第七章機械能守恆定律總結

2021-12-21 16:10:25 字數 2907 閱讀 8071

一、 功的求解

1.恒力的功可根據w計算.

2.根據w=pt計算某段時間內的功.如機車以恆定功率啟動時,牽引力是變力,但其做功快慢(p)是不變的,故t時間內的功w= 。

3.利用動能定理w合=δek計算總功或某個力的功,特別是變力的功.這種方法的依據是:做功的過程就是能量轉化的過程,功是能的轉化的量度。有多少能量發生了轉化,就應有力做了多少功.

4.利用f—l圖象法.在f—l圖象中,圖線與座標軸所包圍的圖形的面積即為力f做功的數值.

二 、關於摩擦力的功

1.靜摩擦力做功的特點

(1)靜摩擦力可以對物體做功,也可以做功,還可以功.

(2)相互作用的一對靜摩擦力做功的代數和總等於零.

2.滑動摩擦力做功的特點

(1)滑動摩擦力可以對物體做功,也可以做功,還可以功.

(2)相互摩擦的系統內,一對滑動摩擦力所做的功總為負值,其絕對值等於滑動摩擦力與相對位移的乘積,且等於系統損失的機械能.

(3)滑動摩擦力、空氣阻力等,在曲線運動或者往返運動時,所做的功等於力和路程的乘積.

三、 對功率的理解及應用

1.p=,此式求出的是t時間內的 ,當然若功率一直不變,亦為瞬時功率.

2.p=fv·cos α,即功率等於力f、運動的速度v以及力和速度的夾角α的余弦的乘積.

當α=0時,公式簡化為p= 。

3.機車以恆定功率啟動或以恆定加速度啟動

(1)p=fv指的是牽引力的瞬時功率.(2)依據p=fv及a=討論各相關量的變化,最終狀態時三個量的特點:當p=pm時,即f=ff, a=0,此時v=vm.,機車勻速運動。

四、 關於功能關係及能量守恆的應用問題

乙個物體能夠對外做功,就說它具有能量.能量的轉化是通過做功來實現的,某種力做功往往與某一具體的能量變化相聯絡,即所謂功能關係.常見力做功與能量轉化的對應關係可用下面的示意圖表示:

五 、關於機械能守恆定律及其應用問題

1.判斷機械能是否守恆的方法

(1)方法一:用做功來判定——對某一系統,若只有和系統內做功,其他力不做功,則該系統機械能守恆.

(2)方法二:用能量轉化來判定——若物體系統中只有動能和勢能的相互轉化而無機械能與其他形式的能的轉化,則物體系統機械能守恆.

2.機械能守恆定律的表示式

(1)e1=e2 系統原來的機械能等於系統後來的機械能.

(2)δek+δep=0 系統變化的動能與系統變化的勢能之和為零.

(3)δea增=δeb減系統內a物體增加的機械能等於b物體減少的機械能.

第一種表示式是從「守恆」的角度反映機械能守恆,解題時必須選取 ,而後兩種表示式都是從「轉化」的角度來反映機械能守恆,不必選取零勢能面.

一、功的求解

例1 一人乘電梯從1樓到20樓,在此過程中經歷了先加速,後勻速,再減速的運動過程,則電梯支援力對人做功情況是(  )

a.加速時做正功,勻速時不做功,減速時做負功

b.加速時做正功,勻速和減速時做負功

c.加速和勻速時做正功,減速時做負功

d.始終做正功

例2如圖7-2所示,

質量為m的物體用細繩經過光滑小孔牽引在光滑水平面上做勻速圓周運動,拉力為某個值f時,轉動半徑為r,當拉力逐漸減小到時,物體仍做勻速圓周運動,半徑為2r,則外力對物體所做的功大小是(  ) 該題中繩的拉力顯然是變力,當求變力所做的功時,可以用動能定理求解.

a.   b.   c.   d.零

二、摩擦力做功的求解

例3關於摩擦力做的功,以下說法正確的是(  )

a.滑動摩擦力阻礙物體的相對運動,所以一定做負功

b.靜摩擦力雖然阻礙物體間的相對運動,但不做功

c.靜摩擦力和滑動摩擦力不一定都做負功

d.一對相互作用力,若作用力做正功,則反作用力一定做負功

三、關於功率的求解

例4 汽車發動機的額定功率為pm=60 kw,汽車質量為m=5 t,運動時與地面間的動摩擦因數μ=0.1.求:

(1)汽車所能達到的最大速度vm.

(2)若汽車以a=0.5 m/s2的加速度由靜止開始做勻加速直線運動.這一過程能維持多長時間?(g=10 m/s2)

(3)當速度v1=4 m/s時,汽車的加速度a1是多大?功率p1是多大?

(4)當速度v2=10 m/s時,汽車的加速度a2是多大?功率p2是多大?

四、功能關係的應用

例5 節日燃放禮花彈時,要先將禮花彈放入乙個豎直的炮筒中,然後點燃禮花彈的發射部分,通過火藥劇烈燃燒產生的高壓燃氣,將禮花彈由炮筒底部射向空中.禮花彈在炮筒中被擊發過程中,克服重力做功w1,克服炮筒阻力及空氣阻力做功w2,高壓燃氣對禮花彈做功w3,則禮花彈在炮筒內運動的過程中(設禮花彈發射過程中質量不變)(  )

a.禮花彈的動能變化量為w3+w2+w1

b.禮花彈的動能變化量為w3-w2-w1

c.禮花彈的機械能變化量為w3-w1

d.禮花彈的機械能變化量為w3-w2

例6如圖7-4所示,在水平桌面的邊角處有一輕質光滑的定滑輪k,一條不可伸長的輕繩繞過k分別與物塊a、b相連,a、b的質量分別為ma、mb.開始時系統處於靜止狀態,現用一水平恒力f拉物塊a,使物塊b上公升.已知當b上公升距離為h時,b的速度為v.求此過程中物塊a克服摩擦力所做的功.(重力加速度為g)

五、動能定理和機械能守恆定律的綜合應用

例7 如圖7-5所示,電單車運動員從高度h=5 m的高台上水平飛出,跨越l=10 m的壕溝.電單車以初速度v0從坡底衝上高台的過程歷時t=5 s,發動機的功率恒為p=1.8 kw.已知人和車的總質量為m=180 kg(可視為質點),忽略一切阻力.取g=10 m/s2.

圖7-5

(1)要使電單車運動員從高台水平飛出剛好越過壕溝,求他離開高台時的速度大小.

(2)欲使電單車運動員能夠飛越壕溝,其初速度v0至少應為多大?

(3)為了保證電單車運動員的安全,規定飛越壕溝後電單車著地時的速度不得超過26 m/s,那麼,電單車飛離高台時的最大速度vm應為多少?.

機械能守恆定律

a 拉力對重物所做的功等於增加的動能 b 物體克服重力所做的功等於物體增加的動能 c 合力對物體所做的功等於物體增加的動能 d 拉力對物體做的功等於物體克服重力做的功 7 如圖2所示,質量為m的物體,以速度v離開高為h的桌子,當它落到距地為h的a點時,在不計空氣阻力的情況下,以地面為重力勢能的零點,...

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