能量、机械波复习PPT课件 人教版

能量、机械波
本讲内容
• 能量、功率的相关计算 • 动能定理及机械能守恒定律 • 机械振动与机械波
• 功和功率
功的计算
W Fs cos W P Fvcos t
平均功率 P W t
PFv
（力是衡力，速度是平均速度）
瞬时功率、额定功率、机械的效率
(07上海)物体沿直线运动的v-t关系如图所示，已知在第1秒内 合外力对物体做的功为W，则（CD ） （A）从第1秒末到第3秒末合外力做功为4W。 （B）从第3秒末到第5秒末合外力做功为－2W。 （C）从第5秒末到第7秒末合外力做功为W。 （D）从第3秒末到第4秒末合外力做功为－0.75W。
(1) a=8 m/s2 f=160N (2)4*39=156m, W=1.23E5 J (3)71.3s
机械能守恒
E m g h h 为物体相对参考平面的高度 • 重力势能： • 功能关系：功是能量变化的量度，不同的功对应不同的
P
能量变化
W合 Ek WG EP
WW G E E k P 合
动能定理E • 基本公ຫໍສະໝຸດ ：W E 合 k 2 k 1
– 求总功时，可以用合外力做功，也可以用所有外力做功之和 – 研究对象若为系统，则需要所有系统外的力对系统做功之和 – 计算合外力做功时，系统内部的弹力相互作用不需要考虑，重力 和滑动摩擦力相互作用需要考虑进去
• 解题思路
– 确定运动过程，若为多过程运动，可以分段考虑，也可选择全过 程作为整体。 – 复杂情况下，明确各个力的做功的阶段，分别计算。 – 由物体的过程始末的动能变化量与外力做功（位移变化量）立方 程求解。
v /ms
－1
0
1
2
3
4
5
6
7
t/s
机车启动模型
汽车发动机的功率为60 kW,汽车的质量为4 t,当它行驶在坡 度为sinα=0.02的长直公路上时,如图所示,所受阻力为车重的 0.1倍（g取10 m/s2）,求: （1）汽车所能达到的最大速度vm. （2）若汽车从静止开始以0.6 m/s2的加速度做匀加速直线运 动,则此过程能维持多长时间？ （3）当汽车以0.6 m/s2的加速度匀加速行驶的速度达到最大 值时,汽车做功多少？
合理地选择运动过程是动能定理解题的关键。
（06上海）质量为 10 kg的物体在F＝200 N的水平推力作 用下，从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动，斜面固定 不动，与水平地面的夹角θ＝37O．力F作用2秒钟后撤去， 物体在斜面上继续上滑了1．25秒钟后，速度减为零．求： 物体与斜面间的动摩擦因数μ和物体的总位移S。 （已知 sin37o＝0．6，cos37O＝0．8，g＝10 m/s2）
BCD
a v 0
mg
mg
mg
mg
例2（ 05上海）如图，某人乘雪橇从雪坡经A点滑至B 点，接着沿水平路面滑至C点停止。人与雪橇总质量 为70kg。表中记录了沿坡滑下过程中的有关数据，请 根据图标中的数据解答下列问题： （ 1）人与雪橇从A到B的过程中，损失的机械能为多少？ （ 2）设人与雪橇在BC段所受阻力恒定，求阻力大小 （g取 10m/s2）
2 2
（2）已知单摆在任意摆角θ时的周期公式可近似为 0为摆角 趋近于0°时的周期，a为常数。为了用图像法验证该关系式，需要测量 的物理 量有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；若某同学在实验中得到了如图所示的图线，则 图像中的横轴表示＿＿＿＿＿＿。
T T 1asin2 0 2 ，式中T
（1）弹簧振子 运动轨迹是直线，回复力就是合外力，在平衡位置回复力为 0，合 外力为0。
（2）单摆
运动轨迹是曲线，回复力是合外力沿切线 方向的分力，在平衡位置回复力为0，合外 力不为0。
T 2
L g
最大摆角小于100
T与m及A无关——等时性
例 7 ( 0 8 郑 州 ) 一 个 做 简 谐 振 动 的 质 点 在 平 衡 位 置 O 点 附 近 振 动 ， 又 经 过 2 s 第 二 次 过 P 点 ， 则 该 质 点 再 经 _ _ _ _ 第 三 次 过 P 点 。
物理意义 判断振动 质点方向
例 8 ( 0 5 上 海 ) 如 AB ， 两 列 波 某 时 刻 的 波 形 如 图 所 示 ， 经 过 t T A 时 间 （ T 为 波 A 的 周 期 ） ， 两 波 再 次 出 现 如 图 波 形 ， 则 两 波 的 波 A 速 之 比 v : v 可 能 是 （ ） A B ( A )1 : 3 ( B )1 : 2 ( C )2 :1 ( D )3 : 1 vA
介质
波动图象与振动图象
振动图像
研究对象 研究内容 图 象 描述的是某一质点在各个时刻偏 离平衡位置的位移 看下一时刻质点的位置 描述的是某一时刻各个质点偏 离平衡位置的位移 “逆向爬坡”法 一个振动质点 质点在振动过程中，位移随时间 而变化的规律
波动图象
波的传播方向上所有的振动质 点
某一时刻连续介质中各质点相 对于平衡位置的位移规律
v
a
B
a
T A 解 析 ： v ,假 设时 T 间 内 ，波 B 经 过 n 个 周 期 ， 则 T A B T n 4 2 a a 3 所 以 有 ： v :3 2 :n A:v B T T A A n
例 9 ( 0 5 上 海 ) 如 图 所 示 ， 实 线 表 示 两 个 相 干 波 源 SS ， 发 出 的 波 1 2 的 波 峰 位 置 ， 则 图 中 的 _ _ _ _ 点 为 振 动 加 强 的 位 置 ， 图 中 的 _ _ _ _ 点 为 振 动 减 弱 的 位 置 。
17．（6分）在“用单摆测重力加速度”的实验中， （1）某同学的操作步骤为： a．取一根细线，下端系住直径为d的金属小球，上端固定在铁架台上 b．用米尺量得细线长度l c．在摆线偏离竖直方向5°位置释放小球 d．用秒表记录小球完成n次全振动的总时间t，得到周期T＝t/n e．用公式 g 4T l 计算重力加速度 按上述方法得出的重力加速度值与实际值相比_偏小（选填“偏大”、“相同”或 “偏小”）。
• 机械能守恒定律：只有重力(弹力)做功时，物体的动能
和重力(弹性)势能互相转换，机械能总量不变。
E E E E E E k 1 P 1 k 2 P 2 或 k P
– 系统内的弹力相互作用不影响机械能总量 – 由功能关系，系统外除重力的做功等于机械能的增量
（08上海）物体做自由落体运动，Ek代表动能，Ep代表势能， h代表下落的距离，以水平地面为零势能面。下列所示图像中， B 能正确反映各物理量之间关系的是 ( )
W=mgR/2
简谐运动
动力学特征：
1、特征 运动学特征： F回= - kx x=Asinωt v=vmcosωt
T 2
m k
x、F回、a、Ep最大
端 点： 周期性： 平衡位置： 2、特点 对称性：
v、Ek为0 x、F回、a、Ep为0 v、Ek最大
x、F回、a、 v、t有对称性
弹簧振子与单摆
a
b
S
1
S
2
（09上海）弹性绳沿x轴放置，左端位于坐标原点，用手握 住绳的左端，当t＝0时使其开始沿y轴做振幅为8cm的简谐振 动，在t＝0.25s时，绳上形成如图所示的波形，则该波的波 速为_________cm/s ，t＝________ 时，位于x2＝45cm的质 3s 20 点N恰好第一次沿y轴正向通过平衡位置。
（07上海）如图所示，位于介质I和II分界面上的波源S，产 生两列分别沿x轴负方向与正方向传播的机械波。若在两种介 质中波的频率及传播速度分别为f1、f2和v1、v2，则（ B ） （A）f1＝2f2，v1＝v2。 （B）f1＝f2，v1＝0.5v2。 （C）f1＝f2，v1＝2v2。 （D）f1＝0.5f2，v1＝v2。
(1) 12.5m/s (2) 125/9s (3) 4.17E5 J
一辆小汽车在水平路面上由静止启动,在前5 s内做匀加速直 线运动,5 s末达到额定功率,之后保持以额定功率运动.其v—t 图象如图所示.已知汽车的质量为m=2×103 kg,汽车受到地面 的阻力为车重的0.1倍,则以下说法不正确的是 ( BCD) A.汽车在前5 s内的牵引力为4×103 N B.汽车在前5 s内的牵引力为6×103 N C.汽车的额定功率为60 kW D.汽车的最大速度为30 m/s
y /c m 2 P 0 － 2 1 2 3 4 5 6 Q 7 x /m
(08上海)有两列简谐横波a、b在同一媒质中沿x轴正方向传播，波速均为v ＝2.5m/s。在t＝0时，两列波的波峰正好在x＝2.5m处重合，如图所示。 （1）求两列波的周期Ta和Tb。 （2）求t＝0时，两列波的波峰重合处的所有位置。 （3）辨析题：分析并判断在t＝0时是否存在两列波的波谷重合处。 某同学分析如下：既然两列波的波峰存在重合处，那么波谷与波 谷重合处也一定存在。只要找到这两列波半波长的最小公倍数，……， 即可得到波谷与波谷重合处的所有位置。 你认为该同学的分析正确吗？若正确，求出这些点的位置。若不 正确，指出错误处并通过计算说明理由。
A
位置 速度（m/s） 时间（s）
A 2.0 0
B 12.0 4
C 0 10
20m
B
(1) 9100J
C
(2) 140N
如图所示,质量为m的小球被系在轻绳的一端,以O为圆心在竖 直平面内做半径为R的圆周运动.运动过程中,小球受到空气阻 力的作用.设某时刻小球通过圆周的最低点A,此时绳子的张力 为7mg,此后小球继续做圆周运动,经过半个圆周恰能通过最高 点B,则在此过程中小球克服空气阻力所做的功是多少?
简谐波
定义式：
3、波速 波速公式：
x v t
v