高中物理——机械能复习
高中物理《机械能》知识点总结
高中物理《机械能》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 cosθ--某力功,单位为焦耳(--某力(要为恒力,单位为牛顿(S--物体运动的位移,一般为对地位移,单位为米(m--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"。
当时,即力与位移成锐角,功为正;动力做功;当时,即力与位移垂直功为零,力不做功;当时,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:先求出各个分力的功,合外力的功等于物体所受各力功的代数和。
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:(平均功率(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=ma6应用:(1机车以恒定功率启动时,由(为机车输出功率,为机车牵引力,为机车前进速度机车速度不断增加则牵引力不断减小,当牵引力时,速度不再增大达到最大值,则。
(2机车以恒定加速度启动时,在匀加速阶段汽车牵引力恒定为,速度不断增加汽车输出功率随之增加,当时,开始减小但仍大于因此机车速度继续增大,直至时,汽车便达到最大速度,则。
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: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。
高中物理必修二第八章机械能守恒定律高频考点知识梳理(带答案)
高中物理必修二第八章机械能守恒定律高频考点知识梳理单选题1、一物体在运动过程中,重力做了-2J的功,合力做了4J的功,则()A.该物体动能减少,减少量等于4JB.该物体动能增加,增加量等于4JC.该物体重力势能减少,减少量等于2JD.该物体重力势能增加,增加量等于3J答案:BAB.合外力所做的功大小等于动能的变化量,合力做了4J的功,物体动能增加4J,故A错误,B正确;CD.重力做负功,重力势能增大,重力做正功,重力势能减小,所以重力势能增加2J,故CD错误。
故选B。
2、A、B两小球用不可伸长的轻绳悬挂在同一高度,如图所示,A球的质量小于B球的质量,悬挂A球的绳比悬挂B球的绳更长。
将两球拉起,使两绳均被水平拉直,将两球由静止释放,两球运动到最低点的过程中()A.A球的速度一定大于B球的速度B.A球的动能一定大于B球的动能C.A球所受绳的拉力一定大于B球所受绳的拉力D.A球的向心加速度一定大于B球的向心加速度答案:AA.对任意一球,设绳子长度为L,小球从静止释放至最低点,由机械能守恒定律得mgL=12mv2解得v=√2gL∝√L因为,悬挂A球的绳比悬挂B球的绳更长,通过最低点时,A球的速度一定大于B球的速度,A正确。
B.根据E k=12mv2,由于A球的质量小于B球的质量,而A球的速度大于B球的速度,无法确定A、B两球的动能大小,B错误;C.在最低点,由拉力和重力的合力提供向心力,由牛顿第二定律得F−mg=m v2L解得F=3mg绳的拉力与L无关,与m成正比,所以A球所受绳的拉力一定小于B球所受绳的拉力,C错误;D.在最低点小球的向心加速度a 向=v2L=2g向心加速度与L无关,所以A球的向心加速度一定等于B球的向心加速度,D错误。
故选A。
3、在体育课上,某同学练习投篮,站在罚球线处用力将篮球从手中投出,恰好水平击中篮板,则篮球在空中运动过程中()A.重力势能增加,动能增加B.重力势能减小,动能减小C.重力势能增加,动能减小D.重力势能减小,动能增加答案:C篮球上升,恰好水平击中篮板,运动到最高点,整个过程重力做负功,重力势能增加,动能减小。
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。
高中物理:机械能知识点总结及习题练习
高中物理:机械能知识点总结及习题练习知识网络八大考点考点1.功1.功的公式:W=Fscosθ0≤θ< 90°力F对物体做正功,θ= 90°力F对物体不做功,90°<θ≤180° 力F对物体做负功。
特别注意:①公式只适用于恒力做功② F和S是对应同一个物体的;③某力做的功仅由F、S和q决定, 与其它力是否存在以及物体的运动情况都无关。
2.重力的功:WG =mgh ——只跟物体的重力及物体移动的始终位置的高度差有关,跟移动的路径无关。
3.摩擦力的功(包括静摩擦力和滑动摩擦力)摩擦力可以做负功,摩擦力可以做正功,摩擦力可以不做功,一对静摩擦力的总功一定等于0,一对滑动摩擦力的总功等于 - fΔS4.弹力的功(1)弹力对物体可以做正功可以不做功,也可以做负功。
(2)弹簧的弹力的功——W = 1/2 kx12 – 1/2 kx22(x1 、x2为弹簧的形变量)5.合力的功——有两种方法:(1)先求出合力,然后求总功,表达式为ΣW=ΣF×S ×cosθ(2)合力的功等于各分力所做功的代数和,即ΣW=W1 +W2+W3+……6.变力做功: 基本原则——过程分割与代数累积(1)一般用动能定理W合=ΔEK 求之;(2)也可用(微元法)无限分小法来求, 过程无限分小后,可认为每小段是恒力做功(3)还可用F-S图线下的“面积”计算.(4)或先寻求F对S的平均作用力7.做功意义的理解问题:解决功能问题时,把握“功是能量转化的量度”这一要点,做功意味着能量的转移与转化,做多少功,相应就有多少能量发生转移或转化考点2.功率1. 定义式:,所求出的功率是时间t内的平均功率。
2. 计算式:P=Fvcos θ , 其中θ是力F与速度v间的夹角。
用该公式时,要求F为恒力。
(1)当v为即时速度时,对应的P为即时功率;(2)当v为平均速度时,对应的P为平均功率。
(3)重力的功率可表示为PG =mgv⊥,仅由重力及物体的竖直分运动的速度大小决定。
高中物理复习:机械能守恒定律和能量守恒定律
高中物理复习:机械能守恒定律和能量守恒定律【知识点的认识】1.机械能:势能和动能统称为机械能,即E=E k+E p,其中势能包括重力势能和弹性势能.2.机械能守恒定律(1)内容:在只有重力(或弹簧弹力)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.(2)表达式:观点表达式守恒观点 E1=E2,E k1+E p1=E k2+E p2(要选零势能参考平面)转化观点△E K=﹣△E P(不用选零势能参考平面)转移观点△E A=﹣△E B(不用选零势能参考平面)【命题方向】题型一:机械能是否守恒的判断例1:关于机械能是否守恒的叙述中正确的是()A.只要重力对物体做了功,物体的机械能一定守恒B.做匀速直线运动的物体,机械能一定守恒C.外力对物体做的功为零时,物体的机械能一定守恒D.只有重力对物体做功时,物体的机械能一定守恒分析:机械能守恒的条件:只有重力或弹力做功的物体系统,其他力不做功,理解如下:①只受重力作用,例如各种抛体运动.②受到其它外力,但是这些力是不做功的.例如:绳子的一端固定在天花板上,另一端系一个小球,让它从某一高度静止释放,下摆过程中受到绳子的拉力,但是拉力的方向始终与速度方向垂直,拉力不做功,只有重力做功,小球的机械能是守恒的.③受到其它外力,且都在做功,但是它们的代数和为0,此时只有重力做功,机械能也是守恒的.解:A、机械能守恒条件是只有重力做功,故A错误;B、匀速运动,动能不变,但重力势能可能变化,故B错误;C、外力对物体做的功为零时,不一定只有重力做功,当其它力与重力做的功的和为0时,机械能不守恒,故C错误;D、机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功,故D正确.故选:D.点评:本题关键是如何判断机械能守恒,可以看能量的转化情况,也可以看是否只有重力做功.题型二:机械能守恒定律的应用例2:如图,竖直放置的斜面下端与光滑的圆弧轨道BCD的B端相切,圆弧半径为R,∠COB =θ,斜面倾角也为θ,现有一质量为m的小物体从斜面上的A点无初速滑下,且恰能通过光滑圆形轨道的最高点D.已知小物体与斜面间的动摩擦因数为μ,求:(1)AB长度l应该多大.(2)小物体第一次通过C点时对轨道的压力多大.分析:(1)根据牛顿第二定律列出重力提供向心力的表达式,再由动能定理结合几何关系即可求解;(2)由机械能守恒定律与牛顿第二定律联合即可求解.解:(1)因恰能过最高点D,则有又因f=μN=μmgcosθ,物体从A运动到D全程,由动能定理可得:mg(lsinθ﹣R﹣Rcosθ)﹣fl=联立求得:(2)物体从C运动到D的过程,设C点速度为v c,由机械能守恒定律:物体在C点时:联合求得:N=6mg答:(1)AB长度得:.(2)小物体第一次通过C点时对轨道的压力6mg.点评:本题是动能定理与牛顿运动定律的综合应用,关键是分析物体的运动过程,抓住滑动摩擦力做功与路程有关这一特点.题型三:多物体组成的系统机械能守恒问题例3:如图所示,A、B两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连,A放在固定的光滑斜面上,B、C两小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连,C球放在水平地面上.现用手控制住A,并使细线刚刚拉直但无拉力作用,并保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行.已知A的质量为4m,B、C的质量均为m,重力加速度为g,细线与滑轮之间的摩擦不计,开始时整个系统处于静止状态.释放A后,A沿斜面下滑至速度最大时C恰好离开地面.下列说法正确的是()A.斜面倾角α=30°B.A获得最大速度为2gC.C刚离开地面时,B的加速度最大D.从释放A到C刚离开地面的过程中,A、B两小球组成的系统机械能守恒分析:C球刚离开地面时,弹簧的弹力等于C的重力,根据牛顿第二定律知B的加速度为零,B、C加速度相同,分别对B、A受力分析,列出平衡方程,求出斜面的倾角.A、B、C组成的系统机械能守恒,初始位置弹簧处于压缩状态,当B具有最大速度时,弹簧处于伸长状态,根据受力知,压缩量与伸长量相等.在整个过程中弹性势能变化为零,根据系统机械能守恒求出B的最大速度,A的最大速度与B相等;解:A、C刚离开地面时,对C有:kx2=mg此时B有最大速度,即a B=a C=0则对B有:T﹣kx2﹣mg=0对A有:4mgsinα﹣T=0以上方程联立可解得:sinα=,α=30°,故A正确;B、初始系统静止,且线上无拉力,对B有:kx1=mg由上问知x1=x2=,则从释放至C刚离开地面过程中,弹性势能变化量为零;此过程中A、B、C组成的系统机械能守恒,即:4mg(x1+x2)sinα=mg(x1+x2)+(4m+m)v Bm2以上方程联立可解得:v Bm=2g所以A获得最大速度为2g,故B正确;C、对B球进行受力分析可知,C刚离开地面时,B的速度最大,加速度为零.故C错误;D、从释放A到C刚离开地面的过程中,A、B、C及弹簧组成的系统机械能守恒,故D错误.故选:AB.点评:本题关键是对三个小球进行受力分析,确定出它们的运动状态,再结合平衡条件和系统的机械能守恒进行分析.【解题方法点拨】1.判断机械能是否守恒的方法(1)利用机械能的定义判断:分析动能与势能的和是否变化.如:匀速下落的物体动能不变,重力势能减少,物体的机械能必减少.(2)用做功判断:若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功,或有其他力做功,但其他力做功的代数和为零,机械能守恒.(3)用能量转化来判断:若系统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,则系统的机械能守恒.(4)对一些绳子突然绷紧、物体间非弹性碰撞等问题机械能一般不守恒,除非题中有特别说明或暗示.2.应用机械能守恒定律解题的基本思路(1)选取研究对象﹣﹣物体或系统.(2)根据研究对象所经历的物理过程,进行受力、做功分析,判断机械能是否守恒.(3)恰当地选取参考平面,确定研究对象在过程的初、末态时的机械能.(4)选取方便的机械能守恒定律的方程形式(E k1+E p1=E k2+E p2、△E k=﹣△E p或△E A=﹣△E B)进行求解.注:机械能守恒定律的应用往往与曲线运动综合起来,其联系点主要在初末状态的速度与圆周运动的动力学问题有关、与平抛运动的初速度有关.3.对于系统机械能守恒问题,应抓住以下几个关键:(1)分析清楚运动过程中各物体的能量变化;(2)哪几个物体构成的系统机械能守恒;(3)各物体的速度之间的联系.13.能量守恒定律【知识点的认识】能量守恒定律1.内容:能量即不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中其总量不变,叫能量守恒定律.2.公式:E=恒量;△E增=△E减;E初=E末;3.说明:①能量形式是多种的;②各种形式的能都可以相互转化.4.第一类永动机不可制成①定义:不消耗能量的机器,叫第一类永动机.②原因:违背了能量守恒定律.。
高中物理第八章机械能守恒定律重点知识归纳(带答案)
高中物理第八章机械能守恒定律重点知识归纳单选题1、关于功率,下列说法中正确的是()可知,机械做功越多,其功率就越大A.根据P=WtB.根据P=Fv可知,汽车的牵引力一定与其速度成反比可知,只要知道时间t内所做的功,就可知任意时刻的功率C.根据P=WtD.根据P=Fv可知,发动机的功率一定时,交通工具的牵引力与运动速度成反比答案:DA.做功越多,功率不一定大,功率大,说明做功快,故A错误;BD.当功率保持不变时,牵引力与速度成反比,故B错误,D正确;C.知道时间t内所做的功,就能知道这段时间内的平均功率,故C错误。
故选D。
2、如图所示,“歼15”战机每次从“辽宁号”航母上起飞的过程中可视为匀加速直线运动,且滑行的距离和牵引力都相同,则()A.携带的弹药越多,加速度越大B.携带的弹药越多,牵引力做功越多C.携带的弹药越多,滑行的时间越长D.携带的弹药越多,获得的起飞速度越大答案:CA.由题知,携带的弹药越多,即质量越大,然牵引力一定,根据牛顿第二定律F =ma质量越大加速度a 越小,A 错误 B .牵引力和滑行距离相同,根据W =Fl得,牵引力做功相同,B 错误C .滑行距离L 相同,加速度a 越小,滑行时间由运动学公式t =√2L a可知滑行时间越长,C 正确D .携带的弹药越多,获得的起飞速度由运动学公式v =√2aL可知获得的起飞速度越小,D 错误 故选C 。
3、已知高铁在运行时所受的阻力与速度成正比,则以速度v 匀速行驶时,发动机的功率为P ;若以2v 的速度匀速行驶时,发动机的功率为( ) A .P B .2P C .4P D .8P 答案:C当列车以速度v 匀速运动时,有P =Fv =fv =kv 2若列车以速度2v 匀速运动时,有Pʹ=Fʹ⋅2v =fʹ⋅2v =k ⋅(2v)2=4kv 2由此可知,发动机的功率为Pʹ=4P故选C 。
4、下列关于重力势能的说法正确的是( )。
A .物体的重力势能一定大于零B.在地面上的物体的重力势能一定等于零C.物体重力势能的变化量与零势能面的选取无关D.物体的重力势能与零势能面的选取无关答案:CA.物体的重力势能可能等于零、大于零、小于零。
高中物理必修2动能定理和机械能守恒定律复习
高中物理必修2动能定理、机械能守恒定律复习考纲要求1、动能定理 (Ⅱ)2、做功与动能改变的关系 (Ⅱ)3、机械能守恒定律 (Ⅱ)知识归纳1、动能定理(1)推导:设一个物体的质量为m ,初速度为V 1,在与运动方向相同的恒力F 作用下,发生了一段位移S ,速度增加到V 2,如图所示。
在这一过程中,力F 所做的功W=F ·S ,根据牛顿第二定律有F=ma ;根据匀加速直线运动的规律,有:V 22-V 13=2aS ,即aV V S 22122-=。
可得:W=F ·S=ma ·2122212221212mV mV a V V -=- (2)定理:①表达式 W=E K2-E K1 或 W 1+W 2+……W n =21222121mV mV - ②意义 做功可以改变物体的能量—所有外力对物体所做的总功等于物体动能的变化。
ⅰ、如果合外力对物体做正功,则E K2>E K1 ,物体的动能增加;ⅱ、如果合外力对物体做负功,则E K2<E K1 ,物体的动能减少;ⅱ、如果合外力对物体不做功,则物体的动能不发生变化。
(3)理解:①外力对物体做的总功等于物体动能的变化。
W 总=△E K =E K2-E K1 。
它反映了物体动能变化与引起变化的原因——力对物体做功的因果关系。
可以理解为外力对物体做功等于物体动能增加,物体克服外力做功等于物体动能减少。
外力可以是重力、弹力、摩擦力,也可以是任何其他力,但物体动能的变化对应合外力的功,而不是某一个力的功。
②注意的动能的变化,指末动能减初动能。
用△E K 表示动能的变化,△E K >0,表示动能增加;△E K <0,表示动能减少。
③动能定理是标量式,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。
(4)应用:①动能定理的表达式是在恒力作用且做匀加速直线运动的情况下得出的,但它也适用于减速运动、曲线运动和变力对物体做功的情况。
②动能定理对应的是一个过程,并且它只涉及到物体初末态的动能和整个过程中合外力的功,它不涉及物体运动过程中的加速度、时间和中间状态的速度、动能,因此用它处理问题比较方便。
高中物理机械能守恒定律知识点归纳
高中物理机械能守恒定律知识点归纳1.由物体间的相互作用和物体间的相对位置决定的能叫做势能.如重力势能、弹性势能、分子势能、电势能等.(1)物体由于受到重力作用而具有重力势能,表达式为E P=一mgh.式中h是物体到零重力势能面的高度.(2)重力势能是物体与地球系统共有的.只有在零势能参考面确定之后,物体的重力势能才有确定的值,若物体在零势能参考面上方高h处其重力势能为E P=一mgh,若物体在零势能参考面下方低h处其重力势能为E P=一mgh,“一”不表示方向,表示比零势能参考面的势能小,显然零势能参考面选择的不同,同一物体在同一位置的重力势能的多少也就不同,所以重力势能是相对的.通常在不明确指出的情况下,都是以地面为零势面的.但应特别注意的是,当物体的位置改变时,其重力势能的变化量与零势面如何选取无关.在实际问题中我们更会关心的是重力势能的变化量.(3)弹性势能,发生弹性形变的物体而具有的势能.高中阶段不要求具体利用公式计算弹性势能,但往往要根据功能关系利用其他形式能量的变化来求得弹性势能的变化或某位置的弹性势能.2.重力做功与重力势能的关系:重力做功等于重力势能的减少量W G=ΔE P减=E P初一E P末,克服重力做功等于重力势能的增加量W克=ΔE P增=E P末—E P初特别应注意:重力做功只能使重力势能与动能相互转化,不能引起物体机械能的变化.3、动能和势能(重力势能与弹性势能)统称为机械能.二、机械能守恒定律1、内容:在只有重力(和弹簧的弹力)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.机械能守恒的条件(1)做功角度:对某一物体,若只有重力(或弹簧弹力)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)能转化角度: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.3.表达形式:E K1+E pl=E k2+E P2(1)我们解题时往往选择的是与题目所述条件或所求结果相关的某两个状态或某几个状态建立方程式.此表达式中E P是相对的.建立方程时必须选择合适的零势能参考面.且每一状态的E P都应是对同一参考面而言的.(2)其他表达方式,ΔE P=一ΔE K,系统重力势能的增量等于系统动能的减少量.(3)ΔE a=一ΔE b,将系统分为a、b两部分,a部分机械能的增量等于另一部分b的机械能的减少量,三、判断机械能是否守恒首先应特别提醒注意的是,机械能守恒的条件绝不是合外力的功等于零,更不是合外力等于零,例如水平飞来的子弹打入静止在光滑水平面上的木块内的过程中,合外力的功及合外力都是零,但系统在克服内部阻力做功,将部分机械能转化为内能,因而机械能的总量在减少.(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,则物体系机械能守恒.(3)对一些绳子突然绷紧,物体间非弹性碰撞等除非题目的特别说明,机械能必定不守恒,完全非弹性碰撞过程机械能不守恒说明:1.条件中的重力与弹力做功是指系统内重力弹力做功.对于某个物体系统包括外力和内力,只有重力或弹簧的弹力作功,其他力不做功或者其他力的功的代数和等于零,则该系统的机械能守恒,也就是说重力做功或弹力做功不能引起机械能与其他形式的能的转化,只能使系统内的动能和势能相互转化.如图5-50所示,光滑水平面上,A与L1、L2二弹簧相连,B与弹簧L2相连,外力向左推B使L1、L2被压缩,当撤去外力后,A、L2、B这个系统机械能不守恒,因为L I对A的弹力是这个系统外的弹力,所以A、L2、B这个系统机械能不守恒.但对L I、A、L2、B这个系统机械能就守恒,因为此时L1对A的弹力做功属系统内部弹力做功.2.只有系统内部重力弹力做功,其它力都不做功,这里其它力合外力不为零,只要不做功,机械能仍守恒,即对于物体系统只有动能与势能的相互转化,而无机械能与其他形式转化(如系统无滑动摩擦和介质阻力,无电磁感应过程等等),则系统的机械能守恒,如图5-51所示光滑水平面上A与弹簧相连,当弹簧被压缩后撤去外力弹开的过程,B相对A没有发生相对滑动,A、B之间有相互作用的力,但对弹簧A、B物体组成的系统机械能守恒.3.当除了系统内重力弹力以外的力做了功,但做功的代数和为零,但系统的机械能不一定守恒.如图5—52所示,物体m在速度为v0时受到外力F作用,经时间t速度变为v t.(v t>v0)撤去外力,由于摩擦力的作用经时间t/速度大小又为v0,这一过程中外力做功代数和为零,但是物体m的机械能不守恒。
高中物理:机械能知识点
高中物理:机械能知识点1.功(1)功的定义:力和作用在力的方向上通过位移的乘积,是描述力对空间积累效应的物理量,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. 本公式只适用于恒力做功.(2)变力做功的计算方法:①利用动能定理。
②如果P一定,可以根据W=P·t,计算一段时间内平均做功.③根据功是能量转化的量度反过来可求功.④用功的图示(F-s图像)求。
(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. 滑动摩擦力做功:W=fd (d是两物体间的相对位移),且W=Q(摩擦生热)2.功率(1)功率的概念:表示力做功快慢的物理量,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,α为两者间的夹角。
v若为平均速度,则求的是平均功率;v 若为瞬时速度,则求的是瞬时功率。
(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vm=P/f 作匀速直线运动。
v-t图像。
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vm=P/f作匀速直线运动。
v-t图像。
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)动能定理普遍适用,即不仅适用于恒力、直线运动,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。
高中物理之机械能守恒定律知识点与解题方法
高中物理之机械能守恒定律知识点与解题方法重力势能与弹性势能1.重力势能(1)定义:物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。
(2)表达式:Ep=mgh。
(3)矢标性:重力势能是标量,但有正负,其意义表示物体的重力势能比它在参考平面大还是小。
(4)重力势能的特点:①系统性:重力势能是物体和地球所共有的。
②相对性:重力势能的大小与参考平面的选取有关,但重力势能的变化与参考平面的选取无关。
(5)重力做功与重力势能变化的关系:WG=-ΔEp。
2.弹性势能(1)定义:发生弹性形变的物体的各部分之间,由于有弹力的相互作用,而具有的势能。
(2)大小:与形变量及劲度系数有关。
(3)弹力做功与弹性势能变化的关系:弹力做正功,弹性势能减小;弹力做负功,弹性势能增加。
机械能守恒定律1.内容在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以互相转化,而总的机械能保持不变。
2.机械能守恒的条件只有重力或弹力做功。
3.对守恒条件的理解(1)只受重力作用,例如在不考虑空气阻力的情况下的各种抛体运动,物体的机械能守恒。
(2)受其他力,但其他力不做功,只有重力或系统内的弹力做功。
(3)弹力做功伴随着弹性势能的变化,并且弹力做的功等于弹性势能的减少量。
4.机械能守恒的三种表达式(1)E1=E2(E1、E2分别表示系统初、末状态时的总机械能)。
(2)ΔE(k)=-ΔE(p)或ΔE(k增)=ΔE(p减)(表示系统势能的减少量等于系统动能的增加量)。
(3)ΔE(A)=-ΔE(B)或ΔE(A增)=ΔE(B减)(表示系统只有A、B两物体时,A增加的机械能等于B减少的机械能)。
机械能守恒的判断机械能是否守恒的几种判断方法(1)利用机械能的定义判断(直接判断):若物体动能、势能均不变,机械能不变。
若一个物体动能不变、重力势能变化,或重力势能不变、动能变化或动能和重力势能同时增加(减小),其机械能一定变化。
(2)用做功判断:若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功,虽受其他力,但其他力不做功,机械能守恒。
高中物理《机械能守恒定律》专题解析
2) 转化观点:ΔEk +ΔEp = 0(动能与势能间的转化)ꎮ
3) 转移观点:ΔE A +ΔE B = 0( 系统内物体间机械
能的转移) ꎮ
3.机械能守恒的判断方法
1) 定义法:初末动能和势能之和相等ꎮ
2) 做功法:只有重力和系统内的弹力做功ꎮ
3) 能量转换法:系统与外界无能量交换且无机
械能转化ꎮ
è sin α sin β ø
的功 W = F ç
专
题
六
机
械
能
守
恒
定
律
241
方法
以例说法
一水平拉力拉着一物体在水平面上运动的
位移为 x 0 ꎬ图线与横轴所围面积表示拉力所
图像法
功能关
系法
做的功ꎬW =
1
F x
2 0 0
功是能量转化的量度ꎬ变力对物体做的功可以
从对应的能量变化多少来求解ꎬ例如弹簧弹性
B.A 的质量为 2m
C. 弹簧恢复原长瞬间ꎬ细线中的拉
力大小为 2mg
D.A 的最大速度为 g
2m
3k
解析 滑轮两侧细线始终保持竖直ꎬ物块 A、
2mgꎻ对 A 分析ꎬF T = m A gꎬ所以 A 的质量为 2mꎬ
B 正确ꎮ 弹簧恢复原长瞬间ꎬ对 A 分析ꎬm A g -
F T ′ = m A aꎬ对 B 分析ꎬF T ′ - mg = maꎬ联立解得
FT ′ =
4
mgꎬC 错误ꎮ 由释放 A 至 C 恰好离开地
面向上滑动ꎮ 该物体开始滑动时的动能为 E k ꎬ
小物块的质量为 mꎬ从 A 点向左沿水平地面运
向上滑动一段距离后速度减小为零ꎬ此后物体
高中物理机械能知识点总结与典型例题
机械能第一模块:功和功率『夯实基础知识』 (一)功:1、概念:一个物体受到力.的作用,并且在这个力.的方向上发生了一段位移,就说这个力.对物体做了功。
2、做功的两个必要因素: 力和物体在力的方向上的位移3、公式:W =FScosα (α为F 及s 的夹角).功是力的空间积累效应。
4、单位:焦耳(J )5、意义:功是能转化的量度,反映力对空间的积累效果。
6、说明(1)公式只适用于恒力做功 位移是指力的作用点通过位移(2)要分清“谁做功,对谁做功”。
即:哪个力对哪个物体做功。
(3)力和位移都是矢量:可以分解力也可以分解位移。
如:位移:沿力方向分解,及力垂直方向分解。
(4)功是标量,没有方向,但功有正、负值。
其正负表示力在做功过程中所起的作用。
正功表示动力做功(此力对物体的运动有推动作用),负功表示阻力做功. (5)功大小只及F 、s 、α这三个量有关.及物体是否还受其他力、物体运动的速度、加速度等其他因素无关 (二)功的四个基本问题。
涉及到功的概念的基本问题,往往会从如下四个方面提出。
1、做功及否的判断问题:物体受到力的作用,并在力的方向上通过一段位移,我们就说这个力对物体做了功。
由此看来,做功及否的判断,关键看功的两个必要因素,第一是力;第二是力的方向上的位移。
而所谓的“力的方向上的位移”可作如下理解:当位移平行于力,则位移就是力的方向上的位的位移;当位移垂直于力,则位移就不是力的方向上的位移;当位移及力既不垂直又不平行于力,则可对位移进行正交分解,其平行于力的方向上的分位移仍被称为力的方向上的位移。
2、会判断正功、负功或不做功。
判断方法有: (1)用力和位移的夹角θ判断; 当20πθ<≤时F 做正功,当2πθ=时F 不做功,当πθπ≤<2时F 做负功。
(2)用力和速度的夹角θ判断定; (3)用动能变化判断。
3、做功多少的计算问题:(1)按照定义求功。
即:W=Fscosθ。
公式中F是做功的力;S是F所作用的物体发生的位移;而θ则是F及S间的夹角。
高中物理第八章机械能守恒定律知识点总结归纳完整版(带答案)
高中物理第八章机械能守恒定律知识点总结归纳完整版单选题1、如图所示,斜面倾角为θ=37°,物体1放在斜面紧靠挡板处,物体1和斜面间动摩擦因数为μ=0.5,一根很长的不可伸长的柔软轻绳跨过光滑轻质的小定滑轮,绳一端固定在物体1上,另一端固定在物体2上,斜面上方的轻绳与斜面平行。
物体2下端固定一长度为h 的轻绳,轻绳下端拴在小物体3上,物体1、2、3的质量之比为4:1:5,开始时用手托住小物体3,小物体3到地面的高度也为h ,此时各段轻绳刚好拉紧。
已知物体触地后立即停止运动、不再反弹,重力加速度为g =10m/s 2,小物体3从静止突然放手后物体1沿面上滑的最大距离为( )A .3hB .73hC .2hD .43h 答案:D设2的质量为m ,从开始放手到3触地过程中,设触地时3的速度为v 1;则对整体根据功能关系可知 6mgh ﹣(4mg sin θ+4μmg cos θ)h =12(10m )v 12此后3停止,设物体2继续向下运动距离s 后速度减小为零,对1、2应用功能关系可知mgs ﹣(4mg sin θ+4μmg cos θ)s =0−12(5m )v 12解得s =ℎ3则1沿斜面上滑的最大距离为L =h +s =43h故D 正确,ABC 错误。
故选D 。
2、有一种飞机在降落的时候,要打开尾部的减速伞辅助减速,如图所示。
在飞机减速滑行过程中,减速伞对飞机拉力做功的情况是()A.始终做正功B.始终做负功C.先做负功后做正功D.先做正功后做负功答案:B减速伞对飞机的作用力与飞机运动方向相反,对飞机做负功。
故选B。
3、如图,一位质量为m的滑雪运动员从高h的斜坡加速下滑。
如果运动员在下滑过程中受到的阻力F f,斜坡倾角θ,则下列说法正确的是()A.阻力做功为W f=F fℎsinθB.重力做功为W G=mgℎC.阻力做功为W f=F fℎD.人所受外力的总功为零答案:BAC.阻力做功为W f=−F fℎsinθ故AC错误;B.重力做功为W G=mgℎ故B正确;D.人加速下滑,动能增加,则根据动能定理可知,人所受外力的总功不为零,故D错误。
高中物理机械能守恒定律知识点总结
高中物理机械能守恒定律知识点总结(一)一、功1.公式和单位:,其中是F和l的夹角.功的单位是焦耳,符号是J.2.功是标量,但有正负.由,可以看出:(1)当0°≤<90°时,0<≤1,则力对物体做正功,即外界给物体输送能量,力是动力;(2)当=90°时,=0,W=0,则力对物体不做功,即外界和物体间无能量交换.(3)当90°<≤180°时,-1≤<0,则力对物体做负功,即物体向外界输送能量,力是阻力.3、判断一个力是否做功的几种方法(1)根据力和位移的方向的夹角判断,此法常用于恒力功的判断,由于恒力功W=Flcos α,当α=90°,即力和作用点位移方向垂直时,力做的功为零.(2)根据力和瞬时速度方向的夹角判断,此法常用于判断质点做曲线运动时变力的功.当力的方向和瞬时速度方向垂直时,作用点在力的方向上位移是零,力做的功为零.(3)根据质点或系统能量是否变化,彼此是否有能量的转移或转化进行判断.若有能量的变化,或系统内各质点间彼此有能量的转移或转化,则必定有力做功.4、各种力做功的特点(1)重力做功的特点:只跟初末位置的高度差有关,而跟运动的路径无关.(2)弹力做功的特点:对接触面间的弹力,由于弹力的方向与运动方向垂直,弹力对物体不做功;对弹簧的弹力做的功,高中阶段没有给出相关的公式,对它的求解要借助其他途径如动能定理、机械能守恒、功能关系等.(3)摩擦力做功的特点:摩擦力做功跟物体运动的路径有关,它可以做负功,也可以做正功,做正功时起动力作用.如用传送带把货物由低处运送到高处,摩擦力就充当动力.摩擦力的大小不变、方向变化(摩擦力的方向始终和速度方向相反)时,摩擦力做功可以用摩擦力乘以路程来计算,即W=F·l.(1)W总=F合lcosα,α是F合与位移l的夹角;(2)W总=W1+W2+W3+¡为各个分力功的代数和;(3)根据动能定理由物体动能变化量求解:W总=ΔEk.5、变力做功的求解方法(1)用动能定理或功能关系求解.(2)将变力的功转化为恒力的功.①当力的大小不变,而方向始终与运动方向相同或相反时,这类力的功等于力和路程的乘积,如滑动摩擦力、空气阻力做功等;②当力的方向不变,大小随位移做线性变化时,可先求出力对位移的平均值=2F1+F2,再由W=lcosα计算,如弹簧弹力做功;③作出变力F随位移变化的图象,图线与横轴所夹的¡°面积¡±即为变力所做的功;④当变力的功率P一定时,可用W=Pt求功,如机车牵引力做的功.二、功率1.计算式(1)P=tW,P为时间t内的平均功率.(2)P=Fvcosα5.额定功率:机械正常工作时输出的最大功率.一般在机械的铭牌上标明.6.实际功率:机械实际工作时输出的功率.要小于等于额定功率.方式过程恒定功率启动恒定加速度启动过程分析设牵引力为F阶段一:v↑⇒F=v(P↓⇒a=m(F-F阻↓阶段二:F=F阻⇒a=0⇒P=F·vm=F阻·vm阶段一:a=m(F-F阻不变⇒F不变⇒v↑⇒P=F·v↑,直到P=P额=F·vm′阶段二:v↑⇒F=v(P额↓⇒a=m(F-F阻↓阶段三:F=F阻时⇒a=0⇒v达最大值vm=F阻(P额运动规律加速度逐渐减小的变加速直线运动(对应下图的OA段)⇒以vm匀速直线运动(对应下图中的AB段)以加速度a做匀加速直线运动(对应下图中的OA段)⇒匀加速运动能维持的时间t0=a(vm′⇒以vm匀速直线运动,对应下图中的BC段vt图象三、动能1.定义:物体由于运动而具有的能.2.公式:Ek=21mv2.单位:焦耳(J),1J=1N·m =1kg·m2/s2.4.矢标性:动能是标量,只有正值.四、动能定理1.内容:所有外力对物体做的总功等于物体动能的变化量,这个结论叫做动能定理.2.表达式:w=Ek2-Ek1变化的大小由外力的总功来度量.4.适用条件:动能定理既适用于直线运动,也适用于曲线运动;既适用于恒力做功,也适用于变力做功.5.动能定理中涉及的物理量有F、s、m、v、W、Ek等,在处理含有上述物理量的力学问题时,可以考虑使用动能定理.无需注意其中运动状态变化的细节6.应用动能定理解题的一般思路(1)确定研究对象和研究过程.注意,动能定理一般只应用于单个物体,如果是系统,那么系统内的物体间不能有相对运动.(2)对研究对象进行受力分析.(研究对象以外的物体施于研究对象的力都要分析,含重力)(3)写出该过程中合外力做的功,或分别写出各个力做的功(注意功的正负).如果研究过程中物体受力情况有变化,要分别写出该力在各个阶段做的功.(4)写出物体的初、末动能.(5)按照动能定理列式求解.五、机械能1.重力做功的特点:重力做功与路径无关,只与初、末位置的高度差h有关.重力做功的大小WG=mgh,若物体下降,则重力做正功;若物体升高,则重力做负功(或说物体克服重力做功).2.重力势能(1)概念:物体的重力势能等于物体的重力和高度的乘积.(2)表达式:Ep=mgh,(3)重力势能是标量,且有正负.其正、负表示大小.物体在参考平面以下,其重力势能为负,在参考平面以上,其重力势能为正.六、机械能守恒定律1.内容:在只有重力(或弹簧的弹力)做功的情况下,动能和势能发生相互转化,但总量保持不变,这个结论叫做机械能守恒定律.2.机械能守恒的条件:(1)只有重力或系统内弹力做功.(2)受其他外力但其他外力不做功或做功的代数和为零.3.表达式:(1)Ek+Ep=Ek′+Ep′,表示系统初状态机械能的总和与末状态机械能的总和相等.(2)ΔEk=-ΔEp,表示系统(或物体)机械能守恒时,系统减少(或增加)的重力势能等于系统增加(或减少)的动能,在分析重力势能的增加量或减少量时,可不选参考平面.(3)ΔEA增=ΔEB减,表示若系统由A、B两部分组成,则A部分物体机械能的增加量与B部分物体机械能的减少量相等.4.判断机械能是否守恒方法:(1).利用机械能的定义判断(直接判断):若物体在水平面上匀速运动,其动能、势能均不变,机械能不变.若一个物体沿斜面匀速下滑,其动能不变,重力势能减少,其机械能减少.(2).用做功判断:若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功,虽受其他力,但其他力不做功,机械能守恒.(3).用能量转化来判断:若物体系统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.(4).对一些绳子突然绷紧、物体间非弹性碰撞等,除非题目特别说明,否则机械能必定不守恒.七.功能关系1.合外力对物体做功等于物体动能的改变.W合=Ek2-Ek1,即动能定理.2.重力做功对应重力势能的改变.WG=-ΔEp=Ep1-Ep2重力做多少正功,重力势能减少多少;重力做多少负功,重力势能增加多少.3.弹簧弹力做功与弹性势能的改变相对应.WF=-ΔEp=Ep1-Ep2弹力做多少正功,弹性势能减少多少;弹力做多少负功,弹性势能增加多少.4.除重力弹力以外的力的功与物体机械能的增量相对应,即W=ΔE.5.克服滑动摩擦力在相对路程上做的功等于摩擦产生的热量:Q=Wf=f·s相四、能量转化和守恒定律能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变.机械能守恒定律:1、内容: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。
高中物理之机械能守恒定律知识点
高中物理之机械能守恒定律知识点机械能包括动能;重力势能;弹性势能。
在不牵涉到弹力做功的情况下,物体所具有的机械能就是动能和重力势能的和。
机械能守恒的应用分为两种情况:判断一个物体的机械能是否守恒有两种方法:(1)物体在运动过程中只有重力做功,物体的机械能守恒。
(2)物体在运动过程中不受媒质阻力和摩擦阻力,物体的机械能守恒。
四类题型(1)阻力不计的抛体类包括竖直上抛;竖直下抛;斜上抛;斜下抛;平抛,只要物体在运动过程中所受的空气阻力不计。
那么物体在运动过程中就只受重力作用,也只有重力做功,通过重力做功,实现重力势能与机械能之间的等量转换,因此物体的机械能守恒。
(2)固定的光滑斜面类在固定光滑斜面上运动的物体,同时受到重力和支持力的作用,由于支持力和物体运动的方向始终垂直,对运动物体不做功,因此,只有重力做功,物体的机械能守恒。
(3)固定的光滑圆弧类在固定的光滑圆弧上运动的物体,只受到重力和支持力的作用,由于支持力始终沿圆弧的法线方向而和物体运动的速度方向垂直,对运动物体不做功,故只有重力做功,物体的机械能守恒。
(4)悬点固定的摆动类和固定的光滑圆弧类一样,小球在绕固定的悬点摆动时,受到重力和拉力的作用。
由于悬线的拉力自始至终都沿法线方向,和物体运动的速度方向垂直而对运动物体不做功。
因此只有重力做功,物体的机械能守恒。
系统的机械能守恒由两个或两个以上的物体所构成的系统,其机械能是否守恒,要看两个方面(1)系统以外的力是否对系统对做功,系统以外的力对系统做正功,系统的机械能就增加,做负功,系统的机械能就减少。
不做功,系统的机械能就不变。
(2)系统间的相互作用力做功,不能使其它形式的能参与和机械能的转换。
系统内物体的重力所做的功不会改变系统的机械能系统间的相互作用力分为三类①刚体产生的弹力:比如轻绳的弹力,斜面的弹力,轻杆产生的弹力等。
②弹簧产生的弹力:系统中包括有弹簧,弹簧的弹力在整个过程中做功,弹性势能参与机械能的转换。
高中物理第八章机械能守恒定律知识汇总大全(带答案)
高中物理第八章机械能守恒定律知识汇总大全单选题1、如图,一个质量为m的小滑块在高度为h的斜面顶端由静止释放;滑块与斜面间动摩擦因数恒定,以水平地面为零势能面。
则滑块滑至斜面底端时的动能E k随斜面倾角θ变化的关系图像可能正确的是()A.B.C.D.答案:A由题知小滑块在高度为h的斜面顶端由静止释放,则对于小滑块下滑的过程应用动能定理可得=E k(tanθ≥μ)mgℎ−μmgℎtanθ时,E k=mgh;随着θ减小,tanθ逐渐减小,物块滑到斜面底端的动能逐渐减小,当重力沿斜面方故当θ=π2向的分力小于等于最大静摩擦力时,有mg sinθ≤μmg cosθ解得μ≥ tanθ此后继续减小θ,物块都不再下滑,则此后小滑块的动能一直为零。
故选A。
2、如图所示,一物体放在粗糙的水平面上,在力F的作用下向右匀速运动,下列说法正确的是()A.如果力F的方向不确定,则物体的重力和力F的合力方向也无法确定B.力F的方向水平时,力F对应的值最小C.力F的方向斜向上并且与支持力和摩擦力的合力方向垂直时,力F对应的值最小D.当力F对应的值最小时,力F的功率也最小答案:CA.物体的受力分析如右图所示物体的重力和力F的合力与物体的支持力和摩擦力的合力等大反向,又因为Fμ=μF N物体的支持力和摩擦力的合力方向确定,则物体的重力和力F的合力方向确定,故A错误;BC.当F的方向斜向上并且与支持力和摩擦力的合力方向垂直时,F对应的值最小,故B错误,C正确;D.因速度水平,F的功率等于F的水平分力和速度的乘积,可知当θ越大,功率越小,故D错误。
故选C。
3、如图所示,质量分别为m和2m的小物块Р和Q,用轻质弹簧连接后放在水平地面上,Р通过一根水平轻绳连接到墙上。
P的下表面光滑,Q与地面间的动摩擦因数为μ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
用水平拉力将Q向右缓慢拉开一段距离,撤去拉力后,Q恰好能保持静止。
弹簧形变始终在弹性限度内,弹簧的劲度系数为k,重力加速度大小为g。
高中物理必修二机械能守恒定律知识点复习
分析:当汽车起动后做匀加速直线运动时,发动机牵引力F为恒力, 随着运动速度v的增大,汽车发动机的即时功率P=F·v正比增大,直
到增大到额定功率 P额为止.此后,汽车速度 继续增大,发动机牵引 力F
就要减小(以保持汽车在额定功率下运行),因此汽车将做加速度 越来越小的加速运动,直到发动机牵引力F减小到与汽车运动阻力 f 相等时, 汽车加速度降到零,运 动速度达到最大值 v max.此后,汽车就在额定 功
(四)动能定理
1、内容 外力对物体所做功的代数和等于物体动能的增量, 也可表述为:合外力对物体所做的功等于物体动能的增 量. 2、表达式
Σ W = △E k = E k2 - E k1 1 1 2 = mv 2 mv 1 2 2 2
(五)势能:由相互作用的物体的相对位置或由物体内部各部 分之间的相对位置所决定的能,叫做势能. 1、重力势能 地球上的物体均受到重力的作用,物体具有的与它 的高度有关的能,叫重力势能.重力势能是物体与地球 所共有的. E p = mgh (1)定义式; 式中h物体离零势面的高度,零势面以上h为正,以 下为负.可见,物体所具有的重力势能与零势面的选选 择有关,在计算重力势能时须首先确定零势能面.一般 取地面或初末位置为零势能参考面.物体在零势面之上 重力势能为正;物体在零势面之下重力势能为负. (2)重力势能的变化
3、正功和负功 功是标量,但也有正,负之分.功的正负仅表 示力在物体运动过程中,是起动力还是起阻力的作 用.功的正,负取决于力 F 与位移 x 的夹角α.从功的 公式可知: 当 0≤α< 90°时, W 为正,表示力 F 对物体做 正功,这时的力是动力. 当 a=90°时, W=0 ,表示力对物体不做功,这 时的力既不是动力,也不是阻力. 当 90°<α≤180°时, W 为负,表示力 F 对物 体做负功,这时的力是阻力.
高中物理必修二第八章机械能守恒定律总结(重点)超详细(带答案)
高中物理必修二第八章机械能守恒定律总结(重点)超详细单选题1、如图甲所示,质量0.5kg的小物块从右侧滑上匀速转动的足够长的水平传送带,其位移与时间的变化关系如图乙所示。
图线的0~3s段为抛物线,3~4.5s段为直线,(t1=3s时x1=3m)(t2=4.5s时x2=0)下列说法正确的是()A.传送带沿逆时针方向转动B.传送带速度大小为 1m/sC.物块刚滑上传送带时的速度大小为 2m/sD.0~4.5s内摩擦力对物块所做的功为-3J答案:DAB.根据位移时间图象的斜率表示速度,可知:前2s物体向左匀减速运动,第3s内向右匀加速运动。
3-4.5s 内x-t图象为一次函数,说明小物块已与传送带保持相对静止,即与传送带一起向右匀速运动,因此传送带沿顺时针方向转动,且速度为v=ΔxΔt=34.5−3m/s=2m/s故AB错误;C.由图象可知,在第3s内小物块向右做初速度为零的匀加速运动,则x=12at2其中x=1mt=1s解得a=2m/s2根据牛顿第二定律μmg=ma解得μ=0.2在0-2s内,对物块有v t2−v02=−2ax 解得物块的初速度为v0=4m/s故C错误;D.对物块在0~4.5s内,根据动能定理W f=12mv2−12mv02解得摩擦力对物块所做的功为W f=−3J故D正确。
故选D。
2、如图所示,工厂利用足够长的皮带传输机把货物从地面运送到高出水平地面的C平台上,C平台离地面的高度一定。
运输机的皮带以一定的速度v顺时针转动且不打滑。
将货物轻轻地放在A处,货物随皮带到达平台。
货物在皮带上相对滑动时,会留下一定长度的痕迹。
已知所有货物与皮带间的动摩擦因数为μ。
满足tanθ<μ,可以认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则()A.传送带对货物做的功等于物体动能的增加量B.传送带对货物做的功等于货物对传送带做的功C.因传送物体,电动机需多做的功等于货物机械能的增加量D.货物质量m越大,皮带上摩擦产生的热越多答案:DA.物体放在皮带上先做匀加速运动,当速度达到皮带的速度时做匀速运动,传送带对货物做的功等于物体动能的增加量与重力势能的增加量的和。
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功和能全章复习【教学结构】功是力的空间积累效果。
有力做功,一定有能的转化或转移;功是能的转化或转移的量度。
弄清一个物理过程中能量的变化情况,才能更深刻地理解这个过程,从而做出正确的判断。
学习“功和能”,重点掌握以下知识点:1.理解功的概念,掌握功的计算方法。
做功总伴随能的转化或转移,功是能量转化或转移的量度。
计算恒力的功时用W=Fscosα,其中α是力F与位移S 的夹角,它可以理解为位移方向的分力与位移的乘积或力的方向的分位移与力的乘积。
在计算或定性判断做功情况时,一定要明确是哪个力的功。
2.会判断正功、负功或不做功。
判断方法有:(1)用力和位移的夹角α判断当0≤α<90°,力做正功当α=90°时,力做功为零当90°<α≤180°,力做负功(2)用力和速度的夹角θ判断定当0≤θ<90°,力做正功当θ=90°时,力不做功当90°<θ≤180°时,力做负功(3)用动能变化判断当某物体的动能增大时,外力做正功当某物体的动能不变时,外力不做功当某物体的动能减小时,外力做负功3.了解常见力做功的特点重力做功和路径无关,只与物体始末位置的高度差h有关:W=mg h,当末位置高于初位置时,W>0,即重力做正功;反之则重力做负功。
滑动摩擦力做功与路径有关。
当某物体在一固定平面上运动时,滑动摩擦力做功的绝对值等于摩擦力与路程的乘积。
在弹性范围内,弹簧做功与始末状态弹簧的形变量有关系。
4.理解力和功率的关系。
某力做功的瞬时功率P与该瞬时力的大小F,速度υ及它们的夹角α有关:P=Fυcosα。
应用此式时注意两点:一是明确F指的哪个力;二是明确α是力与速度的夹角。
当我们用P=Fυ分析汽车或汽船(此时cosα=1)的运动时,要注意条件。
如果汽车启动时可以看作匀加速直线运动,阻力可看作大小不变的力,则汽车的牵引力F的大小不变,由P=Fυ可知发动机的功率是逐渐增大的。
但是当功率达到额定功率时不再增大,由P=Fυ可知牵引力F将逐渐减小,即汽车启动时做匀加速运动的时间是有限度的。
在发动机功率不变的条件下,汽车加速运动的加速度将不断减小。
5.掌握动能和动能定理动能E K=12mυ2是物体运动的状态量,功是与物理过程有关的过程量。
动能定理是:在某一物理过程中,外力对某物体做功等于该物体末态动能与初态动能之差,即动能增量,用数学表示为 W=Ek2-Ek1。
动能定理表达了过程量功与状态量动能之间的关系。
在应用动能定理分析一个具体过程时,要做到三个“明确”,即明确研究对象(研究哪个物体的运动情况),明确研究过程(从初状态到末状态)及明确各个力做功的情况。
6.理解势能势能与相互作用的物体之间的相对位置有关,是系统的状态量。
例如重力势能与物体相对地面的高度有关,弹性势能与物体的形变有关。
势能的大小与参考点(此处势能为零)的选取有关,但势能的变化与参考点无关。
重力势能的变化与重力做功的关系是W G=E p1-E p2=mgh1-mgh2;弹性势能的变化与弹簧做功有类似的关系。
要区分重力做功W G=mgh中的“h”和重力势能E p=mgh中的“h”,前者是始末位置的高度差,后者是物体相对参考面的高度。
7.掌握机械能一个物体系统动能和势能的总和,叫它的机械能。
我们研究一个物体A,地球和一个轻弹簧组成的系统,其中A和弹簧,地球以某种方式相连。
在A的某个运动过程中,可能有重力做功W重、弹簧..做功W弹,还可能有摩擦力、推力、拉力等其他外力做功W其他;在初态的物体A的动能为12mυ12,系统的重力势能为mgh1,弹性势能为E p1,末态A的动能为12mυ22,系统的重力势能为mgh2,弹性势能为E p2。
由动能定理可以得出:W=12mυ22-12mυ12或W重+W弹+W其他=12mυ22-12mυ12 (1)而W重=mgh1-mgh2,W弹=E p1-E p2 (2) 由(1)(2)可得W其他=(12mυ22+mgh2+E p2)-(12mυ12+mgh1+E p1)=E2-E1(3)上式中E1=12mυ12+mgh1+E p1为系统初态机械能,E2=12mυ22+mgh2+E p2为系统末态机械能。
从上式可以看出,在一个物理过程中,如果只有系统内部的重力和弹簧..做功,则系统的机械能变化为零,即机械能守恒。
机械能守恒定律是力学中的重点定律,它的另一种表述是:如果没有介质阻力做功,只发生动能和势能的相互转化,则机械能保持不变。
应用机械能守恒定律分析问题时,要(1)注意所研究的过程是否符合机械能守恒的条件;(2)明确研究系统;(3)明确研究过程。
从(3)式还可以看出,除系统内部的重力、弹力以外,其他外力的功W其他决定了机械能的变化情况,当W其他>0时,E2>E1,机械能增大,当W其他<0时,E2<E1,机械能减小。
例如钢丝绳吊一重物减速上升,把重物、地球看作一个系统,钢丝绳的拉力作正功,系统的机械能是增大的。
8.理解“摩擦生热”设质量为m2的板在光滑水平面上以速度υ2运动,质量为m1的物块以速度υ1在板上同向运动,且υ1>υ2,它们之间相互作用的滑动摩擦力大小为f,经过一段时间,物块的位移为s1,板的位移s2,此时两物体的速度变为υ′1和υ′2由动能定理得-fs1=12m1υ′12-12m1υ12(1)fs 2=12m 2υ′22-12m 2υ22 (2) 在这个过程中,通过滑动摩擦力做功,机械能不断转化为内能,即不断“生热”,由能量守恒定律及(1)(2)式可得Q =(12m 1υ12+12m 2υ22)-(12m 1υ′12-12m 2υ′22)=f (s 1-s 2) (3) 由此可见,在两物体相互摩擦的过程中,损失的机械能(“生热”)等于摩擦力与相对路程的乘积。
【解题要点】例1 物体A 从斜面体B 的顶端滑到底端,则 ( )A .若B 不动, 支持力对A 不做功B.若B 向左平移, 支持力对A 做正功 C .若B 向右平移, 支持力对A 做负功D.无论B 动不动, 支持力对A 都不做功分析和解答 某力做功的情况由力和位移的夹角α决定。
当B 不动时,位移平行斜面,而支持力总与斜面垂直,因此A 正确。
当斜面体B 向左平移时,位移与支持力的夹角为锐角,因此B 正确;当B 向右平移时,力与位称的夹角为钝角,如右图所示,因此C 正确。
D 错误。
点评 根据物理情景,画出相应的几何关系图,由图来判断力与位移的关系,是一种比较可靠的方法。
例2 手握细绳的一端,绳的另一端系一沙包,上下移动绳端沙包在竖直平面内绕手做圆周运动。
当沙包自下向上运动时,手向上移动;当沙包由上向下移动时,手向下移动。
沙包顺时针方向运动。
不计空气阻力。
关于绳的拉力做功的情况,下列叙述中正确的是( )A .在N 处,拉力做正功B.在M 处,拉力做正功C .在P 处,拉力不做功D.在Q 处,拉力不做功M N分析和解答 沙包绕手做圆周运动,而手在上下移动,因此以地面为参照物,沙包的运动轨迹是竖直方向略长,水平方向略短的闭合曲线。
拉力的方向总是沿绳的方向 。
沙包 Q P 的速度总在轨迹的切线方向。
由题意可知,在M 、N 、P 、Q 四点,拉力与速度的夹角都是锐角,拉力做正功。
因此A 、B 正确。
例 3 列车在恒定功率机车的牵引下,从车站出发行驶5分钟,速度达到20m /s ,那么在这段时间内,列车行驶的路程( )A .一定小于3km B.一定等于3kmC .一定大于3km D.不能确定分析和解答 列车在恒功率下行驶,牵引力随速度的增大而减小,因此列车做初速度为零的加速度不断减小的加速运动,其速度图象如右 图中的①所示。
再画出直线②作为参考,它代表匀加速直线运动。
对比两条图线可知,如果列车做匀加速直线运动,在5min 内速度由0增加到20m /s ,它的路程是,在相同时间内,恒功率时的运动比匀加速运动的路程长。
因此C 选项是正确的。
点评 解此题有两点值得注意,一是分析对比的方法在定性分析物理问题时很有用。
例4 额定功率为80km ,质量为2.0t 的汽车,在平直公路上行驶。
在汽车的速度υ≤10m /s 时,汽车受到的阻力保持不变,当υ>10m /s 时,阻力与速度成正比f =k υ=200υ(N )。
问:(1)汽车的最大行驶速度多大?(2)如果汽车的速度为10m /s 时,发动机的功率为额定功率,此时的加速度为多大?(3)如果速度达到10m /s 以前,汽车做匀加速直线运动,达到10m /s 后保持发动机功率为额定功率,那么汽车做匀加速运动的时间多长?分析和解答 (1)汽车以最大速度行驶时,发动机功率一定是额定功率,而且此时汽车的运动一定是匀速直线运动。
设最大速度为υm ,汽车牵引力F =P 额/υ,阻力f =k υm ,匀速运动时有F =f 或p m 额υ=k υm 所以υm =p k 额=20m /s(2)加速度由牛顿第二定律求出a =F f m-① υ=10m /s 时的牵引力和阻力分别是: F =p 额υ② f =k υ③ 由①②③式得出a =p k m 额υυ-=3m /s 2(3)在速度达到10m /s 以前,阻力保持不变,匀加速直线 运动就意味着牵引力不变而功率增大,而功率的最大值应是额定功率,因此匀加速直线运动的时间有一限度t 0。
由前述分析可知,=10m /s 时,a =3m /s 2,此为匀加速直线运动的末速度和加速度,因此t 0=υa=3.3(s )点评 汽车运动的不同阶段有不同的运动规律,“匀加速直线运动”、“功率为额定功率”、“最大速度”是不同阶段的运动情况。
应在弄清运动情况的基础,运用物理公式。
例4 总质量为M 的列车在平直轨道上匀速前进,途中一节质量为m 的车厢脱钩,当司机发现脱钩并关闭发动机时,列车已前进了l 。
若列车前进时受到的阻力与重力成正比,求列车的两部分都停止时相距多远?分析和解答 先分析物理情景:车厢脱钩后在阻力作用下作匀减速直线运动;由于车厢脱钩前而列车的阻力减小,在关闭发动机以前,列车做匀加速直线运动,关闭发动机之后做匀减速直线运动。
讨论物体在不同力的作用下的运动距离问题,可以用动能定理。
设阻力与重力的比值μ,机车牵引力为F,当整个列车匀速运动时,F=μMg①脱钩车厢的阻力为μmg,脱钩后运动的位移为S m,由动能定理有mυ02②-μmgS m=0-12式中υ0为列车匀速运动时的速度。
设脱钩后前部分列车的总位移为S M-m,由动能定理有(M-m)υ02③Fl-μ(M-m)g S M-m=0-12由①②③式可得④S M-m-S m=Ml-M m两部分列车之间的距离△S为△S=S M-m-S m=Ml-M m点评此题也可以用牛顿运动定律求解,比较而言,用动能定理比较简单。