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1、高中物理必修2各节课学习要点厦门康桥 欧阳第1章 功和功率第1节 机械功1、 功：如果作用于某物体的恒力大小为F，该物体沿力的方向运动，经过位移s，则F与s的乘积叫做机械功，简称功。即 2、 根据功的定义，我们从地面把一个物体提高一段距离，要克服重力做功，而当我们提着物体沿着水平方向移动，则我们对物体的向上的支持力（或竖直向上的拉力）与物体的位移方向垂直，所以没有对物体做功。3、 当作用在物体上的力F与物体的位移s成一个角度时，可以把F进行正交分解，沿与s方向垂直的分力为，这个分力不做功；沿s方向的分力为，这个力要做功。由此得：功的一般计算式：在国际单位制中，力的单位是N，位移的单位是m，功的
2、单位是焦耳，符号是J。1N的力使物体在力的方向上发生了1m的位移，那么这个力该物体所做的功就是1J。1J1N1m4、 在功的计算式中，F和s都是矢量，但功是标量。如果有多个力对物体做功，要求这些力对物体做的总功，有两种方法：其一，先求合力，再求合力做的功。其二，可以分别求各力的功，再求它们的代数和。即： +5、 据功的计算式，有：这种方法只适用于恒力做功。（1） 当时F做正功，在这过程中，力F的作用使物体加速运动，物体的速度增大，动能增加。（2） 当时F不做功.（3） 当时F做负功。在这过程中，力F的作用使物体减速运动，物体的速度减小，动能减少。第2节 功和能1、 机械功原理 经过长期实践和大
3、量研究，人们发现，对任何机械而言，总有或写成：这一结论可以表述为：使用任何机械时，动力对机械所做的功总是等于机械克服阻力所做的功。这就是功的原理。功的原理是机械的基本原理，是机械做功所遵循的基本规律。它告诉我们，使用任何机械都不能省功。2、斜面是一种典型的简单机械。当我们利用斜面把重物推到高处时，如果不计摩擦力，设若斜面长l，高h，物重G，则所功的原理有 Gh=Fl 3、 做功和能的转化 如果一个物体能够对别的物体做功，我们就说这个物体具有能量。 研究表明，做功时消耗的能量并没有消失，而是发生了转化。做功的过程就是能量转化的过程。做了多少功，就表示有多少能从一种形式转化为另一种形式。所以说，做
4、功是能量转化的量度。 在变力做功的情况下，不能直接用上述公式计算功，得可以通过能量转化的多少得知做功的多少。第3节 功率1、 功率：物理学中用物体所做的功W与完成这些功所用时间的比值，作为在该时间内物体平均做功快慢的量度。在国际单位制中，功的单位是J，时间的单位是s，因此功率的单位就是J/s，专用名称叫做瓦特，符号是W。1W1J/s。常用单位又有千瓦（kW），1 kW=103W。功率是标量。功是能量转化的量度，所以功率就是做功过程中，能量转化快慢的量度。 2、 功率与力、速度的关系因为速度在数值上等于单位时间内通过的位移，所以力与速度的乘积，就表示该力在单位时间内所做的功，也就是功率。即 PF
5、v。3、 每种机械都有一个长时间工作的最大允许功率，这个功率叫机械的额定功率。4、 由公式PFv 可知，当功率P一定时，物体的速度v与力F成反比。机器正常工作时的功率通常是一定的，如车床在切削工件时，需要用较大的力，就必须减小切削速度。当速度v一定时，功率P与运动物体所受的作用力F成正比。如汽车上坡时，如果要保持速度度不变，就必须加大油门，提高发动机的输出功率来增大牵引力。5、 通常用公式来计算平均功率；用公式PFv来计算瞬时功率。6、 飞机、轮船、火车、汽车等交通工具的最大行驶速度受自身发动机额定功率和运动中的阻力两个因素共同制约。第4节 人与机械1、 使用机械时，动力做功的总功率等于机械克
6、服有用阻力做功的有用功率加上克服额外阻力做功的功率之和。 2、 机械效率；。只有在不考虑额外阻力的情况下P额外=0.这时，有用功等于总功；而在实际情况中，额外阻力总是存在的，所以额外功率不可能等于0，因此，机械效率总是小于1。第2章 能的转化与守恒第1节 动能的改变1、 动能：物理学中把物体由于运动而具有的能叫做动能。动能的计算式 动能是标量，它的单位与功的单位相同。在国际单位制都是J。2、 动能定理：合外力对物体所做的功等于物体动能的变化。3、 证明动能定理设一个物体的质量为m，初速度为v1，在与运动方向相同的合外力F的作用下发生一段位移s，速度增加到v2。根据牛顿第二运动定律 Fma和匀变
7、速直线运动的公式可得： 以上是以匀变速直线运动为例来证明动能定理。实际上，匀变速直线运动并不常见。但是，对于任何变速运动，如果我们观察其足够短的一段时间，都可以将其视为匀变速直线运动，这样，我们可以将一个任意的变速运动，分解为多个（甚至是无数多个）相连续的匀变速直线运动，对每个运动运用动能定理，再求总和。事实上，结果是，对于任意的运动过程，动能定理都是适用的。第2节 势能的改变1、 重力势能：物体处于一定高度而具有的能叫做重力势能。计算式是公式中h为物体相对参考平面的高度。参考平面是可以根据实际研究需要而选定。重力势能是标量，它的单位也与功的单位相同。在国际单位制都是J。2、 物体所处位置的高
8、度发生变化，重力势能就相应地发生变化，这个过程，重力总是要对物体做功。物体的高度降低，重力要做正功，同时重力势能减少；反之，物体的高度上升，则重力做负功，同时，物体的重力势能增大。容易证明，重力做功的多少在数值上等于物体重力势能变化的相反数。即： 式中 h=h2-h1，叫做初末位置的高度差。上式还表明，重力做功只与物体运动过程的始、末位置有关，与物体运动的具体路线、路径、路程等无关。3、 物理学中，把物体因为发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。 经验告诉我们，弹性形变越大，物体具有的弹性势能也越大。4、 弹性势能与重力势能有一个相同点，即它们的大小都是与物体间的相对位置有关：重力势能是地球表面
9、附近物体与地球间的相对位置（高度）决定的；弹性势能是由发生弹性形变的物体各部分的相对位置（形变造成的距离变化）决定的。人们把这类由相对位置决定的能称为势能。动能和势能统称为机械能。 第3节 能量守恒定律1、 机械能守恒定律：大量的实验研究结果表明，在只有重力做功的情况下，物体的动能与重力势能可以互相转化，但机械能的总量保持不变。2、证明机械能守恒定律： 以小球在重力作用下的自由下落为例。设小球的质量为m, 自由下落高度h, 速度从v1变为v2，根据动能定理有：即：整理得： 上式表明，在自由落体运动中，物体在A、B两点时的动能与重力势能的总和相等。可以证明，在任何物理过程中，不论物体是在竖直方向
10、运动还是在其他方向运动，也不论物体是做直线运动还是曲线运动，如果只有重力做功，这一结论都是成立的。3、大量实验和研究都表明，任何形式的能量在转移和转化的过程中都遵循如下定律：能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，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其总量保持不变。这就是能量守恒定律。 第一类永动机违背了能量守恒定律，所以是不可能实现的。 能量守恒定律是自然界最普遍、最基本的规律之一。它的发现和应用，为不同学科的沟通与联系提供了桥梁。第4节 能源与可持续发展1、法国工程师卡诺证明：热机中的工作物质由高温热源吸收的热量，只能有一部分用于做功，其余的要
11、向低温热源（此即周围物体）放出。因此，热机的效率不可能达到100%。2、英国物理学家开尔文发现：自然界进行的与热现象有关的一切宏观过程都是有方向性的不可逆的过程。机械能可以完全转化为内能，反过来，内能就不可能自发地、并不引起任何变化完全变为机械能；在热传递过程中，内能总是自动地从高温物体向低温物体转移，而不可能自动地从低温物体向高温物体转移。3、由能量守恒定律可知，能量不能无中生有。在许多情况下，能量的利用过程是不可逆的。所有这些都告诉我们，要珍惜现有的能源，要尽力提高现有能源的利用效率。第3章 抛体运动第1节 运动的合成与分解1、 实验表明，一个较复杂的运动可以看成是若干个简单的直线运动的合
12、成。运动的合成指的是物体位移、速度或加速度的合成。由于位移、速度和加速度都是矢量。它们的合成需要遵循平行四边形定则。2、 分运动的独立性，是指将一个运动分解为两个（或两个以上）的分运动，那么，各分运动位移、速度和加速度是各自独立的并不互相影响。3、 分运动的同时性，是指是将一个运动分解为两个（或两个以上）的分运动，那么，各分运动的发生和变化是同时进行的（而不是先后进行的）。4、 运动的分解方法：以代表合运动的位移（或速度、加速度）的线段为对角线，根据实际效果找出分运动的方向，并以代表分运动的线段为夹在该对角线的邻边做平行四边形。注意，同一个运动的位移、速度和加速度通常是用不同的平行四边形来研究
13、的。5、 运动的正交分解方法：即是将合运动的位移、速度或加速度分解到两个互相垂直的方向上。在研究抛体运动中最常用的是：将抛体运动分解到水平和竖直两个互相垂直的方向上。由于地面附近的抛体运动在水平方向上不受任何外力作用，所以它的水平分运动是匀速直线运动，而竖直方向是以g为加速度的匀变速直线运动。第2节 竖直方向上的抛体运动1、复习：匀变速直线运动：物体学中，称物体加速度保持不变的直线运动为匀变速直线运动公式： 3、 在竖直下抛运动中，物体的运动初速度为v0，运动加速度为重力加速度g。据此，可以写出竖直下抛的速度公式和位移公式： 从运动的合成与分解的角度来看，竖直下抛运动可以看成是竖直向下的、速度
14、大小为v0的匀速直线运动与自由落体运动的合运动。两者方向相同，表现在公式中就是合运动的位移、速度是分运动的相应的位移、速度之和。4、 在竖直上抛运动中，物体的运动初速度为v0，运动加速度为重力加速度g。默认以的方向为正方向，则加速度取负值，据此，可以写出竖直下抛的速度公式和位移公式： 从运动的合成与分解的角度来看，竖直下抛运动可以看成是竖直向上的、速度大小为v0的匀速直线运动与自由落体运动的合运动。两者方向相反，表现在公式中就是合运动的位移、速度是分运动的相应的位移、速度之差。注意，在运用竖直上抛的位移公式时，如果求出来的位移为负值，说明，物体下落到了抛出点的下方。当竖直上抛运动上升到最高点时
15、，物体的瞬时速度为0,据此可以求出上升过程经历的时间为 上升的最大高度为 第3节 平抛运动1、 把物体以一定的初速度沿水平方向抛出，不考虑空气阻力，物体只在重力作用下所做的运动，叫做平抛运动。2、 平抛运动可以分解为沿水平方向的匀速直线运动和沿竖直方向的自由落体运动。平抛运动可以视为水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动的合运动。3、 以抛出点为坐标原点，初速度方向为x轴正方向，取重力的方向为y轴正方向，建立坐标系。在这个坐标系下，加速度方向与y轴正方向相同。根据匀速直线运动和自由落体运动的规律，可以得到物体在任意时刻的位置坐标公式 第4节 斜抛运动1、 把物体以一定的初速度沿与水平方向成一
