物理必修二第七章机械能守恒定律重要知识点小结
机械能守恒定律知识点总结

机械能守恒定律知识点总结机械能守恒定律是高中物理中一个非常重要的定律,它描述了在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,而总的机械能保持不变。
下面我们来详细总结一下机械能守恒定律的相关知识点。
一、机械能的概念机械能包括动能、重力势能和弹性势能。
动能:物体由于运动而具有的能量,表达式为$E_{k}=\frac{1}{2}mv^2$,其中$m$是物体的质量,$v$是物体的速度。
重力势能:物体由于被举高而具有的能量,表达式为$E_{p}=mgh$,其中$m$是物体的质量,$g$是重力加速度,$h$是物体相对于参考平面的高度。
弹性势能:物体由于发生弹性形变而具有的能量,与弹簧的劲度系数和形变程度有关。
二、机械能守恒定律的内容在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,而总的机械能保持不变。
三、机械能守恒定律的表达式1、初状态的机械能等于末状态的机械能,即$E_{k1} + E_{p1} =E_{k2} + E_{p2}$。
2、动能的增加量等于势能的减少量,即$\Delta E_{k} =\Delta E_{p}$。
四、机械能守恒定律的条件1、只有重力或弹力做功。
2、受其他力,但其他力不做功或做功的代数和为零。
需要注意的是,“只有重力或弹力做功”不能简单地理解为“只受重力或弹力”。
例如,物体在光滑水平面上做匀速圆周运动,虽然受到绳子的拉力,但拉力始终与速度方向垂直,不做功,所以物体的机械能守恒。
五、机械能守恒定律的应用1、单个物体的机械能守恒分析物体的受力情况,判断机械能是否守恒。
确定初末状态,选择合适的表达式列方程求解。
例如,一个物体从高处自由下落,我们可以根据机械能守恒定律$mgh_1 =\frac{1}{2}mv^2 + mgh_2$来求解物体下落某一高度时的速度。
2、多个物体组成的系统的机械能守恒分析系统内各个物体的受力情况,判断机械能是否守恒。
确定系统的初末状态,注意研究对象的选择和能量的转化关系。
人教版高中物理必修二第七章-机械能守恒定律-知识点归纳

第七章《机械能守恒定律》知识点总结一、功1概念:一个物体受到力的作用,并在力的方向上发生了一段位移,这个力就对物体做了功。
功是能量转化的量度。
2条件:. 力和力的方向上位移的乘积3公式:W=F S cos θW ——某力功,单位为焦耳(J )F ——某力(要为恒力),单位为牛顿(N ) S ——物体运动的位移,一般为对地位移,单位为米(m )θ——力与位移的夹角4功是标量,但它有正功、负功。
某力对物体做负功,也可说成“物体克服某力做功”。
当)2,0[πθ∈时,即力与位移成锐角,功为正;动力做功; 当2πθ=时,即力与位移垂直功为零,力不做功; 当],2(ππθ∈时,即力与位移成钝角,功为负,阻力做功; 5 功是一个过程所对应的量,因此功是过程量。
6功仅与F 、S 、θ有关,与物体所受的其它外力、速度、加速度无关。
7几个力对一个物体做功的代数和等于这几个力的合力对物体所做的功。
即W 总=W1+W2+…+Wn 或W 总= F 合Scos θ8 合外力的功的求法:方法1:先求出合外力,再利用W=Flcos α求出合外力的功。
方法2:先求出各个分力的功,合外力的功等于物体所受各力功的代数和。
1概念:功跟完成功所用时间的比值,表示力(或物体)做功的快慢。
2公式:tW P =(平均功率) θυc o s F P =(平均功率或瞬时功率)3单位:瓦特W4分类:额定功率:指发动机正常工作时最大输出功率实际功率:指发动机实际输出的功率即发动机产生牵引力的功率,P 实≤P 额。
5分析汽车沿水平面行驶时各物理量的变化,采用的基本公式是P=Fv 和F-f = ma 6 应用:(1)机车以恒定功率启动时,由υF P =(P 为机车输出功率,F 为机车牵引力,υ为机车前进速度)机车速度不断增加则牵引力不断减小,当牵引力f F =时,速度不再增大达到最大值m ax υ,则f P /max =υ。
(2)机车以恒定加速度启动时,在匀加速阶段汽车牵引力F 恒定为f ma +,速度不断增加汽车输出功率υF P =随之增加,当额定P P =时,F 开始减小但仍大于f 因此机车速度继续增大,直至f F =时,汽车便达到最大速度m ax υ,则f P /max =υ。
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三、重力势能1定义:物体由于被举高而具有的能,叫做重力势能。
2公式:mghE P =h ——物体具参考面的竖直高度3参考面a 重力势能为零的平面称为参考面;b 选取:原则是任意选取,但通常以地面为参考面若参考面未定,重力势能无意义,不能说重力势能大小如何选取不同的参考面,物体具有的重力势能不同,但重力势能改变与参考面的选取无关。
4标量,但有正负。
① 重力势能为正,表示物体在参考面的上方;② 重力势能为负,表示物体在参考面的下方; ③ 重力势能为零,表示物体在参考面上。
5单位:焦耳(J )6重力做功特点:物体运动时,重力对它做的功只跟它的初、末位置有关,而跟物体运动的路径无关。
7、重力做功与重力势能变化的关系p EW ∆-=(1)物体的高度下降时,重力做正功,重力势能减少,重力势能减少的量等于重力所做的功;(2)物体的高度增加时,重力做负功,重力势能增加,重力势能增加的量等于物体克服重力所做的功。
(3)重力势能变化只与重力做功有关,与其他力做功无关。
四、弹性势能1概念:发生弹性形变的物体的各部分之间,由于弹力的相互作用具有势能,称之为弹性势能。
③动能定理揭示了合外力的功与动能变化的关系。
5适用范围:适用于恒力、变力做功;适用于直线运动,也适用于曲线运动。
6应用动能定理解题步骤:a确定研究对象及其运动过程b分析研究对象在研究过程中受力情况,弄清各力做功c确定研究对象在运动过程中初末状态,找出初、末动能d列方程、求解。
七、实验:验证机械能守恒定律●实验目的: 学会用打点计时器验证验证机械能守恒定律的实验方法和技能。
●实验器材:打点计时器、纸带、复写纸、低压电源、重物(附纸带夹子)、刻度尺、铁架台(附夹子)、导线。
●实验原理:只有重力做功的自由落体运动遵守机械能守恒定律,即重力势能的减少量等于动能的增加量。
利用打点计时器在纸带上记录下物体自由下落的高度,计算出瞬时速度,即可验证物体重力势能的减少量与物体动能的增加量相等。
高中物理必修二机械能守恒定律总结(重点)超详细

(每日一练)高中物理必修二机械能守恒定律总结(重点)超详细单选题1、动车组是由几节自带动力的车厢加几节不带动力的车厢组成的,带动力的车厢叫动车,不带动力的车厢叫拖车。
每节动车与拖车质量都相等,每节动车的额定功率都相等。
动车组运行过程中总阻力来自两部分:一部分是车轮与铁轨之间摩擦产生的机械阻力,阻力大小与动车组的质量成正比;另一部分来自于空气阻力,阻力大小与动车组速度的平方成正比。
一列12节车厢的动车组,有3节动车时最大速度为160 km/h,此时空气阻力是总阻力的0.5倍。
若要使12节车厢的动车组的速度达到240 km/h,则动车的节数至少为()A.7节B.8节C.9节D.10节答案:B解析:12节车厢的质量为m,动车组受到的机械阻力为f1,受到的空气阻力为f2,则有f1=k1mf2=k2v2设每节动车的功率为P,则3节动车,速度为160km/h时3P=(k1m+k2v12)v1由题意可知k2v12=0.5(k1m+k2v12)则当有n节动车,速度达到240km/h时,nP=(k1m+k2v22)v2解得n≈7.3故至少有8节动车,故B正确。
故选B。
2、质量为m的小球,从离地面ℎ1高的水平桌面由静止落下,地面下有一深度为ℎ2的沙坑,小球落到坑底时速度为零。
若以桌面为零势能参考平面,不计空气阻力,则小球落到地面时的机械能和落到坑底时的重力势能分别为()A.0,−mgℎ1B.0,−mg(ℎ1+ℎ2)C.mgℎ1,−mgℎ2D.mgℎ1,−mg(ℎ1+ℎ2)答案:B解析:以桌面为零势能参考平面,小球在桌面时,机械能为0,不计空气阻力,下落过程只受重力作用,机械能守恒,则小球落到地面时的机械能为0;坑底距桌面的高度为ℎ1+ℎ2,落到坑底时的重力势能为−mg(ℎ1+ℎ2)。
故选B。
3、如图所示,物体静止于水平面上的O点,这时弹簧恰为原长l0,物体的质量为m,与水平面间的动摩擦因数为μ,现将物体向右拉一段距离后自由释放,使之沿水平面振动,下列结论正确的是()A.物体通过O点时所受的合外力为零B.物体将做阻尼振动C.物体最终只能停止在O点D.物体停止运动后所受的摩擦力为μmg答案:B解析:A.物体通过O点时弹簧的弹力为零,但摩擦力不为零,A错误;B.物体振动时要克服摩擦力做功,机械能减少,振幅减小,做阻尼振动,B正确;CD.物体最终停止的位置可能在O点也可能不在O点。
2高中物理必修二第七章_机械能守恒定律知识点总结

第七章机械能知识点总结势能:相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫势能,势能是系统所共有的。
六、机械能1机械能包含动能和势能(重力势能和弹性势能)两部分,即P K E E E +=。
2机械能守恒定律:在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,而总的机械能保持不变,即 21E E =2211P K P K E E E E +=+ΔΕK = —ΔΕPΔΕ1 = —ΔΕ2。
3机械能守恒条件:做功角度:只有重力或弹力做功,无其它力做功;其它力不做功或其它力做功的代数和为零;系统内如摩擦阻力对系统不做功。
7.机械能守恒定律的表达式(5)判断机械能是否守恒的方法①用做功来判断:分析物体或物体受力情况(包括内力和外力),明确各力做功的情况,若对物体或系统只有重力或弹簧弹力做功,没有其他力做功或其他力做功的代数和为零,则机械能守恒.②用能量转化来判定:若物体系中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化,则物体系统机械能守恒.③对一些绳子突然绷紧,物体间非弹性碰撞等问题,除非题目特别说明,机械能必定不守恒,完全非弹性碰撞过程机械能也不守恒.3、摩擦力的方向:说明:(1)“与相对运动方向相反”不能等同于“与运动方向相反”。
滑动摩擦力方向可能与运动方向相同,可能与运动方向相反,可能与运动方向成一夹角.(2)滑动摩擦力可能起动力作用,也可能起阻力作用。
说明:滑动摩擦力的大小与接触面的大小、物体运动的速度和加速度无关,只由动摩擦因数和正压力两个因素决定,而动摩擦因数由两接触面材料的性质和粗糙程度有关.4、摩擦力的大小:(1)静摩擦力的大小:①与相对运动趋势的强弱有关,趋势越强,静摩擦力越大,但不能超过最大静摩擦力,即0≤f≤fm 但跟接触面相互挤压力FN无直接关系。
具体大小可由物体的运动状态结合动力学规律求解。
②最大静摩擦力略大于滑动摩擦力,在中学阶段讨论问题时,如无特殊说明,可认为它们数值相等。
人教版必修二第七章:机械能守恒定律——简明实用笔记(知识要点)

第五讲 机械能及其守恒定律一、功1.概念:物体受到力的作用,并在力的方向上发生一段位移,就叫做力对物体做了功.2.做功的两个不可缺少的因素:(1)作用在物体上的力.(2)物体在力的方向上发生的位移.3.功的计算:①公式:W=FL cos α——恒力功的计算(分解位移;分解力)单位:J.标量注:F 是力的大小、L 是位移的大小、α是F 和L 方向之间的夹角 ②大小不变方向变化的可分段转化为恒力再利用W=FL cos α来计算 ③根据功率恒定,求变力的功,W=Pt.④求出变力F 对位移的平均力来计算,当变力F 是位移s 的线性函数时, 平均力122F F F --+=⑤作出变力F 随位移变化的图象,图象与位移轴所围均“面积”即为变力做的功.⑥根据动能定理求变力做的功W 合=ΔE K⑦根据功和能关系求变力的功.功是能量转化的量度做功过程一定伴随能量的转化,并且做多少功就有多少能量发生转化.4、总功的求法:(即合外力的功)①等于各个力对物体做功的代数和,即:W 合=W 1+ W 2+ W 3+…… ②可先求合力,再利用W=F 合L cos α求解。
注:一般适用于整个过程中合力恒定不变的情况。
5、功的正负:(功有正负,但功是标量.)(1)功的正、负的判断:(一看角、二看意义、三看计算结果)①若00≤α<900,则F 做正功; ②若α=900,则F 不做功;③若900<α≤1800,则F 做负功. (2)功的正负的意义:功是标量,所以功的正、负不表示方向.功的正、负也不表示大小。
正功——力对物体的运动起到的是推动作用负功——力对物体的运动起到的是阻碍作用(物体克服这个力做了功) 注:功的正、负还表示能量转化的方向6、几种特殊力做功:①重力、弹簧的弹力和电场力做功——与路径无关,只与始末点的位置有关; ②滑动摩擦力、空气阻力等做功——与路径有关,注:在曲线运动或往返运动时,这类力(大小不变)的功等于力和路程(不是位移)的积.7、几种力做功的特点:(平衡力做功必一正一负,总功为零)①作用力和反作用力的做功:作用力与反作用力同时存在,作用力做功时,反作用力可能做功,也可能不做功,可能做正功,也可能做负功,不要以为作用力与反作用力大小相等、方向相反,就一定有作用力、反作用力的功数值相等,一正一负.所以作用力与反作用力做功不一定相等.注:作用力反作用力可以都做正功或都做负功——两磁铁小车,作用力反作用力做功代数和可以为零、可以为正、可以为负②摩擦力的做功A、静摩擦力做功的特点1)静摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功。
2023物理必修二机械能守恒知识点
2023物理必修二机械能守恒知识点物理必修二机械能守恒知识点1.内容:在只有重力(和系统内弹簧或弹性绳弹力)做功的情况下,物体的动能和势能发生相互转化,但机械能的总量保持不变。
2.条件:(1)对某一物体,若只有重力(或系统内弹力)做功,其他力不做功(或其他力做功的代数和为零),则该物体机械能守恒.(2)对某一系统,物体间只有动能和重力势能及弹性势能的相互转化,系统和外界没有发生机械能的传递,机械能也没有转变为其他形式的能,则系统机械能守恒。
注:①竖直方向匀速直线运动和竖直方向匀速圆周运动机械能不守恒。
3.机械能守恒定律的各种表达形式(1)E1E2Ek1Ep1Ek2Ep2需要选择重力势能的零势能面(2)EpEkEp减Ek增4.应用机械能守恒定律解题的基本步骤:(1)根据题意选取研究对象(物体或系统),判断机械能是否守恒。
(2)明确研究对象的运动过程,分析对象在过程中的受力情况,弄清各力做功的情况。
(3)恰当地选取零势能面,确定研究对象在过程中的始态和末态的机械能。
(4)根据机械能守恒定律的不同表达式列式方程。
能量转化和守恒定律(1)某种形式的能的减少量,一定等于其他形式能的增加量.(2)某物体能量的减少量,一定等于其他物体能量的增加量.物理学习方法有目的的做题在高中物理学习的过程中,习题的作用千万不能忽视,做题不是说题海战术,而是要通过有目的的做题理解相关的物理知识;这就需要我们在学习中有选择性地做题,包括认真分析教科书上的例题,根据教学重点和难度选择课外习题.选题不能一味依靠老师,要品味出老师选题的思路和要求,逐步做到能自己选题;在解题时要保持思路清晰,围绕知识点加深学习效果.当然,在学习中多向老师请教,将自己的想法与老师沟通一直是我们的极佳选择.多读课外参考书对于学有余力的学生们来说,课后利用剩余时间可以阅读物理课外参考书以及其他读物。
此过程是课堂学习的继续和延伸过程,可以培养学生们的自学能力和非智力优秀品质。
高中物理必修二第7章-机械能守恒定律-知识点
1高中物理必修二第7章-机械能守恒定律-知识点1、物体在 力的方向上 发生了 位移 ,则力对物体做了功。
做功的两个要素:① 力 ,②物体 在力的方向有位移 ,缺一不可。
重力 、弹力 、摩擦力 所做的功叫做机械功。
2、功的计算:W = Fscos θ。
θ是 力 和 位移 的夹角,当θ是 锐角 或为 0°时,cos θ>0,物体做 正功 ;当θ是 直角 时,cos θ=0,物体不做功 。
当θ是 钝角 或为180°时,cos θ<0,物体做 负功;功是 标 量,正功表示 动力 做功,负功表示 阻力 做功(也可以说物体 克服阻力 做功)。
3、多个力做功时,可以 分别计算 各个力做的功,再把所有功 相加 ;也可以先求出 合力 ,再计算 合力 做的功。
4、功的图示:当F 和s 方向在 同一条直线上 时,可以作 F-x 图,图中直线与横坐标轴所围 面积 就表示物体在这段位移上做的功。
5、功率表示做功的 快慢 ,P= W/t = F ν。
求平均功率P 用平均速度 ,求瞬时功率P 用瞬时速度ν 。
恒力F 恒定时,P 与ν成正比;速度ν恒定时,P 与F 成正比;功率P 恒定时,F 与ν成反比。
这就是汽车在上坡路段要切换到低速挡的原因,因为发动机输出功率是恒定 的,切换到低速挡可以提供更强 的动力。
6、额定功率:机械正常条件下长时间工作的最大功率。
实际功率:机械实际 运行时的功率。
实际功率可以小于 额定功率,但不允许长时间超过 额定功率。
7、动能:物体由于 运动 而具有的能量,用 E k 表示, E k = 21m ν² 。
动能描述物体的运动状态,是 状态 量。
动能是 标 量,只有 正 值或 零 。
8、动能定理:合力对物体做的功等于动能变化量,W 合= △E k =21m νt ²-21m ν0²。
合力做正功,动能增加 ;合力做负功(物体克服 合力做功),动能减小 。
重点高中物理必修二第七章机械能守恒定律知识点总结
重点高中物理必修二第七章机械能守恒定律知识点总结————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:23 机械能守恒定律知识点总结一、功1概念:一个物体受到力的作用,并在力的方向上发生了一段位移,这个力就对物体做了功。
功是能量转化的量度。
2条件:. 力和力的方向上位移的乘积3公式:W=F S cos θW ——某力功,单位为焦耳(J )F ——某力(要为恒力),单位为牛顿(N ) S ——物体运动的位移,一般为对地位移,单位为米(m )θ——力与位移的夹角4功是标量,但它有正功、负功。
某力对物体做负功,也可说成“物体克服某力做功”。
当)2,0[πθ∈时,即力与位移成锐角,功为正;动力做功; 当2πθ=时,即力与位移垂直功为零,力不做功; 当],2(ππθ∈时,即力与位移成钝角,功为负,阻力做功; 5 功是一个过程所对应的量,因此功是过程量。
6功仅与F 、S 、θ有关,与物体所受的其它外力、速度、加速度无关。
7几个力对一个物体做功的代数和等于这几个力的合力对物体所做的功。
即W 总=W1+W2+…+Wn 或W 总= F 合Scos θ8 合外力的功的求法:方法1:先求出合外力,再利用W=Flcos α求出合外力的功。
方法2:先求出各个分力的功,合外力的功等于物体所受各力功的代数和。
4二、功率1概念:功跟完成功所用时间的比值,表示力(或物体)做功的快慢。
2公式:tW P =(平均功率) θυcos F P =(平均功率或瞬时功率)3单位:瓦特W4分类:额定功率:指发动机正常工作时最大输出功率实际功率:指发动机实际输出的功率即发动机产生牵引力的功率,P 实≤P 额。
5分析汽车沿水平面行驶时各物理量的变化,采用的基本公式是P=Fv 和F-f = ma 6 应用:(1)机车以恒定功率启动时,由υF P =(P 为机车输出功率,F 为机车牵引力,υ为机车前进速度)机车速度不断增加则牵引力不断减小,当牵引力f F =时,速度不再增大达到最大值m ax υ,则f P /max =υ。
物理必修二第七章机械能守恒定律重要知识点小结
七章机械能守恒定律知识点小结1.功(1)功的定义:力和作用在力的方向上通过的位移的乘积.是描述力对空间积累效应的物理量,是过程量.定义式:W=F·s·cosθ,其中F是力,s是力的作用点位移(对地),θ是力与位移间的夹角. (2)功的大小的计算方法:①恒力的功可根据W=F·S·cosθ进行计算,本公式只适用于恒力做功.②根据W=P·t,计算一段时间平均做功. ③利用动能定理计算力的功,特别是变力所做的功.④根据功是能量转化的量度反过来可求功.例1:A、B叠放在光滑水平面上,ma=1kg,mb=2kg,B上作用一个3N的水平拉力后,AB一起前进了4m,如图4 所示.在这个过程中B对A做的功[]A.4 J B.12 JC.0 D.-4J(3)摩擦力、空气阻力做功的计算:功的大小等于力和路程的乘积.发生相对运动的两物体的这一对相互摩擦力做的总功:W=fd(d是两物体间的相对路程),且W=Q(摩擦生热)例2:关于摩擦力对物体做功,以下说法中正确的是[]A.滑动摩擦力总是做负功B.滑动摩擦力可能做负功,也可能做正功C.静摩擦力对物体一定做负功D.静摩擦力对物体总是做正功2.功率(1)功率的概念:功率是表示力做功快慢的物理量,是标量.求功率时一定要分清是求哪个力的功率,还要分清是求平均功率还是瞬时功率.(2)功率的计算①平均功率:P=W/t(定义式)表示时间t的平均功率,不管是恒力做功,还是变力做功,都适用. ②瞬时功率:P=F·v·cosα P和v分别表示t时刻的功率和速度,α为两者间的夹角.(3)额定功率与实际功率:额定功率:发动机正常工作时的最大功率. 实际功率:发动机实际输出的功率,它可以小于额定功率,但不能长时间超过额定功率.(4)交通工具的启动问题通常说的机车的功率或发动机的功率实际是指其牵引力的功率.①以恒定功率P启动:机车的运动过程是先作加速度减小的加速运动,后以最大速度v m=P/f 作匀速直线运动, .②以恒定牵引力F启动:机车先作匀加速运动,当功率增大到额定功率时速度为v1=P/F,而后开始作加速度减小的加速运动,最后以最大速度v m=P/f作匀速直线运动。
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物理必修二第七章机械能守恒定律重要知识点小结七章机械能守恒定律知识点小结1.功(1)功的定义:力和作用在力的方向上通过的位移的乘积.是描述力对空间积累效应的物理量,是过程量.定义式:W=F·s·cosθ,其中F是力,s是力的作用点位移(对地),θ是力与位移间的夹角.(2)功的大小的计算方法:①恒力的功可根据W=F·S·cosθ进行计算,本公式只适用于恒力做功.②根据W=P·t,计算一段时间内平均做功. ③利用动能定理计算力的功,特别是变力所做的功.④根据功是能量转化的量度反过来可求功.例1:A、B叠放在光滑水平面上,ma=1kg,mb=2kg,B上作用一个3N的水平拉力后,AB一起前进了4m,如图4 所示.在这个过程中B对A做的功[ ] A.4 J B.12 J C.0 D.-4J (3)摩擦力、空气阻力做功的计算:功的大小等于力和路程的乘积.2发生相对运动的两物体的这一对相互摩擦力做的总功:W=fd(d是两物体间的相对路程),且W=Q(摩擦生热)例2:关于摩擦力对物体做功,以下说法中正确的是[ ]A.滑动摩擦力总是做负功B.滑动摩擦力可能做负功,也可能做正功C.静摩擦力对物体一定做负功D.静摩擦力对物体总是做正功2.功率(1)功率的概念:功率是表示力做功快慢的物理量,是标量.求功率时一定要分清是求哪个力的功率,还要分清是求平均功率还是瞬时功率.(2)功率的计算①平均功率:P=W/t(定义式)表示时间t内的平均功率,不管是恒力做功,还是变力做功,都适用.②瞬时功率:P=F·v·cosα P和v分别表示t时刻的功率和速度,α为两者间的夹角.(3)额定功率与实际功率:额定功率:发动机正3常工作时的最大功率. 实际功率:发动机实际输出的功率,它可以小于额定功率,但不能长时间超过额定功率.(4)交通工具的启动问题通常说的机车的功率或发动机的功率实际是指其牵引力的功率.①以恒定功率P启动:机车的运动过程是先作加速度减小的加速运动,后以最大速度v=P/f 作匀速直m线运动, .②以恒定牵引力F启动:机车先作匀加速运动,当功率增大到额定功率时速度为v1=P/F,而后开始作加速度减小的加速运动,最后以最大速度v=P/f作匀速m直线运动。
例3:m=2ⅹ103kg的汽车发动机额定功率80kw,若汽车在平直公路上行驶所受阻力大小恒为4ⅹ103N,那么[ ]A.汽车在公路上的最大行驶速度为20m/s功率为32kW4D.汽车做C中匀加速运动所能维持的时间为5s3.动能:物体由于运动而具有的能量叫做动能.表达=mv2/2 (1)动能是描述物体运动状态的物理量. 式:Ek4. 动能定理:外力对物体所做的总功等于物体动能的变化.表达式(1)动能定理的表达式是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得出的.但它也适用于变力及物体作曲线运动的情况. (2)功和动能都是标量,不能利用矢量法则分解,故动能定理无分量式.(3)应用动能定理只考虑初、末状态,没有守恒条件的限制,也不受力的性质和物理过程的变化的影响.所以,凡涉及力和位移,而不涉及力的作用时间的动力学问题,都可以用动能定理分析和解答,而且一般都比用牛顿运动定律和机械能守恒定律简捷.(4)当物体的运动是由几个物理过程所组成,又不需要研究过程的中间状态时,可以把这几个物理过程看作一个整体进行研究,从而避开每个运动过程的具56体细节,具有过程简明、方法巧妙、运算量小等优点. 例4:质量为m 的物体由半圆形轨道顶端从静止开始释放,如图4所示,A 为轨道最低点,A 与圆心0在同一竖直线上,已知圆弧轨道半径为R ,运动到A 点时,物体对轨道的压力大小为2.5mg ,求此过程中物体克服摩擦力做的功。
5.重力势能(1)定义:地球上的物体具有跟它的高度有关的能量,叫做重力势能,EP=mgh.①重力势能是地球和物体组成的系统共有的,而不是物体单独具有的.②重力势能的大小和零势能面的选取有关.③重力势能是标量,但有“+”、“-”之分.(2)重力做功的特点:重力做功只决定于初、末位置间的高度差,与物体的运动路径无关.WG =mgh. (3)做功跟重力势能改变的关系:重力做功等于重力势能增量的负值.即WG =-ΔEP.例5.如图所示,一个质量为m的木块,以初速度v0冲上倾角为θ的斜面,沿斜面上升L的距离后又返回运动.若木块与斜面间的动摩擦因数为μ,求:(1)木块上升过程重力的平均功率是多少?木块的重力势能变化了多少?(2)木块从开始运动到返回到出发点的过程滑动摩擦力做的功是多少?重力做的功是多少?全过程重力势能变化了多少?v076.弹性势能:物体由于发生弹性形变而具有的能量.7.机械能守恒定律(1)动能和势能(重力势能、弹性势能)统称为机械能,E=Ek +Ep.(2)机械能守恒定律的内容:在只有重力(和弹簧弹力)做功的情形下,物体动能和重力势能(及弹性势能)发生相互转化,但机械能的总量保持不变. (3)机械能守恒定律的表达式(4)系统机械能守恒的三种表示方式:①系统初态的总机械能E 1 等于末态的总机械能E2 ,即E1 =E2②系统减少的总重力势能ΔE P减等于系统增加的总动能ΔE K增,即ΔE P减=ΔE K增③若系统只有A、B两物体,则A物体减少的机械能等于B物体增加的机械能,即ΔE A减=ΔE B增例6:枪竖直向上以初速度v0发射子弹,忽略空气阻力,当子弹离枪口距离为____时,子弹的动能是其重力势能的一半.:8[注意]解题时究竟选取哪一种表达形式,应根据题意灵活选取;需注意的是:选用①式时,必须规定零势能参考面,而选用②式和③式时,可以不规定零势能参考面,但必须分清能量的减少量和增加量.(5)判断机械能是否守恒的方法①用做功来判断:分析物体或物体受力情况(包括内力和外力),明确各力做功的情况,若对物体或系统只有重力或弹簧弹力做功,没有其他力做功或其他力做功的代数和为零,则机械能守恒.②用能量转化来判定:若物体系中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化,则物体系统机械能守恒.③对一些绳子突然绷紧,物体间非弹性碰撞等问题,除非题目特别说明,机械能必定不守恒,完全非弹性碰撞过程机械能也不守恒.8.应用机械能守恒定律的解题步骤:(1)确定研究对象(2)对研究对象进行正确的受力分析9(3)判定各个力是否做功,并分析是否符合机械能守恒的条件(4)视解题方便选取零势能参考平面,并确定研究对象在始、末状态时的机械能(5)根据机械能守恒定律列出方程,或再辅之以其他方程,进行求解。
应用机械能守恒定律解题,只需考虑过程的初、末状态,不必考虑两个状态间过程的细节,这是它的优点9.功能关系(1)当只有重力(或弹簧弹力)做功时,物体的机械能守恒.(2)重力对物体做的功等于物体重力势能的减少:W G =E p1 -E p2 .(3)合外力对物体所做的功等于物体动能的变化:W 合 =E k2 -E k1 (动能定理)(4)除了重力(或弹簧弹力)之外的力对物体所做的功等于物体机械能的变化:W F =E 2 -E 110例7:如图所示,一轻质弹簧竖直放置,下端固定在水平面上,上端处于a位置,当一重球放在弹簧上端静止时,弹簧上端被压缩到b位置.现将重球(视为质点)从高于a位置的c位置沿弹簧中轴线自由下落,弹簧被重球压缩到最低位置 d.以下关于重球运动过程的正确说法应是( ).(A)重球下落压缩弹簧由a至d的过程中,重球作减速运动(B)重球下落至b处获得最大速度(C)由a至d过程中重球克服弹簧弹力做的功等于小球由c下落至d处时重力势能减少量(D)重球在b位置处具有的动能等于小球由c下落到b 处减少的重力势能本章自我检测一、选择题1.(如图1所示,一个可视为质点的质量为m的小球以初速度v飞出高为H的桌面,当它经过距离地面高为h的A点时,所具有的机械能是(以桌面为零势能面,不计空气阻力) ( )A.12mv2 B.12mv2+mghC.12mv2-mgh D.12mv2+mg(H-h)(图1)(图2)2.如图2所示,某段滑雪雪道倾角为30°,总质量为m(包括雪具在内)的滑雪运动员从距底端高为h处的雪道上由静止开始匀加速下滑,加速度为13g.在他从上向下滑到底端的过程中,下列说法正确的是( )A.运动员减少的重力势能全部转化为动能B.运动员获得的动能为13 mghC.运动员克服摩擦力做功为23mghD.下滑过程中系统减少的机械能为13mgh3、质量为m的汽车以恒定功率P沿倾角为θ的倾斜路面向上行驶,最终以速度v匀速运动.若保持汽车的功率P不变,使汽车沿这个倾斜路面向下运动,最终匀速行驶.由此可知(汽车所受阻力大小不变) ()A.汽车的最终速度一定大于vB.汽车的最终速度可能小于vC.汽车所受的阻力一定大于mgsinθD.汽车所受的阻力可能小于mgsinθ4.下列情况中,运动物体机械能一定守恒的是( ).A物体所受的合外力为零 B物体不受摩擦力C物体受到重力和摩擦力 D物体只受重力5.关于机械能是否守恒,下列叙述中正确的是().A作匀速直线运动的物体的机械能一定守恒 B作匀变速运动的物体机械能可能守恒C外力对物体做功为零时,机械能一定守恒 D 只有重力对物体做功,物体机械能一定守恒6.以下运动中机械能守恒的是( ).A物体沿斜面匀速下滑B物体从高处以g/3的加速度竖直下落C不计阻力,细绳一端拴一小球,使小球在竖直平面内作圆周运动 D物体沿光滑的曲面滑下7.如图7小球在竖直向下的力F作用下,将竖直轻弹簧压缩,若将力F撤去,小球将向上弹起并离开弹簧,直到速度为零时为止,则小球在上升过程中()A.小球的机械能守恒B.弹性势能为零时,小球动能最大C.小球在刚离开弹簧时动能最大D.小球在刚离开弹簧时机械能最大图7 图88如图8示,质量为m的物体从倾角为θ的斜面上的A点以速度v0沿斜面上滑,由于μmgcosθ<mgsinθ,所以它滑到最高点后又滑下来,当它下滑到B点时,速度大小恰好也是v0,设物体与斜面间的动摩擦因数为μ,求AB间的距离.9.如图所示,一根长l的细线,一端固定在顶板上,另一端拴一个质量为m的小球.现使细线偏离竖直方向α=60Δ°角后,从A点处无初速地释放小球.试问:(1)小球摆到最低点O时的速度多大?(2)小球摆到左方最高点的高度(相对最低点)多高?(3)若在悬点正下方处有一钉子,O′P=l/3,不计悬线与钉碰撞时的能量损失,则小球碰钉后向左摆动过程中能达到的最大高度有何变化?。