# 运动、力与能量

> CIE IGCSE 物理 · CIE IGCSE 物理（0625）
> 来源: https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-0625-u1-overview/
> 占比: 占选择题（第1/2卷）和理论题（第3/4卷）总分的15-20%

本单元涵盖从测量和运动到力、能量和压强的核心基础物理概念，是后续所有IGCSE物理主题（包括热物理、波和电学）的学习基础。

**先修:** 中等学校基础计算能力和通用科学知识

## 学习目标

- 正确使用国际单位制单位、词头和标准测量方法处理核心物理量
- 通过解读速率、速度、加速度和运动图像分析直线运动
- 应用力的相关概念，包括牛顿运动定律、力矩、动量和压强，解决定量问题
- 计算物理系统与工程系统中的功、能量转移、功率和效率
- 区分质量、重量和密度，并对所有物态完成相关计算

## 单元概览

本单元遵循逻辑学习顺序：从基础测量技能开篇，接着介绍直线运动的相关描述，探究改变运动状态的力，之后涵盖能量转移、能源以及固体和流体的压强内容。仅高阶大纲要求的拓展内容会为选择高阶课程的学生明确标注。

知识点是逐步递进的，请按所列顺序学习各子主题，避免出现知识漏洞，同时可参考单元速查表快速回顾跨子主题的公式。

请按顺序学习以下子主题，逐步搭建你的知识体系：
- [物理量与测量方法](https://www.owlsprep.com/study/cie-0625-u1-physical-quantities-and-measurement-techniques/) — 学习国际单位制单位、词头，以及长度、时间、体积和质量的实用测量方法。
- [速率、速度与运动图像](https://www.owlsprep.com/study/cie-0625-u1-speed-velocity-and-motion-graphs/) — 计算速率、速度和加速度，解读直线运动的距离-时间图像与速度-时间图像。
- [质量、重量与密度](https://www.owlsprep.com/study/cie-0625-u1-mass-weight-and-density/) — 区分质量与重量，计算规则物体、不规则物体和流体的密度。
- [力、弹性与牛顿运动定律](https://www.owlsprep.com/study/cie-0625-u1-forces-elasticity-and-newton-s/) — 识别不同类型的力，探究弹性形变，运用牛顿三大运动定律解决问题。
- [力矩与重心](https://www.owlsprep.com/study/cie-0625-u1-moments-and-centre-of-gravity/) — 计算力的转动力矩，分析平衡系统，确定规则物体的重心位置。
- [动量与冲量（仅拓展内容）](https://www.owlsprep.com/study/cie-0625-u1-momentum-and-impulse/) — 计算线动量和冲量，将动量守恒定律应用于碰撞问题。
- [能量、功与功率](https://www.owlsprep.com/study/cie-0625-u1-energy-work-and-power/) — 识别不同形式的能量，计算做功大小、功率输出，以及系统间的能量转移。
- [能源与效率](https://www.owlsprep.com/study/cie-0625-u1-energy-resources-and-efficiency/) — 评估可再生与不可再生能源，计算系统的能量效率。
- [压强](https://www.owlsprep.com/study/cie-0625-u1-pressure/) — 计算固体、液体和气体中的压强，将液压原理应用于实际系统。

## 常见错误

- **错误做法:** 在力的计算中混淆质量和重量
  - 原因: 质量是用千克衡量的物质的标量值，而重量是引力产生的力，单位为牛顿
  - 正确做法: 计算涉及重力的力时，始终使用$W = mg$将质量转换为重量
- **错误做法:** 混淆路程-时间图像和速度-时间图像的斜率
  - 原因: 路程-时间图像的斜率是速率，而速度-时间图像的斜率是加速度
  - 正确做法: 解读斜率或曲线下面积之前，先标注好图像的坐标轴
- **错误做法:** 仅使用力来计算做功
  - 原因: 做功需要同时满足力的作用，以及在施力方向上移动的距离
  - 正确做法: 使用$W = F \times d$，确保$d$是与施力方向平行的距离

## 速查表

| 概念/公式 | 相关子主题 | 核心注意点 |
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| $v = \frac{\Delta d}{\Delta t}$ | 速率、速度与运动图像 | 平均速率 = 路程变化量 / 时间变化量 |
| $W = m \times g$ | 质量、重量与密度 | 重量 = 质量 × 重力场强度（地球上$g≈9.8$ N/kg） |
| $\rho = \frac{m}{V}$ | 质量、重量与密度 | 密度 = 质量 / 体积，单位 kg/m³ 或 g/cm³ |
| $F = m \times a$ | 力、弹性与牛顿运动定律 | 合力 = 质量 × 加速度 |
| $M = F \times d$ | 力矩与重心 | 力的力矩 = 力 × 到支点的垂直距离 |
| $p = m \times v$ | 动量与冲量（仅拓展内容要求） | 动量 = 质量 × 速度，在封闭系统中守恒 |
| $W = F \times d$, $P = \frac{W}{t}$ | 能量、功与功率 | 做功 = 力 × 距离；功率 = 做功 / 时间 |
| $P = \frac{F}{A}$, $P = \rho g h$ | 压强 | 压强 = 力 / 面积；液体内部压强 = 密度 × g × 深度 |

## 下一步

本单元的学习请从第一个子主题「物理量与测量方法」开始，这些基础技能是本单元后续所有计算和实践活动、以及后续IGCSE物理内容学习的必备基础。完成第1单元所有子主题后，你将进入第2单元热物理的学习，该部分内容建立在你本单元学到的能量相关概念之上。在学习更进阶的内容前，请用子主题末尾的测验检验你的理解程度。

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