高一物理功和机械能(含详细知识点和试题答案)

一、功

1．概念：一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了一段位移，这个力就对物体做了

功。功是能量转化的量度。

2．条件：. 力和力的方向上位移的乘积

3．公式：W=F S cos θ

W ——某力功，单位为焦耳（J ）

F ——某力（要为恒力）

，单位为牛顿（N ） S ——物体运动的位移，一般为对地位移，单位为米（m ）

θ——力与位移的夹角

4．功是标量，但它有正功、负功。

某力对物体做负功，也可说成“物体克服某力做功”。 当)2,

0[πθ∈时，即力与位移成锐角，功为正；动力做功； 当2π

θ=时，即力与位移垂直功为零，力不做功； 当],2(ππ

θ∈时，即力与位移成钝角，功为负，阻力做功；

5．功是一个过程所对应的量，因此功是过程量。

6．功仅与F 、S 、θ有关，与物体所受的其它外力、速度、加速度无关。

7．几个力对一个物体做功的代数和等于这几个力的合力对物体所做的功。

即W 总=W 1+W 2+…+Wn 或W 总= F 合Scos θ

8 。合外力的功的求法：

方法1：先求出合外力，再利用W =Fl cos α求出合外力的功。

方法2：先求出各个分力的功，合外力的功等于物体所受各力功的代数和。

对功的认识：

1. 做功与否的判断问题

物体受到力的作用，如果物体在力的方向上发生位移，我们就说力对物体做了功。可见做功与否的判断，依据的是功的两个要素：力与力的方向上的位移。

2. 做功多少的计算问题

做功多少是根据功的公式来计算的，功的公式为：αcos Fs W =，其中各个物理量的含义如下：F 是做功的力；s 是力所作用的那个物体的位移；而α则是力F 与位移s 之间的夹角。

3. 做功快慢的描述问题

做功的快慢程度用功率来描述，功率的定义式是：

t W P =

功率的导出式是：αcos Fv P = 前者用于计算某段时间内的平均功率，后者则用于计算某个时刻瞬时功率。

4. 对功的物理含义的理解

关于功我们不仅要从定义式αcos Fs W =进行理解和计算，还应理解它的物理含义。功是能量转化的量度，即：做功的过程是能量的一个转化过程，这个过程做了多少功，就是多少能量发生了转化。对物体做正功，物体的能量增加。对物体做了多少正功，物体的能量

输出了能量。

[例1] 如图1

二、功率

1．概念：功跟完成功所用时间的比值，表示力(或物体)做功的快慢。

2．公式：t

W P =（平均功率） θυcos F P =（平均功率或瞬时功率） 3．单位：瓦特W

4．分类：额定功率：指发动机正常工作时最大输出功率

实际功率：指发动机实际输出的功率即发动机产生牵引力的功率，P 实≤P 额。

5．分析汽车沿水平面行驶时各物理量的变化，采用的基本公式是P =Fv 和F-f = ma

6 。应用：（1）机车以恒定功率启动时，由υF P =（P 为机车输出功率，F 为机车牵引力，υ为机车前进速度）机车速度不断增加则牵引力不断减小，当牵引力f F =时，速度不再增大达到最大值m ax υ，则f P /max =υ。

（2）机车以恒定加速度启动时，在匀加速阶段汽车牵引力F 恒定为f ma +，速度不断增加汽车输出功率υF P =随之增加，当额定P P =时，F 开始减小但仍大于f 因此机车速度继续增大，直至f F =时，汽车便达到最大速度m ax υ，则f P /max =υ。

对功率的认识：

1. 功率是描述做功快慢的物理量 由t W P =可知，功率的大小只与其“比值”有直接联系，与做功多少和时间长短无直接关联，比较功率的大小就要比较功与完成这些功的所用时间之“比值”。“比值”大，功率就大，做功就快，“比值”小，功率就小，做功就慢。

物体做功功率是描述物体做功的一个状态；做功的多少是一个过程，所以不能说功率大，做功就多。物体做功多少是做功物体在做功过程中的一个积累，随着做功过程的积累时间越长，这个物体做功就越多，Pt W =就是一个积累的意思。即P 在时间t 上的积累就是物体做功的多少。

2. 对力的功率的认识 由t W P =、αcos Fs W =可得：αcos Fv P =，此式中α为力F 与速度v 之间的夹角。把αcos v 当作整体来看是物体在力的方向上的分速度，即：作用在物体上的力与物体在力的方向上分速度的乘积叫做力的功率。

对一个动力机械，当功率P 一定时，由αcos Fv P =可知：降低运动速度可以增大牵引力；反过来，若阻力很小，可以加快运动速度。这一点在各种机械设备中有着广泛的应用。

任何机械都有一个铭牌，铭牌上所注功率为这部机械的额定功率。它是提供人们对机械进行选择、配置的一个重要参数，它反映了机械的做功能力或机械所能承担的“任务”。机械运行过程中的功率是实际功率。机械的实际功率可以小于其额定功率（俗称机械没吃饱），可以等于其额定功率（称满负荷运行），还可以在短时间内略大于其额定功率（称超负荷运行）。机械不能长时间超负荷运行，那样会损坏机械设备，缩短其使用寿命。

3. 机车的两种启动

（1）机车以恒定功率启动，牵引力随速度的增大而减小，机车做加速度逐渐减小的变

行驶时，阻力是车重的101

倍，试问（取2/10s m g =）：

（1）汽车保持以额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少？

（2）若汽车从静止开始，保持以2

/5.0s m 的加速度做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？

三、动能

1概念：物体由于运动而具有的能量，称为动能。