高中物理功与能量的关系解析

高考物理知识归纳（三）

---------------动量和能量

1．力的三种效应：

力的瞬时性（产生a）F=ma、运动状态发生变化牛顿第二定律

时间积累效应(冲量)I=Ft、动量发生变化动量定理

空间积累效应(做功)w=Fs动能发生变化动能定理

2．动量观点：动量：p=mv=KmE2 冲量：I = F t

动量定理：容：物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化。

公式： F合t = mv’一mv (解题时受力分析和正方向的规定是关键)

I=F合t=F1t1+F2t2+---=p=P末-P初=mv末-mv初

动量守恒定律：容、守恒条件、不同的表达式及含义：'pp；0p；21p-p

P＝P′ (系统相互作用前的总动量P等于相互作用后的总动量P′)

ΔP＝0 (系统总动量变化为0)

如果相互作用的系统由两个物体构成，动量守恒的具体表达式为

P1＋P2＝P1′＋P2′ (系统相互作用前的总动量等于相互作用后的总动量)

m1V1＋m2V2＝m1V1′＋m2V2′

ΔP＝－ΔP＇ (两物体动量变化大小相等、方向相反)

实际中应用有：m1v1+m2v2='22'11vmvm； 0=m1v1+m2v2 m1v1+m2v2=(m1+m2)v共

原来以动量(P)运动的物体，若其获得大小相等、方向相反的动量(－P)，是导致物体静止或反向运动的临界条件。即：P+(－P)=0

注意理解四性：系统性、矢量性、同时性、相对性

矢量性：对一维情况，先选定某一方向为正方向，速度方向与正方向相同的速度取正，反之取负，把矢量运算简化为代数运算。

相对性:所有速度必须是相对同一惯性参照系。

同时性：表达式中v1和v2必须是相互作用前同一时刻的瞬时速度，v1’和v2’必须是相互作用后同一时刻的瞬时速度。

解题步骤：选对象，划过程；受力分析。所选对象和过程符合什么规律？用何种形式列方程；（先要规定正方向）求解并讨论结果。

1、对功能关系的理解

做功的过程就是能量转化的过程，功是能量转化的量度，常见的功能关系如下：

2、能量守恒定律

（1）各种形式的能量之间可以相互转化，同种形式的能量可以发生转移，但能量的总量保持不变。

（2）表达式：ΔE1=－ΔE2

若系统与外界不存在能量的转化或转移，则系统内各种形式的能量的增加量和减少量相等。

（3）对能量转化和守恒定律的理解

①某种形式能量的减少，一定存在其他形式能量的增加，且减少量与增加量相等。

②某个物体能量的减少，一定存在别的物体能量的增加，且减少量与增加量相等。

能量转化与守恒的观点是分析解决物理问题时最基本、最普通的观点. 解题中首先分清有多少种形式的能量在转化，然后列出减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的等式求解. 要注意多过程中容易忽视的瞬间机械能的损失。 例1、如图所示，质量为M、长度为l的小车静止在光滑的水平面上，质量为m的小物块（可视为质点）放在小车的最左端。现用一水平恒力F作用在小物块上，使物块从静止开始做匀加速直线运动，物块和小车之间的摩擦力为，物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为s，在这个过程中，以下结论正确的是（ ）

A. 物块到达小车最右端时具有的动能为

B. 物块到达小车最右端时，小车具有的动能为

C. 物块克服摩擦力所做的功为

D. 物块和小车增加的机械能为

答案：ABC

例2、如图所示，两质量相等的物块A、B通过一轻质弹簧连接，B足够长、放置在水平面上，所有接触面均光滑。弹簧开始时处于原长，运动过程中始终处在弹性限度内。在物块A上施加一个水平恒力，A、B从静止开始运动到第一次速度相等的过程中，下列说法中正确的有

A. 当A、B加速度相等时，系统的机械能最大

B. 当A、B加速度相等时，A、B的速度差最大

C. 当A、B的速度相等时，A的速度达到最大

D. 当A、B的速度相等时，弹簧的弹性势能最大

答案：BCD

高中物理：如何正确地理解功和能及两者之间的关系

一. 功和能是两个不同的物理量

功和能是两个联系密切的物理量，但功和能又有着本质的区别。功是力在位移上的累积效果，力与力在位移方向上发生一段位移是做功的两个必要因素。功是反映物体在相互作用过程中能量变化多少的物理量，与具体的能量变化过程相联系，是一个过程量。能是用来反映物体具有做功本领的物理量，一个物体能够对外做功，这个物体就具有能。如运动的物体具有动能，被举高的物体具有重力势能，发生形变的弹簧具有弹性势能。物体处于一定的状态就对应一定的能量，是一个状态量。因此，功反映能量变化的多少，而不反映能量的多少。

二. 做功的过程就是能量转化的过程

不同形式能之间的转化只有通过做功才能实现。做功的过程必然伴随着能量转化的过程，能量转化的过程中必然存在做功的过程，这两个过程形影相随、不可分离。不存在有能量转化却没有做功的过程。同样，也不存在有做功却没有能量转化的过程。如：举重运动员把重物举起来对重物做了功，重物的重力势能增加，同时运动员消耗了体内的化学能。被压缩的弹簧放开时把一个小球弹出去对小球做了功，小球的动能增加，同时，弹簧的弹性势能减少。列车在机车的牵引下加速运动，机车对列车做了功，列车的机械能增加，同时，机车的热机消耗了内能。起重机提升重物，起重机对重物做了功，重物的机械能增加，同时，起重机的电动机消耗了电能。可见，做功和能量转化是一个过程，所以做功的过程就是能量转化的过程。

例1. 一质量分布均匀的不可伸长的绳索重为G，A、B两端固定在水平的天花板上，如图1所示，今在绳索的最低点C施加一竖直向下的力将绳绷直。在此过程中绳索A、B的重心位置将：

A. 逐渐升高

B. 逐渐降低

C. 先降低后升高

D. 始终不变

高中物理的能量守恒定律知识点

能量守恒定律也称能的转化与守恒定律。

其内容：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其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体;在转化或转移的过程中，能量的总量不变。

高中物理都研究了哪些形式的能量?

研究能量守恒定律，要搞明白咱们主要研究哪些能量呢?

从解高中物理题的角度来分析，我们主要分析的是这五种形式的能量：

动能、弹性势能、重力势能、内能、电势能。

注：内能包括摩擦生热与焦耳热两种形式，高中不考磁能。动能、弹性势能、重力势能这三种形式能量之和称之为机械能。

当然，上述五种形式的能量，是力学与电磁学常考到的。

选修内容中的机械振动也是具有能量的，还有光子能量，核能等等，这些都不在本文讨论范围内，不过同学们需要知道，光电效应方程与波尔能级方程也都是能量守恒定律的推导。

能量守恒定律的公式

E1=E2

即，初始态的总能量，等于末态的总能量。

或者说，能量守恒定律，就是说上文提到的五种形式的能量之和是恒定的。

机械能守恒定律与能量守恒定律关系

机械能守恒定律是能的转化与守恒定律的特殊形式。两者大多都是针对系统进行分析的。

(1)在只有重力、弹力做功时，系统对应的只有动能、弹簧弹性势能、重力势能三种形式能量之间的变化。

(2)在有重力、弹簧弹力、静电场力、摩擦力、安培力等等，众多形式的力做功时，系统对应的有动能、弹簧弹性势能、重力势能、电势能、摩擦热、焦耳热等等众多形式的能量变化，而这些能量也是守恒的。

从上述对比中不难看出，机械能守恒是能量守恒的一种特例。

因此，在熟练掌握能的转化与守恒定律内容的基础上，我们可以使用能量守恒来解决机械能守恒的问题。

或者说，能量守恒掌握的非常棒了，我们就可以把机械能守恒忘掉了。