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。功是能量轉化的量度。
2條件:. 力和力的方向上位移的乘積
3公式:w=f s cos θ
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」。
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幾個力對乙個物體做功的代數和等於這幾個力的合力對物體所做的功。
即w總=w1+w2+…+wn 或w總= f合scos θ
8 合外力的功的求法:
方法1:先求出合外力,再利用w=flcosα求出合外力的功。
方法2:先求出各個分力的功,合外力的功等於物體所受各力功的代數和。
例1 物體在合外力作用下做直線運動的v一t圖象如圖所示。下列表述正確的是
a.在0—1s內,合外力做正功
b.在0—2s內,合外力總是做負功
c.在1—2s內,合外力不做功
d.在0—3s內,合外力總是做正功
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:(平均功率)
(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。
5分析汽車沿水平面行駛時各物理量的變化,採用的基本公式是p=fv和f-f =ma
6 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。
例1. 與普通自行車相比,電動自行車騎行更省力。下表為某一品牌電動自行車的部分技術引數。
在額定輸出功率不變的情況下,質量為60kg的人騎著此自行車沿平直公路行駛,所受阻力恒為車和人總重的0.04倍。當此電動車達到最大速度時,牽引力為 n,當車速為2s/m時,其加速度為m/s2(g=10m m/s2)
例2.(09年四川卷)23.(16分)圖示為修建高層建築常用的塔式起重機。在起重機將質量m=5×103 kg的重物豎直吊起的過程中,重物由靜止開始向上作勻加速直線運動,加速度a=0.
2 m/s2,當起重機輸出功率達到其允許的最大值時,保持該功率直到重物做vm=1.02 m/s的勻速運動。取g=10 m/s2,不計額外功。
求:(1)起重機允許輸出的最大功率。
(2)重物做勻加速運動所經歷的時間和起重機在第2秒末的輸出功率。
例3. (09年上海物理)20.(10分)質量為5103 kg的汽車在t=0時刻速度v0=10m/s,隨後以p=6104 w的額定功率沿平直公路繼續前進,經72s達到最大速度,設汽車受恆定阻力,其大小為2.5103n。
求:(1)汽車的最大速度vm
三、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:
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,重力對它做的功只跟它的初、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變化的關係
(1)物體的高度下降時,重力做正功,重力勢能減少,重力勢能減少的量等於重力所做的功;
(2)物體的高度增加時,重力做負功,重力勢能增加,重力勢能增加的量等於物體克服重力所做的功。
(3)重力勢能變化只與重力做功有關,與其他力做功無關。
四、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 彈力做功與彈性勢能的關係
當彈簧彈力做正功時,彈簧的彈性勢能減小,彈性勢能變成其它形式的能;、當彈簧的彈力做負功時,彈簧的彈性勢能增大,其它形式的能轉化為彈簧的彈性勢能。這一點與重力做功跟重力勢能變化的關係相似。
3勢能:相互作用的物體憑藉其位置而具有的能量叫勢能,勢能是系統所共有的。
五、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。
例5. 以初速度v0豎直向上丟擲一質量為m的小物體。假定物塊所受的空氣阻力f大小不變。已知重力加速度為g,則物體上公升的最大高度和返回到原拋出點的速率分別為
a.和b.和
c.和d.和
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 =—δεpδε1=—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;其它力不做功或其它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。
例6:質量為m的物體,從靜止開始以3g/4的加速度豎直向下運動了h公尺,以下判斷正確的是
a.物體的重力可能做負功
b.物體的重力勢能一定減少了3mgh/4
c.物體的重力勢能增加了mgh
d.物體的機械能減少mgh/4
例7. 如圖所示,彈簧下面掛一質量為m的物體,物體在豎直方向上作振幅為a的簡諧運動,當物體振動到最高點時,彈簧正好為原長。則物體在振動過程中
a.物體在最低點時的彈力大小應為2mg
b.彈簧的彈性勢能和物體動能總和不變
c.彈簧的最大彈性勢能等於2mga
d.物體的最大動能應等於mga
答案:ac
例8. 如圖所示,位於豎直平面內的光滑軌道,由一段斜的直軌道和與之相切的圓形軌道連線而成,圓形軌道的半徑為r。一質量為m的小物塊從斜軌道上某處由靜止開始下滑,然後沿圓形軌道運動。
要求物塊能通過圓形軌道的最高點,且在該最高點與軌道間的壓力不能超過5mg(g為重力加速度)。求物塊初始位置相對於圓形軌道底部的高度h的取值範圍。
例9.假定地球、月球都靜止不動,用火箭從地球沿地月連線發射一探測器。假定探測器在地球表面附近脫離火箭。
用w表示探測器從脫離火箭處到月球的過程中克服地球引力做的功,用ek表示探測器脫離火箭時的動能,若不計空氣阻力,則
a. ek必須大於或等於w,探測器才能到達月球
b. ek小於w,探測器也可能到達月球
c. ek=1/2 w,探測器一定能到達月球
d. ek= 1/2 w ,探測器一定不能到達月球
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。2能量耗散:無法將釋放能量收集起來重新利用的現象叫能量耗散,它反映了自然界中能量轉化具有方向性。
1.質量為m的物體,以初速度v0由固定的光滑斜面的底端沿斜面向上滑動,在滑動過程中,當高度為h時,該物體具有的機械能為
(a) (b) (c)mgh (d)
三球自同一高度以相同速率丟擲,a球豎直上拋,b球水平丟擲,c球豎直下拋.設三球落地的迷率分別為va、vb,vc則( )
(a)va>vb>vc (b)va=vb>vc (c)va>vb=vc (d)va=vb=vc
機械能守恆定律複習資料
1.如圖5-1-8所示,滑輪和繩的質量及摩擦不計,用力f開始提公升原來靜止的質量為m=10kg的物體,以大小為a=2m/s2的加速度勻加速上公升,求頭3s內力f做的功.(取g=10m/s2)
【解析】利用w=fscosa求力f的功時,要注意其中的s必須是力f作用的質點的位移.可以利用等效方法求功,要分析清楚哪些力所做的功具有等效關係.物體受到兩個力的作用:
拉力f'和重力mg,由牛頓第二定律得
所以10×10+10×2=120n
則力=60n 物體從靜止開始運動,3s內的位移為=×2×32=9m
解法一: 力f作用的質點為繩的端點,而在物體發生9m的位移的過程中,繩的端點的位移為s/=2s=18m,所以,力f做的功為
60×18=1080j
解法二 :本題還可用等效法求力f的功.
由於滑輪和繩的質量及摩擦均不計,所以拉力f做的功和拉力f』對物體做的功相等.
高一物理第五章《機械能及其守恆定律》總結
高一物理第五章 機械能及其守恆定律 總結.一 夯實基礎知識.1.深刻理解功的概念.a.功是力的空間積累效應。它和位移相對應 也和時間相對應 高一高一物理第五章 機械能及其守恆定律 總結.一 夯實基礎知識.1.深刻理解功罰建溺端拄怠瞬棚紗高一物理第五章 機械能及其守恆定律 總結 一 夯實基礎知識 1....
機械能及其守恆定律基礎複習
一 功1 功的定義 2 做功的條件 12 3 公式 w單位是 4 功是 量,但它有正功 負功。某力對物體做負功,也可說成 功的正負表示能量傳遞的方向,即 是能量轉化的量度。5 功僅與有關,與物體所受的其它外力 速度 加速度無關 6 總功的計算 1 先算幾個力的合力,在計算合力的功即 2 先算每個力做...
機械能及其守恆定律典型例題剖析
一 選擇題 1.從高處自由下落的物體,它的重力勢能ep和機械能e隨下落高度h的變化圖線如圖6 1所示,正確的是 答案 c 2.行駛中汽車制動後滑行一段距離,最後停下 流星在夜空中墜落並發出明亮的光焰 降落傘在空中勻速下降.上述不同現象所包含的相同的物理過程是 物體克服阻力做功 物體的動能轉化為其他形...