化的量度： 合外力做的功（所有外力做的功）动能变化量；重力做的功重力势能变化量；弹簧弹力做的功弹性势能变化量；外力（除重力、弹簧弹力）做的功机械能变化量：弹簧弹力、重力做的功不引起机械能的变化；一对滑动摩擦力做的功内能变化量；电场力做的功电视能变化。必修第一册 几个重要公式