一、第1—2章機械能守恆定律
（一）、知識網路
（二）、重點內容講解
1.機車起動的兩種過程
(1) 一恆定的功率起動
機車以恆定的功率起動後，若運動過程所受阻力f不變,由於牽引力f=p/v隨v增大,f減小.根據牛頓第二定律a=(f-f)/m=p/mv-f/m,當速度v增大時,加速度a減小，其運動情況是做加速度減小的加速運動。直至f=f'時,a減小至零,此後速度不再增大，速度達到最大值而做勻速運動，做勻速直線運動的速度是
vm=p/f,下面是這個動態過程的簡單方框圖
速度 v當a=0時
a =(f-f)/m即f=f時保持vm勻速
f =p/vv達到最大vm
變加速直線運動勻速直線運動
這一過程的v-t關係如圖所示
(2) 車以恆定的加速度起動
由a=(f-f)/m知,當加速度a不變時,發動機牽引力f恆定,再由p=f·v知,f一定,發動機實際輸出功p 隨v的增大而增大,但當增大到額定功率以後不再增大,此後,發動機保持額定功率不變,繼續增大,牽引力減小,直至f=f時,a=0 ,車速達到最大值vm= p額 /f,此後勻速運動
在p增至p額之前,車勻加速運動,其持續時間為
t0 = v0/a= p額/f·a = p額/(ma+f』)a
(這個v0必定小於vm,它是車的功率增至p額之時的瞬時速度)計算時,先計算出f,f-f』=ma ,再求出v=p額/f,最後根據v=at求t
在p增至p額之後,為加速度減小的加速運動,直至達到vm.下面是這個動態過程的方框圖.
勻加速直線運動變加速直線運動
勻速直線運動 v
vm注意:中的僅是機車的牽引力,而非車輛所受的合力,這一點在計算題目中極易出錯.
實際上,飛機』輪船』火車等交通工具的最大行駛速度受到自身發動機額定功率p和運動阻力f兩個因素的共同制約,其中運動阻力既包括摩擦阻力,也包括空氣阻力,而且阻力會隨著運動速度的增大而增大.因此,要提高各種交通工具的最大行駛速度,除想辦法提高發動機的額定功率外,還要想辦法減小運動阻力,汽車等交通工具外型的流線型設計不僅為了美觀,更是出於減小運動阻力的考慮.
2. 動能定理
（1） 內容：合力所做的功等於物體動能的變化
（2） 表示式：w合=ek2-ek1=δe或w合= mv22/2- mv12/2 。其中ek2表示乙個過程的末動能mv22/2，ek1表示這個過程的初動能mv12/2。
（3） 物理意義：動能地理實際上是乙個質點的功能關係，即合外力對物體所做的功是物體動能變化的量度，動能變化的大小由外力對物體做的總功多少來決定。動能定理是力學的一條重要規律，它貫穿整個物理教材，是物理課中的學習重點。
說明：動能定理的理解及應用要點
（1） 動能定理的計算式為標量式，v為相對與同一參考係的速度。
（2） 動能定理的研究物件是單一物體,或者可以看成單一物體的物體系.
（3） 動能定理適用於物體的直線運動，也適用於曲線運動；適用於恒力做功，也適用於變力做功，力可以是各種性質的力，既可以同時作用，也可以分段作用。只要求出在作用的過程中各力做功的多少和正負即可。這些正是動能定理解題的優越性所在。
（4） 若物體運動的過程中包含幾個不同過程，應用動能定理時，可以分段考慮，也可以考慮全過程作為一整體來處理。
3.動能定理的應用
（1） 乙個物體的動能變化δek與合外力對物體所做的功w具有等量代換關係，若δek0，表示物體的動能增加，其增加量等於合外力對物體所做的正功；若δek0，表示物體的動能減小，其減少良等於合外力對物體所做的負功的絕對值；若δek=0，表示合外力對物體所做的功等於零。反之亦然。這種等量代換關係提供了一種計算變力做功的簡便方法。
（2） 動能定理中涉及的物理量有f、l、m、v、w、ek等，在處理含有上述物理量的力學問題時，可以考慮使用動能定理。由於只需從力在整個位移內的功和這段位移始末兩狀態動能變化去考察，無需注意其中運動狀態變化的細節，又由於動能和功都是標量，無方向性，無論是直線運動還是曲線運動，計算都會特別方便。
（3） 動能定理解題的基本思路
1 選取研究物件，明確它的運動過程。
2 分析研究物件的受力情況和各個力做功情況然後求各個外力做功的代數和。
3 明確物體在過程始末狀態的動能ek1和ek2。
4 列出動能定理的方程w合=ek2-ek1，及其他必要的解題過程，進行求解。
4.應用機械能守恆定律的基本思路：
應用機械能守恆定律時，相互作用的物體間的力可以是變力，也可以是恒力，只要符合守恆條件，機械能就守恆。而且機械能守恆定律，只涉及物體第的初末狀態的物理量，而不須分析中間過程的複雜變化，使處理問題得到簡化，應用的基本思路如下：
5 選取研究物件-----物體系或物體。
6 根據研究物件所經右的物理過程，進行受力、做功分析，判斷機械能是否守恆。
7 恰當地選取參考平面，確定物件在過程的初末狀態時的機械能。（一般選地面或最低點為零勢能面）
8 根據機械能守恆定律列方程，進行求解。
注意：（1）用機械能守恆定律做題，一定要按基本思路逐步分析求解。
（2）判斷系統機械能是否守怛的另外一種方法是：若物體系中只有動能和勢能的相互轉化而無機械能與其它形式的能的轉化，則物體系機械能守恆。
（三）常考模型規律示例總結
1. 機車起動的兩種過程
（1）一恆定的功率起動
機車以恆定的功率起動後，若運動過程所受阻力f不變,由於牽引力f=p/v隨v增大,f減小.根據牛頓第二定律a=(f-f)/m=p/mv-f/m,當速度v增大時,加速度a減小，其運動情況是做加速度減小的加速運動。直至f=f'時,a減小至零,此後速度不再增大，速度達到最大值而做勻速運動，做勻速直線運動的速度是
vm=p/f,下面是這個動態過程的簡單方框圖
速度 v當a=0時
a =(f-f)/m即f=f時保持vm勻速
f =p/vv達到最大vm
變加速直線運動勻速直線運動
(2)車以恆定的加速度起動
由a=(f-f)/m知,當加速度a不變時,發動機牽引力f恆定,再由p=f·v知,f一定,發動機實際輸出功p 隨v的增大而增大,但當增大到額定功率以後不再增大,此後,發動機保持額定功率不變,繼續增大,牽引力減小,直至f=f時,a=0 ,車速達到最大值vm= p額 /f,此後勻速運動
在p增至p額之前,車勻加速運動,其持續時間為
t0 = v0/a= p額/f·a = p額/(ma+f』)a
(這個v0必定小於vm,它是車的功率增至p額之時的瞬時速度)計算時,先計算出f,f-f』=ma ,再求出v=p額/f,最後根據v=at求t
在p增至p額之後,為加速度減小的加速運動,直至達到vm.下面是這個動態過程的方框圖.
勻加速直線運動變加速直線運動
勻速直線運動 v
這一過程的關係可由右圖所示vm
注意:中的僅是機車的牽引力,而非車輛所受的合力,這 v0
一點在計算題目中極易出錯.
實際上,飛機』輪船』火車等交通工具的最大行駛速度受到自身發動機額定功率p和運動阻力f兩個因素的共同制約,其中運動阻力既包括摩擦阻力,也包括空氣阻力,而且阻力會隨著運動速度的增大而增大.因此,要提高各種交通工具的最大行駛速度,除想辦法提高發動機的額定功率外,還要想辦法減小運動阻力,汽車等交通工具外型的流線型設計不僅為了美觀,更是出於減小運動阻力的考慮.
[例1] 一汽車的額定功率為p0=100kw,質量為m=10×103,設阻力恒為車重的0..1倍,取
（1） 若汽車以額定功率起①所達到的最大速度vm②當速度v=1m/s時,汽車加速度為少?③加速度a=5m/s2時,汽車速度為多少?g=10m/s2
（2） 若汽車以的加速度a=0.5m/s2起動,求其勻加速運動的最長時間?
[思路分析]①汽車以額定功率起動,達到最大速度時,阻力與牽引力相等,依題,所以 vm=p0/f=p0/f=p0/0.1mg=10m/s
汽車速度v1=1m/s時,汽車牽引力為f1
f1=p0/v1==1×105n
汽車加速度為 a1
a1=(f1-0.1mg)/m=90m/s2
汽車加速度a2=5m/s2時,汽車牽引力為f2
f2-0.1mg=ma2 f2=6×104n
汽車速度v2=p0/f2=1.67m/s
汽車勻加速起動時的牽引力為:
f=ma+f=ma+0.1mg =(10×103×0.5+10×103×10)n=1.5×104n
達到額定功率時的速度為:vt=p額/f=6.7m/s
vt即為勻加速運動的末速度,故做勻加速運動的最長時間為:
t=vt/a=6.7/0.5=13.3s
[答案]1 ①vm=10m/s ②a1=90m/s2 ③v2=1.67m/s
2. t=13.3s
[總結] ⑴機車起動過程中,發動機的功率指牽引力的功率,發動機的額定功率指的是該機器正常工作時的最大輸出功率,實際輸出功率可在零和額定值之間取值.所以,汽車做勻加速運動的時間是受額定功率限制的.
⑵飛機、輪船、汽車等交通工具勻速行駛的最大速度受額定功率的限制,所以要提高最大速度,必須提高發動機的額定功率,這就是高速火車和汽車需要大功率發動機的原因.此外,要盡可能減小阻力.
2023年高中物理魯科版必修選修目錄
魯科版第一章緒論 撩開物理學的神秘面紗 第二章運動的描述 1 運動 空間和時間 2 質點和位移 3 速度和加速度 第三章勻變速直線運動的研究 1 勻變速直線運動的規律 2 勻變速直線運動的實驗 3 勻變速直線運動例項 自由落體運動 第四章相互作用 1 重力與重心 2 形變與彈力 3 摩擦力 第五章力...
魯科版物理必修2期末複習知識要點
高中物理必修2 複習教案魯科版 一 第1 2章機械能守恆定律 一 知識網路 二 重點內容講解 1.機車起動的兩種過程 1 一恆定的功率起動 機車以恆定的功率起動後，若運動過程所受阻力f不變,由於牽引力f p v隨v增大,f減小.根據牛頓第二定律a f f m p mv f m,當速度v增大時,加速度...
高中物理必修一複習
運動的描述 運動學問題是力學部分的基礎之一，在整個力學中的地位是非常重要的，本章是講運動的初步概念，描述運動的位移 速度 加速度等，貫穿了幾乎整個高中物理內容，儘管在前幾年高考中單純考運動學題目並不多，但力 電 磁綜合問題往往滲透了對本章知識點的考察。近些年高考中影象問題頻頻出現，且要求較高，它屬於...