应用物理 第二章功和能(机械类)

高三物理功和能知识点物理学中的功和能是非常基础且重要的概念，它们在日常生活和学习中都有广泛的应用。

本文将对高三物理中的功和能进行详细的讲解和总结。

一、功的概念和计算公式功是力在物体上的作用产生的效果，通俗地说就是干活做功。

功的计算公式为：W = F·cosθ·s，其中W表示功，F表示作用力，θ表示作用力与物体位移的夹角，s表示物体的位移。

二、功的单位和大小功的单位是焦耳（J），1焦耳等于1牛顿·米（N·m）。

功的大小和作用力、位移以及夹角的大小有关，当作用力和物体位移在同一方向时，功的大小为正值；当作用力和物体位移在反方向时，功的大小为负值；当作用力垂直于物体位移时，功的大小为0。

三、功的应用举例1. 抬起书包：当我们用力抬起书包的时候，我们对书包做了正功，因为力和位移在同一方向。

2. 放下书包：当我们放下书包的时候，力和位移方向相反，所以我们对书包做了负功。

3. 推动自行车：当我们骑自行车的时候，踩踏脚踏板施加力，使自行车沿着道路前进，这时我们对自行车做了正功。

四、能的概念和分类能是物体或系统所具有的产生其他物理量变化的能力，它包括动能、势能和内能三种形式。

1. 动能：物体由于运动而具有的能量，用K表示。

动能的计算公式为：K = 1/2·m·v²，其中m表示物体的质量，v表示物体的速度。

2. 势能：物体由于位置而具有的能量，常见的有重力势能、弹性势能和化学势能等。

3. 内能：物体内部分子之间的相互作用能，包括分子运动的动能和相互之间的势能等。

五、动能和势能的转化动能和势能之间可以相互转化，守恒的总能量仍然保持不变。

例如，当一个物体从高处下落时，它的重力势能逐渐转化为动能；当一个弹簧被压缩时，外界对弹簧做功，将机械能转化为弹性势能。

六、能量守恒定律能量守恒定律是物理学中的重要定律之一，它表明在一个孤立系统中，能量的总量在任何时间内都保持不变。

x
2
EP
1 2
kx2
初态
末态
O
fx
x
x
EP
1 2
kx2
EP
0
x
弹力势能曲线
4. 由势能求保守力
– dEp= Wab F dl F cosqdl Fldl
Fl
dEp dl
F
保守力沿某一给定方向的分量 等于与此保守力相应的势能函 数沿 l 方向空间变化率的负值。
q
a
dl
b
Fl
l
例：万有引力势能
GMm R
1 2
mv2
1 2
mv
2
R
GMm R
vR
2GM R
2Rg ＝ 11.2 km/s
例： 某惯性系中有两个质点A、B， 质量分别为 m1、 m2 ，它 们之间只受万有引力作用。开始时两质点相距 l0，质点A静止， 质点B 沿连线方向的初速度为 v0 。为使质点 B 维持速度v0不变， 可对质点 B 沿连线方向施一变力 F，试求：（1）两质点的最
conservative force is shown in the
figure. For what values of x is the force (a) zero; (b)
directed leftward; (c) directed rightward;(d) what values
of x are equilibrium positions?
1. 万有引力势能：
W AB
Gm1m2 rB
Gm1m2 rA
= EPA－EPB
以无限远处为势能零点
Ep
r
令 EPB= 0，如果 rB → ∞

初中物理功与能解析物理学中有两个基本概念，即功和能量。

功被定义为力在物体上所做的功率与位移的乘积，常用符号是W。

能量则是物体或系统在运动中所拥有的做功能力，常用符号是E。

理解和应用功与能的概念对于初中物理学习非常重要。

在本文中，我将对功与能的概念进行解析，并说明其在日常生活中的应用。

一、功的概念和计算公式功定义了力对于位移的作用。

当力F作用于一个物体，使其在线性方向上发生位移s时，力所做的功可以用公式W = F × s来计算。

功的单位是焦耳（J）或牛顿·米（Nm）。

例如，一个力为5牛顿的物体，沿着直线方向移动2米，则所做的功为W = 5 × 2 = 10J。

二、能的概念和种类能量是物体或系统所拥有的做工能力。

在物理学中，能分为多种形式，包括机械能、热能、电能、化学能等。

1. 机械能机械能是物体或系统在运动中所拥有的能量。

它包括动能和势能两种形式。

- 动能：动能是指物体由于其运动而具有的能量。

动能的大小与物体的质量和速度相关，可以用公式K.E. = 1/2mv²来计算，其中m为物体质量，v为物体速度。

动能的单位也是焦耳（J）。

- 势能：势能是指物体由于其位置而具有的能量。

常见的势能包括重力势能和弹性势能。

重力势能可以用公式P.E. = mgh来计算，其中m为物体质量，g为重力加速度，h为物体相对于参考点的高度。

弹性势能可以用公式P.E. = 1/2kx²来计算，其中k为弹簧常量，x为弹簧伸长或压缩的长度。

2. 热能热能是物体或系统内分子运动的能量。

热能的传递是由高温处向低温处通过热传导、热对流或热辐射的方式进行的。

热能的单位也是焦耳（J）。

3. 电能电能是由电荷所携带的能量。

电能主要在电路中以电流的形式进行传输。

电能的单位是焦耳（J）。

4. 化学能化学能是指物质在化学反应过程中所释放或吸收的能量。

当化学键形成或断裂时，会释放或吸收能量。

三、功与能的转化和守恒定律功和能之间存在着转化关系和守恒定律。

第三章
重点:
功和能
变力做功(重点掌握ppt第3、7、21、 23页中的题型) 保守力既保守力做功
动能定理 功能原理 机械能守恒
3.1 功
1 恒力的功
设F表示作用于某一物体上的恒力,s表示物体的位移,θ 为力与位移之间的夹角。则恒力对物体的功为
W=F s cosθ
或
F θ
s
W FS
外力功 内力功
m1
m2
i Fi
e Fi
mi
对质点系，有

i
Wie

i
Wii
E E
ki i i
ki 0
Ek Ek 0
质点系动能定理 注意
W e W i Ek Ek 0
内力可以改变质点系的动能
3、质点系的功能原理
质点系动能定理
W e W i Ek Ek 0
2
变力做功
ds
P

dr
F
微元分析法：
B
取微元过程
r
A
r
o
以直代曲
以恒代变
再求和
元功：
dW F dr F dr cos
F cosds
直角坐标系：
dr dxi dyj dzk dW F dr Fx dx Fy dy Fz dz
m' m F G 2 r
3） 万有引力作功
m 由 A 点移动到 B点时 F 作功为 W F dr F dr cos
A m r (t) dr m' r (t dt )
O
B
F dr F dr cos F dr ( cos( ))

解析：两种情况下加速度相等，合力相等，位移相等，所以合力的功相等，第 一种情况拉力的功W1 ＝F1x，第二种情况下拉力的功W2 ＝F2xcosθ，由受力分 析F1－Ff1＝ma，F2cos θ－Ff2＝ma，Ff1＞Ff2，则F1＞F2cos θ，即W1＞W2，
即斜向拉时拉力的功小．
答案：D
图5－1－2 【例2】 如图5－1－2所示，水平传送带正以2 m/s的速度运行，两端水平距 离l＝8 m，把一质量m＝2 kg的一个物块轻轻放到传送带的A端，物 块在传送带的带动下向右运动，若物块与传送带间的动摩擦因数 μ＝0.1，则把这个物块从A端传送到B端的过程中，不计物块的大小， g取10 m/s2，求摩擦力对物块做功的平均功率．
，2t0时刻的速度v1＝a12t0＝ ，3t0时刻的速度v2＝v1＋a2t0
，
；所以3t0时刻的瞬时功率P＝3F0v2 ，
D对C错． 答案：BD
【例3】一辆汽车保持功率不变驶上一斜坡，其牵引力逐渐增大，阻力保持不 变，则在汽车驶上斜坡的过程中（ A.加速度逐渐增大 C.加速度逐渐减小 ）
B.速度逐渐增大 D.速度逐渐减小
5－1－1所示，g取10 m/s2，则(
)
A．物体的质量为10 kg B．物体与水平面间的动摩擦因数为0.2 C．第1秒内摩擦力对物体做的功为60 J D．第1秒内拉力对物体做的功为60 J 解析：由动能定理，45 J＝mv2/2，第1秒末速度v＝3 m/s，解出m＝10 kg， 故A正确；撤去拉力后加速度的大小a＝ m/s2＝1 m/s2，摩擦力
②当变力的功率P一定时，可用W＝Pt求功，如机车恒定功率启动时．
③将变力做功转化为恒力做功
(3)总功的求法
①总功等于合外力的功

v2 mvdv v1
1 2
m
v2 2
1 2
m
v2 1
合外力对质点所做的功等于质点动能的增量。
讨 论
AAB
1 2
mv
2 2
1 2
mv12
1. 动能定理给出了力的空间积累效应，即功可以改
变质点的动能。
2. 其优点是当作用力在位移过程中不清楚时，就可 通过始、末状态动能的增量来求得该力的功。
功是过程量，动能是状态量。
a
d
c
0
ka
a d
mga sin c
1 2
ka
2
2 c
例4：已知：地下贮水池横截面 S，池中贮水深度 h1， 水平面与地面间 h0。求：将池中水全部吸到地面需作 功 A= ?
解：对象：一层水（坐标如图）
dm dV (Sdh) 重力：dmg gSdh
0
h h0
dh
h1
一层水被吸到地面需要克服重力做功： h
1.5.2 动能定理
一、动能
质量为m，速率为v的质点的动能定义为：
Ek
1 mv2 2
二、质点的动能定理
b b
单位：焦耳（J）（SI）
dr
m
b
A f dr f cos ds ft ds
a
据牛二定律
a
ft
ma t
m
dv a dt
且
a ds vdt
b
F
A
b
a
ft
ds
b m a
dvvdt dt
dA (dmg )h hgdm
h0 h1
A dA
gShdh
1 2
Sg[h12

1
单摆运动
单摆运动过程中，重力势能转化为动能，动能又 转化为重力势能，但总的机械能保持不变。
2 3
弹簧振子
弹簧振子在振动过程中，弹性势能转化为动能， 动能又转化为弹性势能，但总的机械能保持不变 。
自由落体运动
自由落体运动中，物体只受重力作用，重力势能 转化为动能，但总的机械能保持不变。
2024/1/25
2024/1/25
11
机械能守恒定律表述及条件
01
机械能守恒定律的表述：在只有重力或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。
02
机械能守恒的条件
03
系统只受重力或弹力作用；
2024/1/25
04
物体间只有动能和势能的相互转化，无其他形式的能量转化。
12
机械能守恒定律在简单系统中的应用
VS
内能变化原因
在绝热过程中，如果气体膨胀对外做功， 则内能减小；如果气体被压缩外界对气体 做功，则内能增加。
2024/1/25
18
05 热力学第二定律 与熵增加原理
2024/1/25
19
热力学第二定律表述及意义
克劳修斯表述
热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
开尔文表述
不可能从单一热源吸热，使之完全变为有用 功而不产生其他影响。
22
卡诺循环与热机效率分析
2024/1/25
01 02 03 04
热机效率分析
热机效率定义为输出的有用功与输入的热量的比值。
对于卡诺热机，其效率只与高温热源和低温热源的温度有关，而与工 作物质无关。
提高热机效率的途径包括提高高温热源的温度和降低低温热源的温度 。

向左运动，重力加速度 g 10m / s2 ，则（ ） A. AC 的距离为 3.2m B.金属块与水平面之间的动摩擦因数为 0.75 C.若金属块带正电，它在半圆环轨道上运动的最大高度为 0.8m D.若金属块带负电，它在离开 B 点后与 C 点的最小距离为1.6m
变式 1 答案：BD
解析： 小铁块不带点时恰好经过 B 点，则有 mg m vB2 ，离开 B 点做平抛运动刚好到达C R
（3）转移观点：EA增=EB减
三、考点分析
【例 1】如图所示,AB 是竖直面内的四分之一圆弧形光滑轨道,下端 B 与水平直轨道相切.一个小物块自 A 点由静止开始沿轨道下滑,已知轨 道半径为 R=0.2m,小物块的质量为 m=0.1kg,小物块与水平面间的动摩 擦因数µ=0.5,取 g=10m/s2.求:
1.如图所示，半径 R 0.8m 的光滑绝缘的半圆环轨道处于竖直平面内，均强电场竖直向下， E 1000N / C ，半圆环与粗糙的绝缘水平地面相切于圆环的端点 A，一不带电小铁块，以 初速度 v0 8m / s ，从 C 点水平向左运动，冲上竖直半圆环，并恰好通过最高点 B 点，最 后金属块落回 C 点，若换为一个比荷为1102C / kg 的铁块仍以相同的初速度从 C 点水平
专题二 功和能 （2）
——2023届高考大单元二轮复习讲重难【新课标全国卷】 第四讲 功与能量守恒定律
一、核心思路
二、重点知识
1.能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会由 一种能量转化成另一种能量。 2.能量守恒表达式： （1）守恒观点：Ek1+Ep1=Ek2+Ep2+Wf
（2）转化观点：∆E=－∆Ef
A
运动到
P
的过程中，根据机械能守恒定Fra bibliotek得 mgH1 2

物理掌握功和能的计算方法和应用技巧物理是一门研究物质、能量以及它们之间相互转化关系的科学。

在物理学中，功和能是两个重要的概念。

掌握功和能的计算方法和应用技巧对于理解和解决物理问题至关重要。

本文将介绍物理中功和能的概念及其计算方法，并分享一些应用技巧。

一、功的概念及计算方法在物理学中，功是指力对物体所做的功。

当一个力作用于物体上，使它移动了一段距离时，力所做的功可以通过以下公式计算：功 = 力 ×距离× cosθ其中，力的单位为牛顿（N），距离的单位为米（m），θ为力的方向与物体移动方向之间的夹角。

以抬起一个物体为例，当我们用力抬起一个物体时，我们对物体做了功。

这个功可以通过力的大小、物体抬升的高度以及力的方向与物体移动方向之间的夹角来计算。

计算得到的功的单位是焦耳（J）。

二、能的概念及计算方法能是物体或系统具有的做功能力的物理量。

在物理学中，能可以分为势能和动能两种。

1. 势能在物理学中，势能是指物体由于位置或状态而具有的能量。

常见的势能有重力势能、弹性势能和化学势能等。

具体计算势能的公式因情况而异。

例如，计算物体的重力势能时，可以使用以下公式：重力势能 = 质量 ×加速度 due to gravity ×高度其中，质量的单位是千克（kg），加速度的单位是米每二次方秒（m/s²），高度的单位是米（m）。

不同类型的势能具有不同的计算方法，根据具体问题和背景进行计算。

2. 动能动能是指物体由于运动而具有的能量。

动能的计算公式如下：动能 = 1/2 ×质量 ×速度²其中，质量的单位是千克（kg），速度的单位是米每秒（m/s）。

对于一个物体来说，当它的速度增加时，其动能也会增加；当它的质量增加时，其动能也会增加。

三、功和能的应用技巧理解和掌握功和能的计算方法可以帮助我们解决许多物理问题，以下是一些应用技巧：1. 坚持物理公式的正确单位使用。

物理功和能四大核心素养内容概述说明1. 引言1.1 概述物理功和能是物理学中非常基础且重要的概念，它们在研究和描述物体的运动与相互作用中起着关键的作用。

在学习物理学的过程中，理解和掌握物理功和能的核心素养内容对于建立坚实的物理基础知识至关重要。

1.2 文章结构本文将首先介绍物理功的核心素养内容，重点包括其定义和概念、计算方法和单位以及功与能的关系。

接下来，我们将详细探讨物理能的核心素养内容，包括动能和势能、能量守恒定律以及能量转化与转移。

最后，在文章结论部分我们将总结核心素养内容，并探讨其实际应用和重要性，并对物理学习提出启示和展望。

1.3 目的本文旨在通过对物理功和能核心素养内容进行概述说明，帮助读者全面了解这两个概念在物理学中的重要性以及相关知识点。

同时，通过阐述其实际应用与意义，引发读者对于学习、研究以及应用物理学的思考，促进对物理学习的启示和展望。

通过本文的阐述，读者将能够更清晰地认识到物理功和能在日常生活中的应用以及它们对于科技、工程等领域的重要作用。

2. 物理功的核心素养内容：2.1 定义和概念：物理功是指力对物体做功的量度，表示为力乘以物体在力的作用下发生位移的大小。

简单来说，它是描述力如何影响物体运动和变化的重要概念。

在物理学中，功被定义为力与位移的乘积，可以用以下公式表示：功= 力×位移×cosθ，其中θ是力和位移之间的夹角。

2.2 计算方法和单位：为了计算功，我们需要知道施加在物体上的力以及物体在该力作用下发生的位移。

通常情况下，如果力和位移具有相同的方向，则所做的功为正值；如果它们方向相反，则所做的功为负值。

计算功时使用国际单位制中的标准单位——焦耳（J）。

一焦耳等于一牛顿乘以一米（J = N·m）。

除了焦耳，常见地使用千焦耳（kJ）或者卡路里（cal）作为能量转化过程中常用的单位。

其中一千焦耳等于一焦耳乘以一千（1 kJ = 1000 J），而一卡路里约等于4.184焦耳。

初中物理功与能知识点详解物理是一门研究物质运动和能量转化的学科，而功与能是物理学中非常重要的概念。

在本文中，我们将详细解释功与能的概念、特征以及它们之间的关系。

一、功的概念和特征功是指力对物体的作用所做的功，通常用符号W表示。

它的单位是焦耳（J），在国际单位制中还可以用牛·米（Nm）来表示。

功的作用是改变物体的能量状态。

力对物体做功的大小与力的大小、物体的位移以及力和位移的夹角有关。

当力和位移方向相同时，力对物体做正功；当力和位移方向相反时，力对物体做负功。

物体在受到力的作用下做正功，其能量增加；而受到力的阻碍而做负功时，物体的能量减少。

功的计算公式为：W = F · s · cosθ，其中F表示力的大小，s表示物体的位移，θ表示力和位移的夹角。

这个公式表明，功与力、位移以及夹角的大小密切相关。

二、能的概念和特征能是物体具有的做功能力，分为动能和势能两种形式。

1. 动能动能是指物体由于运动而具有的能量，通常用符号KE表示。

动能的大小与物体的质量和速度平方成正比。

动能的计算公式为：KE =1/2mv²，其中m表示物体的质量，v表示物体的速度。

动能是一个正值，它描述了物体运动时所具有的能量。

2.势能势能是指物体所具有的由于位置或状态而产生的能量。

常见的势能有重力势能、弹性势能等。

势能的大小与物体的位置和状态有关。

- 重力势能：重力势能是指物体由于位置较高而具有的能量，通常用符号PE表示。

重力势能的计算公式为：PE = mgh，其中m表示物体的质量，g表示重力加速度，h表示物体的高度。

- 弹性势能：弹性势能是指物体由于受到形变而具有的能量，通常用符号PE表示。

弹性势能的计算公式为：PE = 1/2kx²，其中k表示弹性系数，x表示形变的大小。

三、功与能的关系功与能之间存在着密切的关系。

根据能量守恒定律，能量既不能创造也不能消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。

l f dr 0
势能(potential en保er守gy力) 作功仅仅与物体始、末位置 有关，我们可引入位置的状态函数--势能。
b
a f dr Eap Ebp E p
保守力所做的功等于势能的减少。
通常我们将参考点的势能取作零势 能。将空间一点与参考点的势能差称 作该点的势能。
物理功和能
说明：
1.功是标量，只有大小正负之分。
0 ,
2
,
2
W 0, W 0,
力对物体作正功； 力对物体不作功；
, W 0,
2
力对物体作负功。
2.多个力对物体作功，等于各力对物体作
功的代数和。
3.明确位移是力的作用点的位移。
例：子弹穿过木
f'
块过程
f
s
l
4.一对作用力和反作用力大小相等方向相
反，但这对力作功的总和不一定为0。
5.作功与参照系有关。
例如：传送带将箱子从低处运到高处，地面 上的人看摩擦力作功了，而站在传送带上的 人看摩擦力没有作功。
f静
2、变力的功
在实际问题中经常遇到的是变力作功问 题。如何处理变力作功问题？
解决方法：
b
(1).无限分割路径；
(2).以直线段代替曲线段；
W
1 mv2 2
1 2
mv0
2
1 m( v0 22
)2
1 2
mv0
2
3 8
mv0
2
(2)因摩擦力
f mg
W
3 8
mv0
2
方向与运动方向相反
பைடு நூலகம்
2R
W 0 mgds
mg
2R

质心和重心的区别
质心
重心
是质点所有质量为系数的位置平 均数，质压力在质心处是平衡的。
是物体所有质量为系数的位置平 均数，物体所受的重力总是与重 心针贯相通。
相同点
两者都是表示质量在物体内分布 的重要参量。
动量和动量守恒定律
1
守恒定律
2
一个封闭系统中，动量的总和保持恒定
不变。
3
动量
动量是物体在运动中获取的运动量，是 质量和速度的乘积。
应用
弹簧力和摩擦力在机械和工 程领域中广泛应用。
万有引力
行星运动
行星的形成和运动，受到万有引 力的支配。
引力波
引力波是由质量分布和运动引起 的弯曲时空而产生的。
牛顿发现
万有引力是牛顿发现的，现在被 称为大众物理学常识。
力的合成和分解
1
合成
两个以上力合并为一个力，产生与单力
分解
2
相同的效果。
一个力拆分成两个或两个以上的分力，
共同作用产生相同的效果。
பைடு நூலகம்
3
应用
这个概念在物理、工程、建筑等多个领 域有具体的应用。
质点和刚体的概念
1 质点
2 刚体
理想化的一个质点没有大小、 形状，可以表示物体在宏观 上的运动状态。
一个所有部分之间全部配合 得当的物体，在运动时保持 形状不变，它不会改变而且 不易变形。
3 应用
刚体的产生和使用在物质工程、机械和建筑中有着诸多的应用。
第二定律
物体所受合力，导致其发生加 速度变化，大小和方向成正比 例关系。
第三定律
物体间有相互作用力，这些作 用力大小相等、方向相反、作 用于不同物体上。
弹簧力和摩擦力

高中物理公式：功和能(功是能量转化的量度)W合=mvt2/2-mvo2/2或W合=ΔEK{W合:外力对物体做的总功，ΔEK:动能变化ΔEK=(mvt2/2-mvo2/2)｝机械能守恒定律：ΔE=0或EK1+EP1=EK2+EP2也可以是mv12/2+mgh1=mv22/2+mgh2重力做功与重力势能的变化(重力做功等于物体重力势能增量的负值)WG=-ΔEP注:功率大小表示做功快慢，做功多少表示能量转化多少;O0≤α＜90O做正功;90O＜α≤180O做负功;α=90o不做功(力的方向与位移(速度)方向垂直时该力不做功);重力(弹力、电场力、分子力)做正功，则重力(弹性、电、分子)势能减少重力做功和电场力做功均与路径无关(见2、3两式);(5)机械能守恒成立条件：除重力(弹力)外其它力不做功，只是动能和势能之间的转化;(6)能的其它单位换算:1kWh(度)=3.6*106J，1eV=1.60*10-19J;*(7)弹簧弹性势能E=kx2/2，与劲度系数和形变量有关。

质点的运动(1)——直线运动理解口诀：1.物体模型用质点，忽略形状和大小；地球公转当质点，地球自转要大小。

物体位置的变化，准确描述用位移，运动快慢S比t，a用Δv与t比。

2.运用一般公式法，平均速度是简法，中间时刻速度法，初速为零比例法，再加几何图像法，求解运动好方法。

自由落体是实例，初速为零a等g.竖直上抛知初速，上升最高心有数，飞行时间上下回，整个过程匀减速。

匀变速直线运动平均速度V平＝s/t(定义式)2.有用推论Vt2-V02＝2as3.中间时刻速度Vt/2＝V平＝(Vt+V0)/2(分析纸带常用)末速度Vt＝V0+at；5.中间位置速度Vs/2＝[(V02+Vt2)/2]1/26.位移s＝V平t＝V0t+at2/2加速度a＝(Vt-V0)/t｛以V0为正方向，a与V0同向(加速)a＞0；反向则a＜0｝实验用推论Δs＝aT2｛Δs为连续相邻相等时间(T)内位移之差｝(分析纸带常用逐差法求加速度)主要物理量及单位:初速度(V0):m/s；加速度(a):m/s2；末速度(Vt):m/s；时间(t)秒(s)；位移(s):米(m)；路程:米；速度单位换算：1m/s=3.6km/h。

物理学中的功和能物理学中的功和能是两个基本而重要的概念，它们在研究和描述物体运动和变化过程中起着关键的作用。

下面将详细介绍功和能的定义、性质以及它们在物理学中的应用。

一、功的定义和性质1.1 定义：在物理学中，功是描述力对物体所做的作用的量。

当一个力作用于物体上并使其发生位移时，力对物体所做的功可以用以下公式表示：功（W）=力（F） ×位移（d）× cosΘ其中，Θ是力F和位移d的夹角。

1.2 性质：（1）功是标量量，没有方向性；（2）功的单位是焦耳（J）；（3）功可以为正、负和零，正表示力的方向与位移方向一致，负表示相反，零表示力和位移垂直。

二、能的定义和性质2.1 定义：能是物体所具有的做功能力的量度。

在物理学中，能分为两种基本形式：动能和势能。

2.2 动能：当物体以一定速度运动时，它具有的能力称为动能（KE）。

动能可以用以下公式表示：动能（KE）=（1/2）×质量（m）×速度^2（v^2）其中，质量m是物体的质量，速度v是物体运动的速度。

2.3 势能：物体所具有的由于位置或状态而带来的能力称为势能（PE）。

势能可以分为重力势能、弹性势能等。

重力势能的计算公式如下：重力势能（PE）= 质量（m）×重力加速度（g）×高度（h）其中，质量m是物体的质量，重力加速度g是地球上的重力加速度，高度h是物体相对于参考点的高度。

2.4 性质：（1）能是标量量，没有方向性；（2）能的单位是焦耳（J）；（3）能可以相互转换，例如，动能可以转化为势能，势能可以转化为动能。

三、功与能的关系功和能有密切的关系，它们之间可以相互转换。

根据能的定义，能是做功的能力，而功是物体所具有的能的表现形式。

根据能的性质，功可以转化为能，能也可以转化为功。

3.1 动能和功的关系：当一个力对物体做功时，该物体产生了位移，并具有了动能。

根据功的定义，可以将动能表达为做功的形式：动能（KE）= 功（W）3.2 势能和功的关系：势能是位置和状态相关的能量。

高中物理功和机械能知识点详解在物理中有很多知识点是比较的中啊哟的，在答题中也是经常考的，下面店铺的小编将为大家带来高中物理关于功和机械能的知识点的介绍，希望能够帮助到大家。

高中物理功和机械能知识点1功定义式：W=F·s·cosθ，其中F是力，s是力的作用点位移(对地)，θ是力与位移间的夹角。

1.力学里所说的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力;二是物体在力的方向上通过的距离。

(2)功的大小的计算方法：①恒力的功可根据W=F·S·cosθ进行计算，本公式只适用于恒力做功。

②根据W=P·t，计算一段时间内平均做功。

③利用动能定理计算力的功，特别是变力所做的功。

④根据功是能量转化的量度反过来可求功。

2.不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。

巩固：某同学踢足球，球离脚后飞出10m远，足球飞出10m的过程中人不做功。

(原因是足球靠惯性飞出)。

3.力学里规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。

公式：W=FS。

(3)摩擦力、空气阻力做功的计算：功的大小等于力和路程的乘积。

发生相对运动的两物体的这一对相互摩擦力做的总功：W=fd(d 是两物体间的相对路程)，且W=Q(摩擦生热)4.功的单位：焦耳，1J=1N·m。

把一个鸡蛋举高1m，做的功大约是0.5J。

5.应用功的公式注意：①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力;②公式中S一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。

③功的单位“焦”(牛·米=焦)，不要和力和力臂的乘积(牛·米，不能写成“焦”)单位搞混。

2功的原理1.内容：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功;即：使用任何机械都不省功。

2.说明：(请注意理想情况功的原理可以如何表述?)①功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。

②功的原理告诉我们：使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。

专题02 功和能（解析版）一、单选题（本大题共11小题）1. (2023年浙江省宁波市镇海中学高考物理模拟试卷)如图甲所示，“复兴号”高速列车正沿直线由静止驶出火车站，水平方向的动力FF随运动时间tt的变化关系如图乙所示。

tt=400ss后，列车以288kkkk/ℎ的速度做匀速直线运动，已知列车所受阻力大小恒定。

则下列说法正确的是( )A. 前400ss，列车做匀减速直线运动B. 列车所受阻力的大小为3.0×106NNC. 根据已知条件可求出列车的质量为1.0×107kkkkD. 在tt=400ss时，列车牵引力的功率为8.0×104kkkk【答案】D【解析】根据题图和牛顿第二定律知，前400ss列车加速度减小，即列车做加速度逐渐减小的变加速运动，当tt=400ss时加速度减为0”所受阻力的大小；根据动量定理求解复兴号”的质量；根据PP=FFFF，分析牵引力的功率。

本题主要是考查图像问题、动量定理，功率的计算，利用动量定理解答问题时，要注意分析运动过程中物体的受力情况，知道合外力的冲量才等于动量的变化。

【解答】A.根据题图和牛顿第二定律知，前400ss，列车加速度减小，即列车做加速度逐渐减小的变加速运动，当tt= 400ss时速度大小为288kkkk/ℎ=80kk/ss，加速度减为0，之后做匀速直线运动，A错误；B.根据图像得列车匀速运动时的动力FF=1.0×106NN，可知列车所受阻力的大小为ff=1.0×106NN，B错误；C.在0∼400ss内，由动量定理有II FF−II ff=△pp，根据已知条件得(1+3)×1062×400NN⋅ss−1×106×400NN⋅ss= kk×80kk/ss，得列车的质量kk=5×106kkkk，C错误；D.在tt=400ss时，列车牵引力的功率PP=FFFF，代入数据可得PP=8.0×104kkkk，D正确。