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高一物理《機械能守恒定律》知識點
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3、判斷一個力是否做功的幾種方法
根據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=Flcs α,當α=90°,即力和作用點位移方向垂直時,力做的功為零.
根據力和瞬時速度方向的夾角判斷,此法常用于判斷質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.
根據質點或系統能量是否變化,彼此是否有能量的轉移或轉化進行判斷.若有能量的變化,或系統內各質點間彼此有能量的轉移或轉化,則必定有力做功.
4、各種力做功的特點
重力做功的特點:只跟初末位置的高度差有關,而跟運動的路徑無關
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、功能關系等.
摩擦力做功的特點:摩擦力做功跟物體運動的路徑有關,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.
W總=F合lcs α,α是F合與位移l的夾角;
W總=W1+W2+W3+&sh;為各個分力功的代數和;
根據動能定理由物體動能變化量求解:W總=ΔE.
5、變力做功的求解方法
用動能定理或功能關系求解.
將變力的功轉化為恒力的功.
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=2F1+F2,再由W=lcs α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.計算式
P=tW,P為時間t內的平均功率.
P=Fvcs α
額定功率:機械正常工作時輸出的最大功率.一般在機械的銘牌上標明.
實際功率:機械實際工作時輸出的功率.要小于等于額定功率.
方式
過程
恒定功率啟動
恒定加速度啟動
過程分析
設牽引力為F
階段一:
v↑F=v(P↓a=(F-F阻↓
階段二:F=F阻a=0P=F·v=F阻·v
階段一:
a=(F-F阻不變F不變v↑P=F·v↑,直到P=P額=F·v′
階段二:
v↑F=v(P額↓a=(F-F阻↓
階段三:
F=F阻時a=0v達最大值v=F阻(P額
運動規律
加速度逐漸減小的變加速直線運動(對應下圖的OA段)以v勻速直線運動(對應下圖中的AB段)
以加速度a做勻加速直線運動(對應下圖中的OA段)勻加速運動能維持的時間t0=a(v′以v勻速直線運動,對應下圖中的BC段
v&sh;t圖象
三、動能
定義:物體由于運動而具有的能.2.公式:E=21v2.單位:焦耳(),1 =1 N·=1 g·2/s2.4.矢標性:動能是標量,只有正值.
四、動能定理
內容:所有外力對物體做的總功等于物體動能的變化量,這個結論叫做動能定理.
機械能守恒定律知識點總結
一、功
1概念:一個物體受到力的作用,并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=FScosθ
W某力功,單位為焦耳(J)
F某力(要為恒力),單位為牛頓(N)
S物體運動的位移,一般為對地位移,單位為米(m)
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”。
功是一個過程所對應的量,因此功是過程量。
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幾個力對一個物體做功的代數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Scosθ8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和。
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:PWt(平均功率)
PFcos(平均功率或瞬時功率)3單位:瓦特W4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,采用的基本公式是P=Fv和F-f=ma6應用:
(1)機車以恒定功率啟動時,由PF(P為機車輸出功率,F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Ff時,速
度不再增大達到最大值max,則maxP/f。
(2)機車以恒定加速度啟動時,在勻加速階段汽車牽引力F恒定為maf,速度不斷增加汽車輸出功率PF隨之增加,當PP額定時,F開始減小但仍大于f因此機車速度繼續增大,直至Ff時,汽車便達到最大速度max,則maxP/f。
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:EPmgh
h物體具參考面的豎直高度
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系
WEp
(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,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系
WEp
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:EK12m
3、動能定理(即合外力做功與動能關系):WEK2EK1
4、理解:
①F合在一個過程中對物體做的功,等于物體在這個過程中動能的變化。
②F合做正功時,物體動能增加;F合做負功時,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系。
4、適用范圍:適用于恒力、變力做功;適用于直線運動,也適用于曲線運動。
5、應用動能定理解題步驟:
a、確定研究對象及其運動過程
b、分析研究對象在研究過程中受力情況,弄清各力做功c確定研究對象在運動過程中初末狀態,找出初、末動能d列方程、求解。
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EEKEP。
2、機械能守恒定律: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。
3、機械能守恒條件:
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、運用機械能守恒定律解題步驟:
a、確定研究對象及其運動過程
b、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
c、恰當選取參考面,確定研究對象在運動過程中初末狀態的機械能
d、列方程、求解。
七、能量守恒定律
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,或者從一個物體轉移到另一個物體,而在轉化和轉移的過程中,能量的總量保持不變,即E機械能1E其它1E機械能2E其它2。
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。
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