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七、機械能守恒定律
一、功 1、概念：一個物體受到力的作用，并在力的方向上發(fā)生了一段位移，這個力就對物體做了功。功是能量轉(zhuǎn)化的量度。 2、條件：力和力的方向上位移的乘積 3、公式：W=FScosθ 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、功是一個過程所對應的量，因此功是過程量。 6、功僅與F、S 、θ有關(guān)，與物體所受的其它外力、速度、加速度無關(guān)。 7、幾個力對一個物體做功的代數(shù)和等于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Scosθ 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，合外力的功等于物體所受各力功的代數(shù)和。 9、判斷一個力是否做功的幾種方法 (1)根據(jù)力和位移的方向的夾角判斷，此法常用于恒力功的判斷，由于恒力功W＝Flcos α，當α＝90°，即力和作用點位移方向垂直時，力做的功為零． (2)根據(jù)力和瞬時速度方向的夾角判斷，此法常用于判斷質(zhì)點做曲線運動時變力的功．當力的方向和瞬時速度方向垂直時，作用點在力的方向上位移是零，力做的功為零． (3)根據(jù)質(zhì)點或系統(tǒng)能量是否變化，彼此是否有能量的轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化進行判斷．若有能量的變化，或系統(tǒng)內(nèi)各質(zhì)點間彼此有能量的轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化，則必定有力做功． 10、各種力做功的特點 (1)重力做功的特點：只跟初末位置的高度差有關(guān)，而跟運動的路徑無關(guān)． (2)彈力做功的特點：對接觸面間的彈力，由于彈力的方向與運動方向垂直，彈力對物體不做功；對彈簧的彈力做的功，高中階段沒有給出相關(guān)的公式，對它的求解要借助其他途徑如動能定理、機械能守恒、功能關(guān)系等． (3)摩擦力做功的特點：摩擦力做功跟物體運動的路徑有關(guān)，它可以做負功，也可以做正功，做正功時起動力作用．如用傳送帶把貨物由低處運送到高處，摩擦力就充當動力．摩擦力的大小不變、方向變化(摩擦力的方向始終和速度方向相反)時，摩擦力做功可以用摩擦力乘以路程來計算，即W＝F·L. (1)W總＝F合Lcosα，α是F合與位移L的夾角； (2)W總＝W1＋W2＋W3＋?為各個分力功的代數(shù)和； (3)根據(jù)動能定理由物體動能變化量求解：W總＝ΔEk. 11. 變力做功的求解方法 (1)用動能定理或功能關(guān)系求解． (2)將變力的功轉(zhuǎn)化為恒力的功． ①當力的大小不變，而方向始終與運動方向相同或相反時，這類力的功等于力和路程的乘積，如滑動摩擦力、空氣阻力做功等； ②當力的方向不變，大小隨位移做線性變化時，可先求出力對位移的平均值＝2，再由W＝Lcosα計算，如彈簧彈力做功； ③作出變力F隨位移變化的圖象，圖線與橫軸所夾的?°面積?±即為變力所做的功； ④當變力的功率P一定時，可用W＝Pt求功，如機車牽引力做的功．
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、 3、單位：瓦特W 4、分類： 額定功率：指發(fā)動機正常工作時最大輸出功率 實際功率：指發(fā)動機實際輸出的功率即發(fā)動機產(chǎn)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，采用的基本公式是P=Fv和F-f =ma 三、重力勢能 1、定義：物體由于被舉高而具有的能，叫做重力勢能。 2、公式： 3、參考面 （1）重力勢能為零的平面稱為參考面； （2）選?。涸瓌t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(guān)。 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(guān)，而跟物體運動的路徑無關(guān)。 7、重力做功與重力勢能變化的關(guān)系： （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于重力所做的功； （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于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(guān)，與其他力做功無關(guān)。 四、彈性勢能 1、概念：發(fā)生彈性形變的物體的各部分之間，由于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(guān)系 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(zhuǎn)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(guān)系相似。 3、勢能：相互作用的物體憑借其位置而具有的能量叫勢能，勢能是系統(tǒng)所共有的。 五、動能 1、概念：物體由于運動而具有的能量，稱為動能。 2、動能表達式： 3、動能定理（即合外力做功與動能關(guān)系）： 4、理解： 內(nèi)容：所有外力對物體做的總功等于物體動能的變化量，這個結(jié)論叫做動能定理． 適用條件：動能定理既適用于直線運動，也適用于曲線運動；既適用于恒力做功，也適用于變力做功． 5．動能定理中涉及的物理量有F、s、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．無需注意其中運動狀態(tài)變化的細節(jié) 6．應用動能定理解題的一般思路 (1)確定研究對象和研究過程．注意，動能定理一般只應用于單個物體，如果是系統(tǒng)，那么系統(tǒng)內(nèi)的物體間不能有相對運動． (2)對研究對象進行受力分析．(研究對象以外的物體施于研究對象的力都要分析，含重力) (3)寫出該過程中合外力做的功，或分別寫出各個力做的功(注意功的正負)．如果研究過程中物體受力情況有變化，要分別寫出該力在各個階段做的功． (4)寫出物體的初、末動能． (5)按照動能定理列式求解．
六、機械能 1．內(nèi)容：在只有重力(或彈簧的彈力)做功的情況下，動能和勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但總量保持不變，這個結(jié)論叫做機械能守恒定律． 2．機械能守恒的條件： (1)只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力做功． (2)受其他外力但其他外力不做功或做功的代數(shù)和為零． 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(shù)和為零；系統(tǒng)內(nèi)如摩擦阻力對系統(tǒng)不做功。 能量角度：首先只有動能和勢能之間能量轉(zhuǎn)化，無其它形式能量轉(zhuǎn)化；只有系統(tǒng)內(nèi)能量的交換，沒有與外界的能量交換。 3．表達式： (1)Ek＋Ep＝Ek′＋Ep′，表示系統(tǒng)初狀態(tài)機械能的總和與末狀態(tài)機械能的總和相等． (2)ΔEk＝－ΔEp，表示系統(tǒng)(或物體)機械能守恒時，系統(tǒng)減少(或增加)的重力勢能等于系統(tǒng)增加(或減少)的動能，在分析重力勢能的增加量或減少量時，可不選參考平面． (3)ΔEA增＝ΔEB減，表示若系統(tǒng)由A、B兩部分組成，則A部分物體機械能的增加量與B部分物體機械能的減少量相等． 4.判斷機械能是否守恒方法： （1）利用機械能的定義判斷(直接判斷)：若物體在水平面上勻速運動，其動能、勢能均不變，機械能不變．若一個物體沿斜面勻速下滑，其動能不變，重力勢能減少，其機械能減少． （2）用做功判斷：若物體或系統(tǒng)只有重力(或彈簧的彈力)做功，雖受其他力，但其他力不做功，機械能守恒． （3）用能量轉(zhuǎn)化來判斷：若物體系統(tǒng)中只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化而無機械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化，則物體系統(tǒng)機械能守恒． （4）對一些繩子突然繃緊、物體間非彈性碰撞等，除非題目特別說明，否則機械能必定不守恒． 5、運用機械能守恒定律解題步驟： （1）確定研究對象及其運動過程 （2）分析研究對象在研究過程中受力情況，弄清各力做功，判斷機械能是否守恒 （3）恰當選取參考面，確定研究對象在運動過程中初末狀態(tài)的機械能 （4）列方程、求解 七．功能關(guān)系 1．合外力對物體做功等于物體動能的改變．W合＝Ek2－Ek1，即動能定理． 2．重力做功對應重力勢能的改變．WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2 重力做多少正功，重力勢能減少多少；重力做多少負功，重力勢能增加多少． 3．彈簧彈力做功與彈性勢能的改變相對應．WF＝－ΔEp＝Ep1－Ep2 彈力做多少正功，彈性勢能減少多少；彈力做多少負功，彈性勢能增加多少． 4．除重力彈力以外的力的功與物體機械能的增量相對應，即W＝ΔE. 5．克服滑動摩擦力在相對路程上做的功等于摩擦產(chǎn)生的熱量：Q＝Wf＝f·s相
八、能量守恒定律 1、內(nèi)容：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)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(xiàn)象叫能量耗散，它反映了自然界中能量轉(zhuǎn)化具有方向性。 |
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