2019高考物理經典複習之機械能動能定理

2021-03-04 05:48:15 字數 5102 閱讀 7614

一、功1概念:乙個物體受到力的作用,並在力的方向上發生了一段位移,這個力就對物體做了功。(物理意義:功是能量轉化的度量)

2條件:. 力和力的方向上的位移

3公式:w=f s cos θ

——某力功,單位為焦耳()

——某力(要為恒力),單位為牛頓()

s——物體運動的位移,一般為對地位移,單位為公尺(m)

——力與位移的夾角

4功是標量,但它有正功、負功。某力對物體做負功,也可說成「物體克服某力做功」。 功的正負表示能量傳遞的方向,即功是能量轉化的量度。

當時,即力與位移成銳角,力做正功,功為正;

當時,即力與位移垂直,力不做功,功為零;

當時,即力與位移成鈍角,力做負功,功為負;

5功是乙個過程所對應的量,因此功是過程量。

6功僅與f、s 、θ有關,與物體所受的其它外力、速度、加速度無關。

7求合力的功可以先求各個力所做的功,再求這些力所做的功的代數和。也可以先求合力,在求合力做的功。還可以應用動能定理。

注意以下幾點:

一判斷乙個力做功的方法:

根據力和位移的方向的夾角判斷,此法常用於對恒力做功的判斷;

根據力和瞬時速度的方向的夾角判斷,此法常用於判斷質點做曲線運動時變力的功;

根據質點或系統能量是否發生變化,彼此是否有能量的轉移或轉化進行判斷,如果有能量的變化,或系統內部各質點間彼此有能量的轉移或轉化,則必定有力做功。

二求功的大小的幾種途徑:

根據公式計算,此公式只適用於恒力做功;

根據能量轉化和守恆定律或動能定理計算,此方法不僅適用於恒力做功,也適用於變力做功;根據w=pt計算一段時間內的做的功,此公式適用於功率恆定的情況;根據力--位移影象(位移)

三靜摩擦力做功的特點:

靜摩擦力可以做正功,也可以做負功,也可以不做功。

在靜摩擦力做功的過程中,只有機械能從乙個物體轉移到另乙個物體,而沒有機械能轉化為其他形式的能量。

相互摩擦的系統,一對靜摩擦力所做功的代數和總等於0.

四滑動摩擦力做功的特點

滑動摩擦力可以做正功,也可以做負功,還可以不做工。

在相互摩擦的物體系統中,一對相互作用的滑動摩擦力,對物體系統所做總功的多少與路徑有關,其值是負值,等於摩擦力與相對位移的乘積。表示物體系統損失了機械能,克服了摩擦力做功。

一對滑動摩擦力做工的過程中能能量轉化和轉移到情況是:一是相互摩擦的物體通過摩擦力做功將部分機械能轉移到另乙個物體上,而是部分機械能轉化為內能,此部分能量就是系統機械能的損失量。

(滑動摩擦力和空氣阻力做功都跟路徑有關係)

五比較一對平衡力做的功和一對靜摩擦力做的功和一對滑動摩擦力做工的特點

一對作用力與反作用力的功,反作用力可能做功,也可能不做功,也可能做正功,也可能做負功,不要以為作用力與反作用力所做的功一定數值相等,而且一正一負。

二、功率

1概念:功跟完成功所用時間的比值,表示力(或物體)做功的快慢。

2公式:( 表示時間t內的平均功率,不管是恒力做功,還是變力做功,都適用)

(平均功率或瞬時功率)

3單位:瓦特w

4分類:額定功率:指發動機正常工作時最大輸出功率

實際功率:指發動機實際輸出的功率即發動機產生牽引力的功率,p實≤p額。(說明:

機械的實際功率可以小於其額定功率,可以等於其額定功率,但是機械不能長時間超負荷執行,這樣會損壞機械裝置,縮短其壽命)

5應用:

(1)機車以恆定功率啟動時,由(為機車輸出功率,為機車牽引力,為機車前進速度)機車速度不斷增加則牽引力不斷減小,當牽引力時,速度不再增大達到最大值,則。

(2)機車以恆定加速度啟動時,在勻加速階段汽車牽引力恆定為,速度不斷增加汽車輸出功率隨之增加,當時,開始減小但仍大於因此機車速度繼續增大,直至時,汽車便達到最大速度,則。

三.動能

1概念:物體由於運動而具有的能量,稱為動能。

2動能表示式:

3動能定理(即合外力做功與動能關係):

4理解:①在乙個過程中對物體做的功,等於物體在這個過程中動能的變化。

②做正功時,物體動能增加;做負功時,物體動能減少。

③動能定理揭示了合外力的功與動能變化的關係。

4適用範圍:適用於恒力、變力做功;適用於直線運動,也適用於曲線運動。

5應用動能定理解題步驟:

a確定研究物件及其運動過程

b分析研究物件在研究過程中受力情況,弄清各力做功

c確定研究物件在運動過程中初末狀態,找出初、末動能

d列方程、求解。

(1)動能定理的表示式是在物體受恒力作用且做直線運動的情況下得出的.但它也適用於變力及物體作曲線運動的情況.

(2)功和動能都是標量,不能利用向量法則分解,故動能定理無分量式.

(3)應用動能定理只考慮初、末狀態,沒有守恆條件的限制,也不受力的性質和物理過程的變化的影響.所以,凡涉及力和位移,而不涉及力的作用時間的動力學問題,都可以用動能定理分析和解答,而且一般都比用牛頓運動定律和機械能守恆定律簡捷.

(4)當物體的運動是由幾個物理過程所組成,又不需要研究過程的中間狀態時,可以把這幾個物理過程看作乙個整體進行研究,從而避開每個運動過程的具體細節,具有過程簡明、方法巧妙、運算量小等優點.

四、重力勢能

1定義:物體由於被舉高而具有的能,叫做重力勢能。

2公式:

h——物體具參考面的豎直高度

3參考面

a重力勢能為零的平面稱為參考面;

b選取:原則是任意選取,但通常以地面為參考面

若參考面未定,重力勢能無意義,不能說重力勢能大小如何

選取不同的參考面,物體具有的重力勢能不同,但重力勢能改變與參考面的選取無關。

4標量,但有正負。

重力勢能為正,表示物體在參考面的上方;

重力勢能為負,表示物體在參考面的下方;

重力勢能為零,表示物體在參考面的上。

5單位:焦耳(j)

6重力做功特點:物體運動時,重力對它做的功之跟它的初、末位置有關,而跟物體運動的路徑無關。

7重力做功與重力勢能的關係:

重力做正功時,物體重力勢能減少;重力做負功時,物體重力勢能增加。

五、彈性勢能

1概念:發生彈性形變的物體的各部分之間,由於彈力的相互作用具有勢能,稱之為彈性勢能。

2彈簧的彈性勢能:

影響彈簧彈性勢能的因素有:彈簧的勁度係數k和彈簧形變數x。

3彈力做功與彈性勢能的關係:

彈力做正功時,物體彈性勢能減少;彈力做負功時,物體彈性勢能增加。

六、機械能

1機械能包含動能和勢能(重力勢能和彈性勢能)兩部分,即。

2機械能守恆定律:在只有重力或彈力做功的物體系統內,動能與勢能可以相互轉化,而總的機械能保持不變,即

δεk = —δεp

δε1 = —δε2。

3機械能守恆條件:

做功角度:只有重力或彈力做功,無其它力做功;

外力不做功或外力做功的代數和為零;

系統內如摩擦阻力對系統不做功。

能量角度:首先只有動能和勢能之間能量轉化,無其它形式能量轉化;只有系統內能量的交換,沒有與外界的能量交換。

4運用機械能守恆定律解題步驟:

a確定研究物件及其運動過程

b分析研究物件在研究過程中受力情況,弄清各力做功,判斷機械能是否守恆

c恰當選取參考面,確定研究物件在運動過程中初末狀態的機械能

d列方程、求解。

七、能量守恆定律

1內容:能量既不會消滅,也不會創生,它只會從一種形式轉化為其他形式,或者從乙個物體轉移到另乙個物體,而在轉化和轉移的過程中,能量的總量保持不變,

即。說明:

機械能守恆定律與動能定理的區別與聯絡

機械能守恆定律和動能定理是力學中的兩條重要規律,在物理學中占有重要地位。

1 共同點:機械能守恆定律和動能定理都是從做功和能量變化的角度來研究物體在力的作用下狀態的變化,這兩個規律的方程式是標量式。

2不同點:機械能守恆定律的成立有條件限制,即只有重力、彈力做功;而動能定理的成立沒有條件限制,她不但允許重力做功還允許其他力做功。

但是要注意:

機械能守恆定律的成立條件是「在只有重力做功或者彈力做功情況下」,只有重力做功不等於只受重力作用,若物體除受重力之外,還受其他力作用,但這些力不做功,或對物體做功的代數和等於0,則系統的機械能守恆

3 動能定理一般適用於單個物體的情況,用於物體系統的情況在高中階段非常少見;而機械能守恆定律也適用於由兩個(或兩個以上)物體所組成的系統。

4 物體所受的合外力做的功等於動能的改變,除重力(和彈力)以外的其他力做的總功等於機械能的改變。

八對動能定律和機械能守恆定律的理解:

動能定理:w總是所有外力對物體做的總功

機械能守恆:

(1)物體只受重力,只發生動能和重力勢能的相互轉化,如自由落體,拋體運動等

(2)只有彈力做功,只發生動能和彈性勢能的相互轉化,如在光滑水平面上運動的物體碰到乙個彈簧,和彈簧相互作用的過程中共,對物體和彈簧組成的系統來說,機械能守恆。

(3)物體既受重力,又受彈力,但只有重力和彈力做功,只發生動能彈性勢能重力勢能的相互轉化,如自由下落的物體落到豎直的彈簧上,和彈簧相互作用的過程中,對物體和彈簧組成的系統來說,機械能守恆。

(4)除受重力(或彈力)外,還受其它力,但其他力不做工,或其他裡做工的代數和為0,如物體在沿斜面的拉力f的作用下,沿斜面向下運動,其拉力的大小與摩擦力的大小相等,在此運動過程中,其機械能守恆。、

只要滿足上述條件,機械能一定守恆。

九功和能之間的關係

1 常見力做功與能量轉化的對應關係

(1)重力做功:重力勢能和其他形式的能相互轉化。重力做功不必考慮物體的運動路徑,只跟初末位置有關係。

(2)彈簧彈力做功:彈性勢能和其他形式的能相互轉化。彈力做功與彈性是能的轉化關係類似於重力做功與重力勢能的轉化。

(3)滑動摩擦力做功:機械能轉化為內能。注意:轉化成的內能等於滑動摩擦力乘以相對滑動的兩個物體的相對位移或相對路程。

9.能量和動量的綜合運用

動量與能量的綜合問題,是高中力學最重要的綜合問題,也是難度較大的問題.分析這類問題時,應首先建立清晰的物理圖景,抽象出物理模型,選擇物理規律,建立方程進行求解.這一部分的主要模型是碰撞.

而碰撞過程,一般都遵從動量守恆定律,但機械能不一定守恆,對彈性碰撞就守恆,非彈性碰撞就不守恆,總的能量是守恆的,對於碰撞過程的能量要分析物體間的轉移和轉換.從而建立碰撞過程的能量關係方程.根據動量守恆定律和能量關係分別建立方程,兩者聯立進行求解,是這一部分常用的解決物理問題的方法.

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