动能定理机械能守恒定律单个物体
高考物理知识点总结机械能守恒定律与动能定理的区别
机械能守恒定律1.由物体间的相互作用和物体间的相对位置确定的能叫做势能.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,明显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状况下,都是以地面为零势面的.但应特殊留意的是,当物体的位置变更时,其重力势能的变更量与零势面如何选取无关.在实际问题中我们更会关切的是重力势能的变更量.(3)弹性势能,发生弹性形变的物体而具有的势能.中学阶段不要求详细利用公式计算弹性势能,但往往要依据功能关系利用其他形式能量的变更来求得弹性势能的变更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削减量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初特殊应留意: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更.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)做功的状况下,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,系统和外界没有发朝气械能的传递,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.建立方程时必需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削减量.(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的机械能的削减量,三、推断机械能是否守恒首先应特殊提示留意的是,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削减.(1)用做功来推断:分析物体或物体受力状况(包括内力和外力),明确各力做功的状况,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殊说明,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,但系统的机械能不肯定守恒.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。
区分动能定理、功能关系、机械能守恒、能量守恒及解题时如何选用(含典例分析)
区分动能定理、功能关系、机械能守恒、能量守恒及解题时选用技巧(含典例分析)一、动能定理物体所受合外力做的功等于物体动能的变化量,即使用动能定理时应注意以下2个方面的问题:(1)由于作用在物体上的诸多力往往不是同时同步作用,而是存在先后顺序,因此求合外力做的功W 合一般采取先分别求出单个力受力然后代数和相加即可,即:比如一个物体收到了三个F 1、F 2、F 3三个力的作用,三个力所做的功分别为“+10J ”、“-5J ”、“-7J ”,这样以来三个力所做的总功W 合=10+(-5)+(-7)=-2J 。
(2)动能的变化量(或称动能的增量)因此在使用动能定理之前首先要明确对哪一段过程使用,这样才能确定谁是初始,谁是末尾,下面举例说明:图1例1:如图1所示,AB 为粗糙的水平地面,AB 段的长度为L ,右侧为光滑的竖直半圆弧BC 与水平地面在B 点相切,圆弧的半径为R ,一个质量为m 的小物块放置在A 点,初速度为V 0水平向右,物块受到水平向右恒力F 的作用,但水平恒力F 在物块向右运动L 1距离时撤去(L 1<L ),物块恰好通过C 点,重力加速度为g。
求:小物块与地面之间的动摩擦因数u。
思路梳理:物块恰好通过C点,意味着小物块在C点时对轨道无压力,物块的重力恰好提供物块转弯所需的向心力,可据此求出物块在C点的速度V c,剩下的问题就变成了到底选哪一段过程使用动能定理进行解题的问题,大多数同学习惯一段一段分析,即先分析A至B段,再分析B至C段,也有同学指出可以直接分析A至C全过程即可,到底哪种比较简单,这其实要看题目有没有在B点设定问题,下面详细解答:解法一:对A至B过程运用动能定理,设小物块在B点的速度为V B再对B至C过程运用动能定理,设小物体在C点的速度为V C小物块恰好通过C点,则联立(1)(2)(3)式即可求出u。
解法二:对A至C过程运用动能定理,设小物块在C点的速度为V C小物块恰好通过C点,则联立(1)(2)式即可求出u。
高一物理机械能和机械能守恒定律通用版知识精讲
高一物理机械能和机械能守恒定律通用版【本讲主要内容】机械能和机械能守恒定律动能、重力势能、弹性势能和机械能守恒定律的应用【知识掌握】【知识点精析】1. 重力做功的特点:重力做功与移动路径无关,只跟物体的起点位置和终点位置有关。
W G=mgh。
2. 重力势能:(1)重力势能的概念:受重力作用的物体具有与它的高度有关的能称为重力势能。
表达式为。
E m ghp注意:①重力势能是物体与地球所组成的系统所共有的能量。
②数值E p=mgh与参考面的选择有关,式中的h是物体重心到参考面的高度。
③势能的正、负号用来表示大小。
(2)重力做功与重力势能的关系:重力做正功,重力势能减少;克服重力做功,重力势能增大。
即:W G=-△E p3. 弹性势能的概念:物体由于弹性形变而具有的与它的形变量有关的势能称为弹性势能。
4. 机械能守恒定律:(1)机械能(E)的概念:动能、弹性势能和重力势能统称机械能。
即E=E k+E p。
(2)机械能守恒定律内容:在只有系统内重力和弹力做功的情形下,物体动能和势能发生相互转化,但机械能总量保持不变。
(3)机械能守恒条件的表达式:mgh2+1/2mv22=22 11mvmgh ,即E P2+E K2= E P1+E K1,表示末状态的机械能等于初状态的机械能。
(4)系统机械能守恒的三种表示方式:①E1总=E2总(意义:前后状态系统总的机械能守恒)②△E p减=△E k增(系统减少的重力势能等于系统增加的动能)③△E A减=△E B增(A物体减少的机械能等于B物体增加的机械能)注意:解题时究竟选择哪一种表达形式,应灵活选取,需注意的是:选①时,必须规定零势能面,其他两式,没必要选取,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:只有重力和系统内的弹力做功,其他力不做功(或合力做功为0),机械能总量保持不变。
(2)用能量转换来判断:只是系统内动能和势能相互转化,无其他形式能量之间(如热能)转化。
机械能守恒定律-典型例题的解题技巧
一、单个物体的机械能守恒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。
所涉及到的题型有四类:(1)阻力不计的抛体类。
(2)固定的光滑斜面类。
(3)固定的光滑圆弧类。
(4)悬点固定的摆动类。
(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。
例:在高为h 的空中以初速度v 0抛也一物体,不计空气阻力,求物体落地时的速度大小?分析:物体在运动过程中只受重力,也只有重力做功,因此物体的机械能守恒,选水平地面为零势面,则物体抛出时和着地时的机械能相等2202121t mv mv mgh =+ 得:gh v v t 220+= (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。
例,以初速度v 0 冲上倾角为θ光滑斜面,求物体在斜面上运动的距离是多少?分析:物体在运动过程中受到重力和支持力的作用,但只有重力做功,因此物体的机械能守恒,选水平地面为零势面,则物体开始上滑时和到达最高时的机械能相等θsin 2120⋅==mgs mgh mv 得:θsin 220g v s = (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。
例:固定的光滑圆弧竖直放置,半径为R ,一体积不计的金属球在圆弧的最低点至少具有多大的速度才能作一个完整的圆周运动?分析:物体在运动过程中受到重力和圆弧的压力,但只有重力做功,因此物体的机械能守恒,选物体运动的最低点为重力势能的零势面,则物体在最低和最高点时的机械能相等22021221t mv R mg mv += 要想使物体做一个完整的圆周运动,物体到达最高点时必须具有的最小速度为:Rg v t = 所以 gR v 50=(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。
动能定理,机械能守恒定律,能量守恒定律,动量定理,动量守恒定理的内容,表达式,适用条件。
动能定理,机械能守恒定律,能量守恒定律,动量定理,动量守恒定理的内容,表达式,适用条件。
动能定理指的是物体受到力的加速,物体的动能就会增加,其表达
式为:
µv2 =W,其中µ为物体的质量,v为物体的速度,W为物体受力的势能。
只要施加力,物体的动能就会改变,当物体处于静止状态时,动
能为零。
机械能守恒定律认为物体的机械能是不变的,总的机械能等于其动能
与势能的总和,表达式为:K0+U0=K+U,其中K0是物体的初始动能,U0为物体初始势能,K是物体的最终动能,U为物体的最终势能,表
示物体的动能和势能之和均不变、守恒。
能量守恒定律认为,物质运动时,能量不会被创建或消失,也就是说
能量是守恒的,它们只能以同样的形式互相转变,表达式为:Ε=Ε0,
其中Ε表示物体最终的能量,Ε0代表物体的初始能量,Ε等于Ε0,表
示能量守恒。
动量定理指的是物体受到力时,其动量就会改变,表达式为:p = mv,其中p为物体的冲量,m为物体的质量,v是物体的速度,物体的冲量
与其质量和速度成正比。
动量守恒定律认为物体的总冲量是守恒的,不会改变,表达式为:
∆p=0,虽然物体加力后,它的总冲量会改变,但是这个变化是可以由
其他物体抵消的,总的冲量是守恒的。
所有这些定律和定理都适用于物体受到力而加速或减速运动时,其运动规律是相同的,即动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律、动量定理和动量守恒定理的适用。
只要物体的势能发生变化,就可以使用这些定律和定理来描述物体的运动特性。
动能定理与机械能守恒定律
动能定理与机械能守恒定律动能定理和机械能守恒定律是物理学中两个基本的能量守恒原理。
它们在描述和解释物体运动过程中能量变化的规律方面起着重要作用,并在实际应用中具有广泛的应用。
本文将对这两个定律进行详细介绍和分析。
一、动能定理动能定理是描述物体运动中动能变化规律的定律。
它指出,当物体受到外力作用时,物体的动能会发生变化。
动能定理可以用一个简洁的数学表达式来表示:物体的净动能变化等于作用在物体上的合外力所做的功。
假设物体的质量为m,初速度为v₁,末速度为v₂。
根据动能定理,物体的动能变化ΔE_k等于合外力所做的功W:ΔE_k = W = F·d·cosθ其中,F为合外力的大小,d为物体移动的距离,θ为合外力与物体运动方向之间的夹角。
由此可以看出,动能定理将力、距离和角度等因素统一起来,明确了外力对物体运动所做的功与物体动能的关系。
在实际应用中,动能定理常常用于解析和计算物体的运动过程中的动能变化。
二、机械能守恒定律机械能守恒定律是描述物体在力学系统中机械能守恒现象的定律。
它指出,在一个封闭的力学系统中,物体的机械能总量保持不变,即机械能守恒。
机械能是由物体的动能和势能两部分组成的。
动能是由物体的运动状态引起的能量,势能是由物体所处位置的属性引起的能量。
根据机械能守恒定律,物体的机械能E_m在系统内各个位置的变化可以表示为:ΔE_m = ΔE_k + ΔE_p = 0其中,ΔE_k表示物体动能的变化,ΔE_p表示物体势能的变化。
当系统中没有外力做功或无能量转化时,物体的机械能保持不变。
机械能守恒定律在描述物体运动中能量转化和能量守恒方面起着重要作用。
例如,当物体在重力场中运动时,重力势能和动能之间发生转化,但总的机械能保持不变。
这一定律在实际应用中广泛应用于机械工程、能源利用等领域。
总结:动能定理和机械能守恒定律是物理学中两个重要的能量守恒原理。
动能定理描述了外力对物体动能变化的影响规律,机械能守恒定律描述了力学系统中机械能总量守恒的现象。
动能定理和机械能守恒定律的综合应用
(1)小球在A点时的速度大小; 答案 2gh
小球在 A 点时,根据牛顿第二定律得 mg=mv2Ah2 解得 vA= 2gh
12345
(2)小球从C点抛出时的速度大小; 答案 3 2gh
12345
小球恰好水平进入圆轨道内侧运动,小球经过B点时 对轨道的压力9mg,由牛顿第三定律可得,小球经 过B点时圆轨道对小球的支持力为9mg, 根据牛顿第二定律可得 9mg-mg=mv2Bh2 解得 vB=4 gh,从 C 点到 B 点根据机械能守恒定律得12mvC2=12mvB2 +mgh,解得 vC=3 2gh;
12345
(3)要使赛车能通过圆轨道最高点D后沿轨道回到水平赛道EG,轨道半径 R需要满足什么条件? 答案 0<R≤2456 m
12345
当赛车恰好通过最高点 D 时,设轨道半径为 R0,有:mg=mvRD02 从 C 到 D,由动能定理可知:-mgR0(1+cos 37°)=12mvD2-12mvC2,解 得 R0=2456 m 所以轨道半径 0<R≤4265 m.
二、动能定理和机械能守恒定律的综合应用
动能定理和机械能守恒定律,都可以用来求能量或速度,但侧重不同, 动能定理解决物体运动,尤其计算对该物体的做功时较简单,机械能守 恒定律解决系统问题往往较简单,两者的灵活选择可以简化运算过程.
例1 如图,足够长的光滑斜面倾角为30°,质量相等的甲、乙两物块通过 轻绳连接放置在光滑轻质定滑轮两侧,并用手托住甲物块.使两物块都静 止,移开手后,甲物块竖直下落,当甲物块下降0.8 m时,求乙物块的速 度大小(此时甲未落地,g=10 m/s2).请用机械能守恒定律和动能定理分 别求解,并比较解题的难易程度. 答案:2 m/s
(3)小球通过BC后压缩弹簧,压缩弹簧过程中弹簧弹
考向11 动能定理 机械能-备战2023年高考物理一轮复习考点微专题(全国通用)(解析版)
考向11动能定理机械能【重点知识点目录】1.对动能、动能定理的理解及动能定理的应用2.动能定理的图像问题3.机械能守恒的理解与判断4.单个物体、多个物体的机械能1.(2022•甲卷)北京2022年冬奥会首钢滑雪大跳台局部示意图如图所示。
运动员从a处由静止自由滑下,到b处起跳,c点为a、b之间的最低点,a、c两处的高度差为h。
要求运动员经过c点时对滑雪板的压力不大于自身所受重力的k倍,运动过程中将运动员视为质点并忽略所有阻力,则c点处这一段圆弧雪道的半径不应小于()A.B.C.D.【答案】D。
【解析】解:从a到c根据动能定理有:mgh=在c点根据牛顿第二定律有:kmg﹣mg=联立解得:R=故ABC错误,D正确;2.(2022•浙江)物流公司通过滑轨把货物直接装运到卡车中,如图所示,倾斜滑轨与水平面成24°角,长度l1=4m,水平滑轨长度可调,两滑轨间平滑连接。
若货物从倾斜滑轨顶端由静止开始下滑,其与滑轨间的动摩擦因数均为μ=,货物可视为质点(取cos24°=0.9,sin24°=0.4)。
(1)求货物在倾斜滑轨上滑行时加速度a1的大小;(2)求货物在倾斜滑轨末端时速度v的大小;(3)若货物滑离水平滑轨末端时的速度不超过2m/s,求水平滑轨的最短长度l2。
【答案】(1)货物在倾斜滑轨上滑行时加速度a1的大小为2m/s2;(2)货物在倾斜滑轨末端时速度v的大小为4m/s;(3)若货物滑离水平滑轨末端时的速度不超过2m/s,则水平滑轨的最短长度为2.7m。
【解析】解:(1)倾斜滑轨与水平面成θ=24°角,对货物根据牛顿第二定律可得:mgsinθ﹣μmgcosθ=ma1代入数据解得:a1=2m/s2;(2)根据速度—位移关系可得:v2=2a1l1代入数据解得:v=4m/s;(3)货物在水平轨道上运动时,根据动能定理可得:﹣μmgl2=﹣,其中v′=2m/s代入数据解得:l2=2.7m。
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。
(机械能守恒定律、能量守恒定律、动能定理的区别)
-μmgL-mgR=-E,
解得 CD 圆弧半径至少为 R=3mEg.
答案
2E (1)3mgL
E (2)3mg
解析 (1)设小车在轨道 CD 上加速的距离为 s,由动能定理得
Fs-μMgs2=12Mv2①
设小车在轨道 CD 上做加速运动时的加速度为 a,由牛顿运动定律得
F-μMg=Ma②
7
s=12at2③ 联立①②③式,代入数据得 t=1 s.④ (2)设小车在轨道 CD 上做加速运动的末速度为 v′,撤去力 F 后小车做减速运动时的加速度为 a′, 减速时间为 t′,由牛顿运动定律得 v′=at⑤ -μMg=Ma′⑥ v=v′+a′t′⑦ 设滑块的质量为 m,运动到 A 点的速度为 vA,由动能定理得 mgR=12mvA2 ⑧ 设滑块由 A 点运动到 B 点的时间为 t1,由运动学公式得 s1=vAt1⑨ 设滑块做平抛运动的时间为 t1′,则 t1′=t+t′-t1⑩ 由平抛规律得 h=12gt1t2⑪ 联立②④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪式,代入数据得 h=0.8 m.
A.mgLcos θ
B.FLsin θ
C.mgL(1-cos θ)
D.FL(1-cos θ)
图 5-2-9 图 5-2-10 4.如图 5-2-10 所示,质量为 M 的木块放在光滑的水平面上,质量为 m 的子弹以速度 v0 沿水平 方向射中木块,并最终留在木块中与木块一起以速度 v 运动.已知当子弹相对木块静止时,木块前 进距离 L,子弹进入木块的深度为 s,若木块对子弹的阻力 F 视为恒定,则下列关系式中正确的是 A.FL=12Mv2 B.-Fs=12mv2-12mv20 C.-F(L+s)=12mv2-12mv20 D.F(L+s)=12Mv2 5.一质量为 m 的物体在水平恒力 F 的作用下沿水平面运动,在 t0 时刻撤去力 F, 其 v-t 图象如图 5-2-11 所示.已知物体与水平面间的动摩擦因数为 μ,则下列关于力 F 的大小和 力 F 做的功 W 的大小关系式,正确的是
机械能守恒定律基本知识点总结
机械能守恒定律基本知识点总结————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:23 / 7一、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 θ4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”。
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=W 1+W 2+…+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 =Fl cos 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。
例1. (09年上海卷)46.与普通自行车相比,电动自行车骑行更省力。
下表为某一品牌电动自行车的部分技术参数。
在额定输出功率不变的情况下,质量为60Kg 的人骑着此自行车沿平直公路行驶,所受阻力恒为车和人总重的0.04倍。
当此电动车达到最大速度时,牵引力为 N,当车速为2s/m 时,其加速度为 m/s 2(g=10m m/s 2)规格后轮驱动直流永磁铁电机 车型14电动自行车 额定输出功率 200W 整车质量40Kg 额定电压 48V 最大载重 120 Kg 额定电流 4.5A例2. (09年广东理科基础)9.物体在合外力作用下做直线运动的v 一t 图象如图所示。
下列表述正确的是A .在0—1s 内,合外力做正功B .在0—2s 内,合外力总是做负功C .在1—2s 内,合外力不做功D .在0—3s 内,合外力总是做正功二、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。
动能定理和机械能守恒
动能定理和机械能守恒在物理学中,动能定理和机械能守恒是两个重要的概念。
它们都与物体的运动和能量有关,但又从不同角度进行了阐述,下面我们将一一介绍。
动能定理动能定理是指物体的动能与其所受的外力之间的关系。
根据动能定理,一个物体的动能等于它所受的外力对其所做的功。
简单来说,动能定理可以用以下公式表示:物体的动能 = 外力对物体所做的功动能定理说明了一个基本原理:物体的运动能量与其所受的外力有关。
当一个物体受到外力时,它的动能会发生变化。
如果外力对物体做功,则物体的动能将增加。
如果外力的方向与物体的速度方向相反,则物体的动能将减少。
机械能守恒机械能守恒是指一个系统内的机械能总量是不变的。
在一个封闭系统内,机械能一般包括物体的动能和势能。
机械能守恒定律可以用以下公式表示:系统中的机械能总量 = 动能 + 势能机械能守恒定律的基本原理是:在不考虑摩擦和其他非弹性因素的情况下,封闭系统中的机械能总量不变。
这意味着,如果一个物体的动能增加了,它的势能将减少,反之亦然。
动能定理和机械能守恒之间的关系动能定理和机械能守恒是两个相互关联的概念。
它们都涉及到物体的运动和能量变化,但又从不同的角度进行了阐述。
动能定理强调了外力对物体动能的影响,而机械能守恒则强调了封闭系统内机械能总量的不变性。
在应用这两个概念时,我们需要注意它们的适用范围。
动能定理适用于单个物体或一个部分系统,而机械能守恒则适用于封闭系统。
此外,机械能守恒只适用于不考虑摩擦和非弹性因素的情况下。
动能定理和机械能守恒是物理学中两个基本的概念。
它们分别从不同角度阐述了物体的运动和能量变化规律,并在物理学的各个领域中有着广泛的应用。
我们需要在实际问题中灵活运用它们,以解决各种与物体运动和能量变化相关的问题。
第一篇 专题二 第6讲 动能定理 机械能守恒定律 能量守恒定律
第6讲动能定理机械能守恒定律能量守恒定律命题规律 1.命题角度:(1)动能定理的综合应用;(2)机械能守恒定律及应用;(3)能量守恒定律及应用.2.常用方法:图像法、函数法、比较法.3.常考题型:计算题.考点一动能定理的综合应用1.应用动能定理解题的步骤图解:2.应用动能定理的四点提醒:(1)动能定理往往用于单个物体的运动过程,由于不涉及加速度及时间,比动力学方法要简捷.(2)动能定理表达式是一个标量式,在某个方向上应用动能定理是没有依据的.(3)物体在某个运动过程中包含几个运动性质不同的小过程(如加速、减速的过程),对全过程应用动能定理,往往能使问题简化.(4)多过程往复运动问题一般应用动能定理求解.例1(2022·河南信阳市质检)滑板运动是极限运动的鼻祖,许多极限运动项目均由滑板项目延伸而来,如图是滑板运动的轨道.BC和DE是竖直平面内的两段光滑的圆弧形轨道,BC 的圆心为O点,圆心角θ=60°,半径OC与水平轨道CD垂直,滑板与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.4.某运动员从轨道上的A点以v=4 m/s的速度水平滑出,在B点刚好沿着轨道的切线方向滑入圆弧轨道BC,经CD轨道后冲上DE轨道,到达E点时速度减为零,然后返回.已知运动员和滑板的总质量为m=60 kg,B、E两点距水平轨道CD的竖直高度分别为h=2 m 和H=3 m,忽略空气阻力.(g=10 m/s2)(1)运动员从A点运动到B点的过程中,求到达B点时的速度大小v B;(2)求水平轨道CD的长度L;(3)通过计算说明,第一次返回时,运动员能否回到B点?如能,求出回到B点时速度的大小.如果不能,求出最后停止的位置距C点的距离.答案(1)8 m/s(2)5.5 m(3)见解析解析(1)运动员从A点运动到B点的过程中做平抛运动,到达B点时,其速度沿着B点的切线方向,可知运动员到达B 点时的速度大小为v B =vcos 60°, 解得v B =8 m/s(2)从B 点到E 点,由动能定理得mgh -μmgL -mgH =0-12m v B 2代入数值得L =5.5 m(3)设运动员能到达左侧的最大高度为h ′,从E 点到第一次返回到左侧最高处,由动能定理得mgH -μmgL -mgh ′=0 解得h ′=0.8 m<2 m故运动员不能回到B 点.设运动员从E 点开始返回后,在CD 段滑行的路程为s ,全过程由动能定理得 mgH -μmgs =0 解得总路程s =7.5 m 由于L =5.5 m所以可得运动员最后停止的位置在距C 点2 m 处.考点二 机械能守恒定律及应用1.判断物体或系统机械能是否守恒的三种方法定义判断法 看动能与势能之和是否变化能量转化判断法 没有与机械能以外的其他形式的能转化时,系统机械能守恒做功判断法只有重力(或弹簧的弹力)做功时,系统机械能守恒2.机械能守恒定律的表达式3.连接体的机械能守恒问题共速率模型分清两物体位移大小与高度变化关系共角速度模型两物体角速度相同,线速率与半径成正比关联速度模型此类问题注意速度的分解,找出两物体速度关系,当某物体位移最大时,速度可能为0轻弹簧模型①同一根弹簧弹性势能大小取决于弹簧形变量的大小,在弹簧弹性限度内,形变量相等,弹性势能相等②由两个或两个以上的物体与弹簧组成的系统,当弹簧形变量最大时,弹簧两端连接的物体具有相同的速度;弹簧处于自然长度时,弹簧弹性势能最小(为零)说明:以上连接体不计阻力和摩擦力,系统(包含弹簧)机械能守恒,单个物体机械能不守恒.例2(2022·全国乙卷·16)固定于竖直平面内的光滑大圆环上套有一个小环,小环从大圆环顶端P点由静止开始自由下滑,在下滑过程中,小环的速率正比于()A .它滑过的弧长B .它下降的高度C .它到P 点的距离D .它与P 点的连线扫过的面积 答案 C解析 如图所示,设小环下降的高度为h ,大圆环的半径为R ,小环到P 点的距离为L ,根据机械能守恒定律得mgh =12m v 2,由几何关系可得h =L sin θ,sin θ=L 2R ,联立可得h =L 22R,则v =LgR,故C 正确,A 、B 、D 错误. 例3 (多选)(2022·黑龙江省八校高三期末)如图所示,固定的竖直光滑长杆上套有质量为m 的小圆环,圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接,弹簧的另一端连接在墙上,且处于原长状态,现让圆环由静止开始下滑,已知弹簧原长为L ,圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L (未超过弹性限度),重力加速度为g ,则在圆环下滑到最大距离的过程中( )A .弹簧对圆环先做正功后做负功B .弹簧弹性势能增加了3mgLC .圆环重力势能与弹簧弹性势能之和先减小后增大D .圆环下滑到最大距离时,所受合力为零 答案 BC解析 弹簧一直伸长,故弹簧对圆环一直做负功,A 错误;由题可知,整个过程动能的变化量为零,根据几何关系可得圆环下落的高度h =(2L )2-L 2=3L ,根据能量守恒定律可得,弹簧弹性势能增加量等于圆环重力势能的减少量,则有ΔE p =mgh =3mgL ,B 正确;弹簧与小圆环组成的系统机械能守恒,则有ΔE k +ΔE p 重+ΔE p 弹=0,由于小圆环在下滑到最大距离的过程中先是做加速度减小的加速运动,再做加速度增大的减速运动,所以动能先增大后减小,则圆环重力势能与弹簧弹性势能之和先减小后增大,C 正确;圆环下滑到最大距离时,加速度方向竖直向上,所受合力方向为竖直向上,D 错误.例4 (2020·江苏卷·15)如图所示,鼓形轮的半径为R ,可绕固定的光滑水平轴O 转动.在轮上沿相互垂直的直径方向固定四根直杆,杆上分别固定有质量为m 的小球,球与O 的距离均为2R .在轮上绕有长绳,绳上悬挂着质量为M 的重物.重物由静止下落,带动鼓形轮转动.重物落地后鼓形轮匀速转动,转动的角速度为ω.绳与轮之间无相对滑动,忽略鼓形轮、直杆和长绳的质量,不计空气阻力,重力加速度为g .求:(1)重物落地后,小球线速度的大小v ;(2)重物落地后一小球转到水平位置A ,此时该球受到杆的作用力的大小F ; (3)重物下落的高度h .答案 (1)2ωR (2)(2mω2R )2+(mg )2 (3)M +16m 2Mg (ωR )2解析 (1)重物落地后,小球线速度大小v =ωr =2ωR (2)向心力F n =2mω2R设F 与水平方向的夹角为α,则 F cos α=F n F sin α=mg 解得F =(2mω2R )2+(mg )2(3)落地时,重物的速度v ′=ωR 由机械能守恒得12M v ′2+4×12m v 2=Mgh解得h =M +16m2Mg(ωR )2.考点三 能量守恒定律及应用1.含摩擦生热、焦耳热、电势能等多种形式能量转化的系统,优先选用能量守恒定律. 2.应用能量守恒定律的基本思路 (1)守恒:E 初=E 末,初、末总能量不变.(2)转移:E A 减=E B 增,A 物体减少的能量等于B 物体增加的能量. (3)转化:|ΔE 减|=|ΔE 增|,减少的某些能量等于增加的某些能量.例5 (2021·山东卷·18改编)如图所示,三个质量均为m 的小物块A 、B 、C ,放置在水平地面上,A 紧靠竖直墙壁,一劲度系数为k 的轻弹簧将A 、B 连接,C 紧靠B ,开始时弹簧处于原长,A 、B 、C 均静止.现给C 施加一水平向左、大小为F 的恒力,使B 、C 一起向左运动,当速度为零时,立即撤去恒力,一段时间后A 离开墙壁,最终三物块都停止运动.已知A 、B 、C 与地面间的滑动摩擦力大小均为f ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,弹簧始终在弹性限度内.(弹簧的弹性势能可表示为:E p =12kx 2,k 为弹簧的劲度系数,x 为弹簧的形变量)(1)求B 、C 向左移动的最大距离x 0和B 、C 分离时B 的动能E k ; (2)为保证A 能离开墙壁,求恒力的最小值F min ;(3)若三物块都停止时B 、C 间的距离为x BC ,从B 、C 分离到B 停止运动的整个过程,B 克服弹簧弹力做的功为W ,通过推导比较W 与fx BC 的大小; 答案 (1)2F -4f k F 2-6fF +8f 2k(2)(3+102)f (3)W <fx BC解析 (1)从开始到B 、C 向左移动到最大距离的过程中,以B 、C 和弹簧为研究对象,由功能关系得 Fx 0=2fx 0+12kx 02弹簧恢复原长时B 、C 分离,从弹簧最短到B 、C 分离,以B 、C 和弹簧为研究对象,由能量守恒定律得 12kx 02=2fx 0+2E k联立方程解得x 0=2F -4fkE k =F 2-6fF +8f 2k.(2)当A 刚要离开墙时,设弹簧的伸长量为x ,以A 为研究对象,由平衡条件得kx =f 若A 刚要离开墙壁时B 的速度恰好等于零,这种情况下恒力为最小值F min ,从弹簧恢复原长到A 刚要离开墙的过程中,以B 和弹簧为研究对象, 由能量守恒定律得E k =12kx 2+fx结合第(1)问结果可知F min =(3±102)f 根据题意舍去F min =(3-102)f , 所以恒力的最小值为F min =(3+102)f . (3)从B 、C 分离到B 停止运动,设B 的位移为x B ,C 的位移为x C ,以B 为研究对象, 由动能定理得-W -fx B =0-E k 以C 为研究对象, 由动能定理得-fx C =0-E k 由B 、C 的运动关系得x B >x C -x BC 联立可知W <fx BC .1.(2022·江苏新沂市第一中学高三检测)如图所示,倾角为θ的斜面AB 段光滑,BP 段粗糙,一轻弹簧下端固定于斜面底端P 处,弹簧处于原长时上端位于B 点,可视为质点、质量为m 的物体与BP 之间的动摩擦因数为μ(μ<tan θ),物体从A 点由静止释放,将弹簧压缩后恰好能回到AB 的中点Q .已知A 、B 间的距离为x ,重力加速度为g ,则( )A .物体的最大动能等于mgx sin θB .弹簧的最大形变量大于12xC .物体第一次往返中克服摩擦力做的功为12mgx sin θD .物体第二次沿斜面上升的最高位置在B 点 答案 C解析 物体接触弹簧前,由机械能守恒定律可知,物体刚接触弹簧时的动能为E k =mgx sin θ,物体接触弹簧后,重力沿斜面向下的分力先大于滑动摩擦力和弹簧弹力的合力,物体先加速下滑,后来重力沿斜面向下的分力小于滑动摩擦力和弹簧弹力的合力,物体减速下滑,所以当重力沿斜面向下的分力等于滑动摩擦力和弹簧弹力的合力时物体所受的合力为零,速度最大,动能最大,所以物体的最大动能一定大于mgx sin θ,A 错误;设弹簧的最大压缩量为L ,弹性势能最大为E p ,物体从A 到最低点的过程,由能量守恒定律得mg (L +x )sin θ=μmgL cos θ+E p ,物体从最低点到Q 点的过程,由能量守恒得mg (L +x2)sin θ+μmgL cos θ=E p ,联立解得L =x tan θ4μ,由于μ<tan θ,但未知它们的具体参数,则无法说明弹簧的最大形变量是否大于12x ,B 错误;第一次往返过程中,根据能量守恒定律,可知损失的能量等于克服摩擦力做的功,则有ΔE =2μmgL cos θ=12mgx sin θ,C 正确;设从Q 到第二次最高点位置C ,有mgx QC sin θ=2μmgL ′cos θ,如果L ′=L ,则有x QC =x2,即最高点为B ,但由于物体从Q 点下滑,则弹簧的最大形变量L ′<L ,所以最高点应在B 点上方,D 错误.2.(2022·浙江温州市二模)我国选手谷爱凌在北京冬奥会自由式滑雪女子U 型场地技巧决赛中夺得金牌.如图所示,某比赛用U 型池场地长度L =160 m 、宽度d =20 m 、深度h =7.25 m ,两边竖直雪道与池底平面雪道通过圆弧雪道连接组成,横截面像“U ”字形状,池底雪道平面与水平面夹角为θ=20°.为测试赛道,将一质量m =1 kg 的小滑块从U 型池的顶端A 点以初速度v 0=0.7 m/s 滑入;滑块从B 点第一次冲出U 型池,冲出B 点的速度大小v B =10 m/s ,与竖直方向夹角为α(α未知),再从C 点重新落回U 型池(C 点图中未画出).已知A 、B 两点间直线距离为25 m ,不计滑块所受的空气阻力,sin 20°=0.34,cos 20°=0.94,tan 20°=0.36,g 取10 m/s 2.(1)A 点至B 点过程中,求小滑块克服雪道阻力所做的功W 克f ;(2)忽略雪道对滑块的阻力,若滑块从池底平面雪道离开,求滑块离开时速度的大小v;(3)若保持v B大小不变,速度v B与竖直方向的夹角调整为α0时,滑块从冲出B点至重新落回U型池的时间最长,求tan α0(结果保留两位有效数字).答案(1)1.35 J(2)35 m/s(3)0.36解析(1)小滑块从A点至B点过程中,由动能定理有mgx sin 20°-W克f=12m v B2-12m v02由几何关系得x=x AB2-d2,联立解得W克f=1.35 J(2)忽略雪道对滑块的阻力,滑块从A点运动到池底平面雪道离开的过程中,由动能定理得mgL sin 20°+mgh cos 20°=12m v2-12m v02,代入数据解得v=35 m/s(3)当滑块离开B点时,设速度方向与U型池斜面的夹角为θ,沿U型池斜面和垂直U型池方向分解速度v y=v B sin θ,v x=v B cos θ,a y=g cos 20°,a x=g sin 20°,v y=a y t1,t=2t1由此可知,当v y最大时,滑块从冲出B点至重新落回U型池的时间最长,此时v B垂直于U 型池斜面,即α0=20°tan α0=sin α0cos α0=0.340.94≈0.36.专题强化练[保分基础练]1.(2022·河北保定市高三期末)如图所示,固定在竖直面内横截面为半圆的光滑柱体(半径为R,直径水平)固定在距离地面足够高处,位于柱体两侧质量相等的小球A、B(视为质点)用细线相连,两球与截面圆的圆心O处于同一水平线上(细线处于绷紧状态).在微小扰动下,小球A 由静止沿圆弧运动到柱体的最高点P.不计空气阻力,重力加速度大小为g.小球A通过P点时的速度大小为()A.gRB.2gRC.(π2-1)gR D.π2gR 答案 C解析 对A 、B 组成的系统,从开始运动到小球A 运动到最高点的过程有mg ·πR 2-mgR =12×2m v 2,解得v =(π2-1)gR ,故选C. 2.(2022·山东泰安市模拟)如图所示,细绳AB 和BC 连接着一质量为m 的物体P ,其中绳子的A 端固定,C 端通过大小不计的光滑定滑轮连接着一质量也为 m 的物体Q (P 、Q 均可视为质点).开始时,用手托住物体P ,使物体P 与A 、C 两点等高在一条水平直线上,且绳子处于拉直的状态,把手放开, P 下落到图示位置时,夹角如图所示.已知AB =L ,重力加速度为g .则由开始下落到图示位置的过程中,下列说法正确的是( )A .物体Q 与物体P 的速度大小始终相等B .释放瞬间P 的加速度小于gC .图示位置时,Q 的速度大小为3gL2 D .图示位置时,Q 的速度大小为2-32gL 答案 D解析 P 与Q 的速度关系如图所示释放后,P 绕A 点做圆周运动,P 的速度沿圆周的切线方向,当绳BC 与水平夹角为30°时,绳BC 与绳AB 垂直,P 的速度方向沿CB 的延长线,此时物体Q 与物体P 的速度大小相等,之前的过程中,速度大小不相等,故A 错误;释放瞬间,P 所受合力为重力,故加速度等于g ,故B 错误;由几何关系知AC =2L ,P 处于AC 的中点时,则有BC =L ,当下降到图示位置时BC =3L ,Q 上升的高度h 1=(3-1)L ,P 下降的高度为h 2=L cos 30°=32L ,由A 项中分析知此时P 、Q 速度大小相等,设为v ,根据系统机械能守恒得mgh 2=mgh 1+12×2m v 2,解得v =2-32gL ,故D 正确,C 错误. 3.(多选)(2022·重庆市涪陵第五中学高三检测)如图所示,轻绳的一端系一质量为m 的金属环,另一端绕过定滑轮悬挂一质量为5m 的重物.金属环套在固定的竖直光滑直杆上,定滑轮与竖直杆之间的距离OQ =d ,金属环从图中P 点由静止释放,OP 与直杆之间的夹角θ=37°,不计一切摩擦,重力加速度为g ,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,则( )A .金属环从P 上升到Q 的过程中,重物所受重力的瞬时功率先增大后减小B .金属环从P 上升到Q 的过程中,绳子拉力对重物做的功为103mgdC .金属环在Q 点的速度大小为2gd3D .若金属环最高能上升到N 点,则ON 与直杆之间的夹角α=53° 答案 AD解析 金属环在P 点时,重物的速度为零,则重物所受重力的瞬时功率为零,当环上升到Q 点,环的速度与绳垂直,则重物的速度为零,此时,重物所受重力的瞬时功率也为零,故金属环从P 上升到Q 的过程中,重物所受重力的瞬时功率先增大后减小,故A 正确;金属环从P 上升到Q 的过程中,设绳子拉力做的功为W ,对重物应用动能定理有W +W G =0,则W =-W G =-5mg (d sin θ-d )=-103mgd ,故B 错误;设金属环在Q 点的速度大小为v ,对环和重物整体,由动能定理得5mg (d sin θ-d )-mg d tan θ=12m v 2,解得v =2gd ,故C 错误;若金属环最高能上升到N 点,则整个过程中,金属环和重物整体的机械能守恒,有5mg (d sin θ-dsin α)=mg (d tan θ+d tan α),解得α=53°,故D 正确. 4.(2021·浙江1月选考·11)一辆汽车在水平高速公路上以80 km/h 的速度匀速行驶,其1 s 内能量分配情况如图所示.则汽车( )A .发动机的输出功率为70 kWB .每1 s 消耗的燃料最终转化成的内能是5.7×104 JC .每1 s 消耗的燃料最终转化成的内能是6.9×104 JD .每1 s 消耗的燃料最终转化成的内能是7.0×104 J 答案 C解析 据题意知,发动机的输出功率为P =Wt =17 kW ,故A 错误;根据能量守恒定律结合能量分配图知,1 s 消耗的燃料最终转化成的内能为进入发动机的能量,即6.9×104 J ,故B 、D 错误,C 正确.[争分提能练]5.(2022·山西太原市高三期末)如图甲所示,一物块置于粗糙水平面上,其右端通过水平弹性轻绳固定在竖直墙壁上.用力将物块向左拉至O 处后由静止释放,用传感器测出物块的位移x 和对应的速度,作出物块的动能E k -x 关系图像如图乙所示.其中0.10~0.25 m 间的图线为直线,其余部分为曲线.已知物块与水平面间的动摩擦因数为0.2,取g =10 m/s 2,弹性绳的弹力与形变始终符合胡克定律,可知( )A .物块的质量为0.2 kgB .弹性绳的劲度系数为50 N/mC .弹性绳弹性势能的最大值为0.6 JD .物块被释放时,加速度的大小为8 m/s 2 答案 D解析 由分析可知,x =0.10 m 时,弹性绳恢复原长,根据动能定理有μmg Δx =ΔE k ,则m =ΔE k μg Δx =0.300.2×10×(0.25-0.10)kg =1 kg ,所以A 错误;动能最大时弹簧弹力等于滑动摩擦力,则有k Δx 1=μmg ,Δx 1=0.10 m -0.08 m =0.02 m ,解得k =100 N/m ,所以B 错误;根据能量守恒定律有E pm =μmgx m =0.2×1×10×0.25 J =0.5 J ,所以C 错误;物块被释放时,加速度的大小为a =k Δx m -μmg m =100×0.10-0.2×1×101m/s 2=8 m/s 2,所以D 正确.6.(多选)(2022·广东揭阳市高三期末)图为某蹦极运动员从跳台无初速度下落到第一次到达最低点过程的速度-位移图像,运动员及装备的总质量为60 kg ,弹性绳原长为10 m ,不计空气阻力,g =10 m/s 2.下列说法正确的是( )A .下落过程中,运动员机械能守恒B .运动员在下落过程中的前10 m 加速度不变C .弹性绳最大的弹性势能约为15 300 JD .速度最大时,弹性绳的弹性势能约为2 250 J 答案 BCD解析 下落过程中,运动员和弹性绳组成的系统机械能守恒,运动员在绳子绷直后机械能一直减小,所以A 错误;运动员在下落过程中的前10 m 做自由落体运动,其加速度恒定,所以B 正确;在最低点时,弹性绳的形变量最大,其弹性势能最大,由能量守恒定律可知,弹性势能来自运动员减小的重力势能,由题图可知运动员下落的最大高度约为25.5 m ,所以E p =mgH m =15 300 J ,所以C 正确;由题图可知,下落约15 m 时,运动员的速度最大,根据能量守恒可知此时弹性绳的弹性势能约为E pm =mgH -12m v m 2=2 250 J ,所以D 正确.7.如图所示,倾角θ=30°的固定斜面上固定着挡板,轻弹簧下端与挡板相连,弹簧处于原长时上端位于D 点.用一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑定滑轮连接物体A 和B ,使滑轮左侧绳子始终与斜面平行,初始时A 位于斜面的C 点,C 、D 两点间的距离为L ,现由静止同时释放A 、B ,物体A 沿斜面向下运动,将弹簧压缩到最短的位置为E 点,D 、E 两点间距离为L 2,若A 、B 的质量分别为4m 和m ,A 与斜面之间的动摩擦因数μ=38,不计空气阻力,重力加速度为g ,整个过程中,轻绳始终处于伸直状态,求:(1)物体A 在从C 运动至D 的过程中的加速度大小; (2)物体A 从C 至D 点时的速度大小; (3)弹簧的最大弹性势能. 答案 (1)120g (2)gL 10 (3)38mgL 解析 (1)物体A 从C 运动到D 的过程,对物体A 、B 整体进行受力分析,根据牛顿第二定律有4mg sin 30°-mg -4μmg cos 30°=5ma 解得a =120g(2)物体A 从C 运动至D 的过程,对整体应用动能定理有4mgL sin 30°-mgL -4μmgL cos 30°=12·5m v 2 解得v =gL 10(3)当A 、B 的速度为零时,弹簧被压缩到最短,此时弹簧弹性势能最大,整个过程中对A 、B 整体应用动能定理得4mg (L +L 2)sin 30°-mg (L +L 2)-μ·4mg cos 30°(L +L2)-W 弹=0-0解得W 弹=38mgL则弹簧具有的最大弹性势能 E p =W 弹=38mgL .8.(2022·江苏南京市二模)现将等宽双线在水平面内绕制成如图甲所示轨道,两段半圆形轨道半径均为R = 3 m ,两段直轨道AB 、A ′B ′长度均为l =1.35 m .在轨道上放置一个质量m =0.1 kg 的小圆柱体,如图乙所示,圆柱体与轨道两侧相切处和圆柱截面圆心O 连线的夹角θ为120°,如图丙所示.两轨道与小圆柱体间的动摩擦因数均为μ=0.5,小圆柱尺寸和轨道间距相对轨道长度可忽略不计.初始时小圆柱位于A 点处,现使之获得沿直轨道AB 方向的初速度v 0.重力加速度大小g =10 m/s 2,求:(1)小圆柱沿AB 运动时,内、外轨道对小圆柱的摩擦力F f1、F f2的大小;(2)当v 0=6 m/s ,小圆柱刚经B 点进入圆弧轨道时,外轨和内轨对小圆柱的压力F N1、F N2的大小;(3)为了让小圆柱不脱离内侧轨道,v 0的最大值以及在v 0取最大值情形下小圆柱最终滑过的路程s .答案 (1)0.5 N 0.5 N (2)1.3 N 0.7 N (3)57 m/s 2.85 m解析 (1)圆柱体与轨道两侧相切处和圆柱截面圆心O 连线的夹角θ为120°, 根据对称性可知,两侧弹力大小均与重力相等,为1 N , 内、外轨道对小圆柱的摩擦力F f1=F f2=μF N =0.5 N(2)当v 0=6 m/s ,小圆柱刚经B 点进入圆弧轨道时有12m v 2-12m v 02=-(F f1+F f2)l在B 点有F N1sin 60°-F N2sin 60°=m v 2R ,F N1cos 60°+F N2cos 60°=mg解得F N1=1.3 N ,F N2=0.7 N(3)为了让小圆柱不脱离内侧轨道,v 0最大时,在B 点恰好内轨对小圆柱的压力为0,有 F N1′sin 60°=m v m 2R ,F N1′cos 60°=mg且12m v m 2-12m v 0m 2=-(F f1+F f2)l 解得v 0m =57 m/s ,在圆弧上受摩擦力为 F f =μF N1′=μmg cos 60°=1 N即在圆弧上所受摩擦力大小与在直轨道所受总摩擦力大小相等 所以12m v 0m 2=F f s解得s =2.85 m.[尖子生选练]9.(2022·浙江1月选考·20)如图所示,处于竖直平面内的一探究装置,由倾角α=37°的光滑直轨道AB 、圆心为O 1的半圆形光滑轨道BCD 、圆心为O 2的半圆形光滑细圆管轨道DEF 、倾角也为37°的粗糙直轨道FG 组成,B 、D 和F 为轨道间的相切点,弹性板垂直轨道固定在G 点(与B 点等高),B 、O 1、D 、O 2和F 点处于同一直线上.已知可视为质点的滑块质量m =0.1 kg ,轨道BCD 和DEF 的半径R =0.15 m ,轨道AB 长度l AB =3 m ,滑块与轨道FG 间的动摩擦因数μ=78,滑块与弹性板作用后,以等大速度弹回,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.滑块开始时均从轨道AB 上某点静止释放.(1)若释放点距B 点的长度l =0.7 m ,求滑块到最低点C 时轨道对其支持力F N 的大小; (2)设释放点距B 点的长度为l x ,滑块第一次经F 点时的速度v 与l x 之间的关系式; (3)若滑块最终静止在轨道FG 的中点,求释放点距B 点长度l x 的值. 答案 (1)7 N (2)v =12l x -9.6,其中l x ≥0.85 m (3)见解析 解析 (1)滑块由静止释放到C 点过程,由能量守恒定律有 mgl sin 37°+mgR (1-cos 37°)=12m v C 2在C 点由牛顿第二定律有 F N -mg =m v C 2R解得F N =7 N(2)要保证滑块能到F 点,必须能过DEF 的最高点,当滑块恰能达到最高点时,根据动能定理可得mgl 1sin 37°-(3mgR cos 37°+mgR )=0 解得l 1=0.85 m因此要能过F 点必须满足l x ≥0.85 m能过最高点,则能到F 点,根据动能定理可得 mgl x sin 37°-4mgR cos 37°=12m v 2,解得v =12l x -9.6,其中l x ≥0.85 m.(3)设摩擦力做功为第一次到达中点时的n 倍mgl x sin 37°-mg l FG 2sin 37°-nμmg l FG 2cos 37°=0,l FG =4Rtan 37°解得l x =7n +615 m(n =1,3,5,…)又因为l AB ≥l x ≥0.85 m ,l AB =3 m , 当n =1时,l x 1=1315 m当n =3时,l x 2=95 m当n =5时,l x 3=4115m.。
机械能守恒弹簧问题
解析(1)C物体下降过程中,当C物体的加速度为0时,下落速 度最大, 对C: F=2.5mg 对A、B和弹簧整体:N=(2m+3m)g-F 则地面对B物体的支持力:N=2.5mg
(2)未加C时,A处于静止状态,设弹簧压缩量为x1 则有: 2mg=kx1 得 x1 = C下落速度最大时,设此时弹簧伸长量为x2 对A::kx2=F-2mg 得 x2 = 所以C物体下降的高度和A物体上升的高度都为 h=x1+x2= 由系统机械能守恒定律得:
C
二、举例应用
2、如图所示,轻弹簧下端挂一质量为m的物体,另一端 悬挂于o点,现将物体拉到与悬点等高的位置并保持弹簧 处于原长状态,放手后物体向下运动.在运动到悬点o正下 方的过程中,(不计空气阻力)下列说法正确的是( ) a.物体和地球组成的系统机械能守恒 b.物体和地球组成的系统机械能在增加
c.物体、地球和弹簧三者组成的系统机械能守恒
4、弹力做功与弹性势能的关系:
做功的特点:与路径无关,只取决于初末状态弹簧形变量的 大小。这一点对于计算弹力的功和弹性势能的改变是非常重 要的,必须引起重视。
二、举例应用
1、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 答案B
高中物理动能定理机械能守恒定律公式
高中物理动能定理机械能守恒定律公式动能定理和机械能守恒定律公式是高中物理的重点内容和难点知识,同时在高考中占有很大的比重。
下面店铺给高中同学带来物理动能定理以及机械能守恒定律公式,希望对你有帮助。
高中物理动能定理机械能守恒定律公式1、功的计算:力和位移同(反)方向:W=Fl,功的单位:焦尔(J)2、功率:3、重力的功:重力做功:为重力和竖直方向位移乘积W=mglcosα=mgh重力势能:为重力和高度的乘积. Ep=mgh位置高低与重力势能的变化: W=mglcosθ=mgh=mg(h2-h1)4、动能定理:物理意义:力在一个过程中对物体做功,等于物体在这个过程中动能的变化。
注意: a、如果物体受多个力的作用,则W为合力做功。
b、适用于变力做功、曲线运动等,广泛应用于实际问题。
=EK2-EK15、机械能守恒定律:只有重力或弹力做功的系统内,动能和势能可以相互转化,而总的机械能保持不变。
EP1+EK1=EK2+EP26、能量守恒定律:能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一种形式转化为其它形式,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。
高中物理动能定理知识点做功可以改变物体的能量.所有外力对物体做的总功等于物体动能的增量. W1+W2+W3+……=½mvt2-½mv021.反映了物体动能的变化与引起变化的原因——力对物体所做功之间的因果关系.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的减小.所以正功是加号,负功是减号。
2.“增量”是末动能减初动能.ΔEK>0表示动能增加,ΔEK<0表示动能减小.3、动能定理适用单个物体,对于物体系统尤其是具有相对运动的物体系统不能盲目的应用动能定理.由于此时内力的功也可引起物体动能向其他形式能(比如内能)的转化.在动能定理中.总功指各外力对物体做功的代数和.这里我们所说的外力包括重力、弹力、摩擦力、电场力等.4.各力位移相同时,可求合外力做的功,各力位移不同时,分别求力做功,然后求代数和.5.力的独立作用原理使我们有了牛顿第二定律、动量定理、动量守恒定律的分量表达式.但动能定理是标量式.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.在处理一些问题时,可在某一方向应用动能定理.6.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.但它也适用于变为及物体作曲线运动的情况.即动能定理对恒力、变力做功都适用;直线运动与曲线运动也均适用.7.对动能定理中的位移与速度必须相对同一参照物.学好高中物理的方法三个基本基本概念要清楚,基本规律要熟悉,基本方法要熟练。
动能定理与机械能守恒定律
动能定理与机械能守恒定律(简单)1. 动能定理:12K K E E W -=总,即合外力对物体所做的总功等于物体动能的变化(注意:是末减初)2.对动能定理的理解:动力做正功使物体动能增大,阻力做负功使物体动能减少,它们共同作用的结果,导致了物体动能的变化3.机械能守恒定律所研究的对象有时是一个物体,有时是一个系统 判断机械能是否守恒的两种方法:(1)对单个物体:从做功角度看,只有重力和弹力做功,其它力都不做工,则该物体机械能守恒(2)对系统:从能量角度看,只有动能和势能(包括弹性势能)间的转化,没有机械能转化为其他形式能(如内能等),则该系统机械能守恒。
4.机械能守恒定律的计算,应先分析物体运动过程中是否满足机械能守恒条件,其次列出初、末状态物体的机械能相等的方程,即E k1+E p1 =E k2+E p2 ,或者增减K P E E ∆=∆,然后求解方程1.自由下落的小球,正好落在下端固定于地板上的竖直放置的弹簧上,后来又被弹起(不计空气阻力),下列判断中正确的是 ( AC )A .机械能是否守恒与选取哪一个物体系统为研究对象有关,选取的研究对象不同,得到的结论往往是不同的B .如果选取小球和地球组成的系统为研究对象,则该系统的机械能守恒C .如果选取小球,地球和弹簧组成的物体系统,则该系统的机械能守恒D .如果选取小球、地球和弹簧组成的物体系统,则该系统的机械能不守恒2.一辆小车静止在光滑的水平面上,小车立柱上固定一条长为L 、系有小球的水平细绳,小球由静止释放,如图所示,不计一切摩擦,下列说法正确的是( )A .小球的机械能守恒B .小球的机械能不守恒C .球、车系统的机械能守恒D .球、车系统的机械能不守恒3.木块静挂在绳子下端,一子弹以水平速度射入木块并留在其中,再与木块一起共同摆到一高度,如图所示,从子弹开始射入到共同上摆到最大高度的过程中,下列说法正确的是( )A .子弹的机械能守恒B .木块的机械能守恒C .子弹和木块的总机械能守恒D .以上说法都不对4.如图所示,原来质量为m 的小球用长L 的细线悬挂而静止在竖直位置.用水平拉力F 将小球缓慢地拉到细线成水平状态过程中,拉力F 做功为:( )A. FLB. 2FLC.mgLD. 0 5.质量为m 的物体从地面上方H 高处无初速释放,落到地面后出现一个深为h 的坑,如图所示,在此过程中( )A.重力对物体做功mgHB.物体重力势能减少mg (H-h )C.合力对物体做的总功为零D.地面对物体的平均阻力为h mgH6.一个质量为m 的木块,从半径为R 、质量为M 的1/4光滑圆槽顶端由静止滑下。
高中物理:动能定理和机械能守恒
2.如图所示,质量为m的小车在水平恒力F推动下,从山坡(粗 糙)底部A处由静止起运动至高为h的坡顶B,获得速度为v,AB
转移 观点
【跟踪训练】 如图所示, 下列关于机械能是否守恒的判断正确 的是( ) A.甲图中,火箭升空的过程中,若匀速升空机械能守恒,若 加速升空机械能不守恒 B.乙图中物体匀速运动,机械能守恒 C .丙图中小球做匀速圆周运动,机械能守恒 D.丁图中,轻弹簧将 A 、B 两小车弹开,两小车组成的系统 机械能不守恒,两小车和弹簧组成的系统机械能守恒
A v B A、B之间 还有伸缩 v0
公式法:Ek+Ep=Ek′+Ep′
几种常见情况: (1)水平面上物体做匀速直线运动或匀速圆周运动,其机械 能保持不变. (2)光滑斜面上的物体沿斜面匀加速下滑或匀减速上滑时机 械能守恒;若物体受摩擦力或其他力作用匀速下滑或匀速上 滑,则机械能不守恒. (3)物体在竖直面内的光滑轨道上运动时,轨道支持力不做 功,则机械能守恒. (4)细线悬挂的物体在竖直平面内摆动,悬线的拉力不做功 ,则机械能守恒. (5)抛体运动(如平抛、斜抛),不考虑空气阻力的过程中机 械能守恒.
5.对机械能守恒定律三种观点的理解 守恒 观点 转化 观点 (1)意义:系统初状态的机械能等于末状态的机械能 (2)注意问题:要先选取零势能参考平面,并且在整个 过程中必须选取同一个零势能参考平面 (1)意义:系统(或物体)的机械能守恒时,系统增加(或 减少)的动能等于系统减少(或增加)的势能 (2)注意问题:要明确势能的增加量或减少量,即势能 的变化,可以不选取零势能参考平面 (1)意义:若系统由A、B两部分组成,当系统的机械能 守恒时,则A部分物体机械能的增加量等于B部分物体 机械能的减少量 (2)注意问题:A部分物体机械能的增加量等于A末状态 的机械能减初状态的机械能,而B部分物体机械能的减 少量等于B初状态的机械能减末状态的机械能
专题复习:动能定理、机械能守恒、能量守恒
机械能中物理规律的应用本章解决计算题常用的方法:动能定理和机械能守恒定律、能量守恒定律、四个功能关系,很多同学可能在遇到问题的时候,不知道用哪个求解,或者在运用规律列方程时把有关规律混淆。
尤其是机械能能守恒和动能定理。
因此,有必要将机械能守恒定律的应用和动能定理的应用的异同性介绍清楚。
1、思想方法相同:机械能守恒定律和动能定理都是从做功和能量变化角度来研究物体在力的作用下状态的变化,表达这两个规律的方程都是标量式。
2、适用条件不同:机械能守恒定律适用只有重力和弹力做功的情形;而动能定理则没有条件限制,它不但允许重力做功还允许其它力做功。
3、分析思路不同:用机械能守恒定律解题只要分析研究对象的初、末状态的动能和势能,而用动能定理解题不但要分析研究对象初、末状态的动能,还要分析所有外力所做的功,并求出这些外力所做的总功。
4、书写方式不同:在解题的书写表达式上机械能守恒定律的等号两边都是动能与势能的和,而用动能定理解题时等号一边一定是外力的总功,而另一边一定是动能的变化。
5、mgh的意义不同:在动能定理中,mgh是重力做的功,写在等号的一边。
在机械能守恒定律中,mgh表示某个状态的重力势能或者重力势能改变量。
如果某一边没有, 说明在那个状态的重力势能为零。
不管用什么公式,等号两边决不能既有重力做功,又有重力势能。
解题思路:一首先考虑机械能守恒定律一般来说,优先考虑是否符合机械能守恒条件,尤其是两个以上物体组成的系统,比如一杆带两球,一绳拴两个物体。
因为动能定理的研究对象在高中阶段通常是单个的物体。
相关的习题有:《讲义》P15410、11、13及P156典例容易混淆的题目:1如图所示,两个光滑的小球用不可伸长的细软线连接,并跨过半径为R的光滑圆柱,与圆柱轴心一样高的A球的质量为2m正好着地的B球质量是m,释放A球后,B球上升,则A球着地时的速度为多少?2如图所示是一个横截面为半圆,半径为R的光滑柱面,一根不可伸长的细线两端分别系着可视为质点的物体A、B,且m=2m=2m由图示位置从静止开始释放A物体,当物体B 达到半圆顶点时,求此过程中绳的张力对物体B所做的功。
动能定理和机械能守恒综合
动能定理、机械能守恒定律1.熟练应用动能定理解决实际问题2.掌握机械能守恒定律的条件及其应用3.建立能量转化与守恒的观念,学会应用能量观去解决实际问题一、动能定理动能定理可以解决哪些问题?如何使用动能定理解决实际问题?(一)动能定理的理解与基本应用1.动能定理(1)内容:在一个过程中合外力对物体所做的功,等于物体在这个过程中动能的变化。
(2)表达式:W =12mv 22-12mv 21。
(3)动能定理的特点2.用好动能定理的“5个”突破突破①——研究对象的选取动能定理适用于单个物体,当题目中出现多个物体时可分别将单个物体取为研究对象,应用动能定理。
突破②——研究过程的选取应用动能定理时,选取不同的研究过程列出的方程是不相同的。
因为动能定理是个过程式,选取合适的过程往往可以大大简化运算。
突破③——受力分析运用动能定理时,必须分析清楚物体在过程中的全部受力情况,找出哪些力不做功,哪些力做功,做多少功,从而确定出外力的总功,这是解题的关键。
突破④——位移的计算应用动能定理时,要注意有的力做功与路程无关,只与位移有关,有的力做功却与路程有关。
突破⑤——初、末状态的确定动能定理的计算式为标量式,v 为相对同一参考系的速度,所以确定初、末状态动能时,必须相对于同一参考系而言。
3.应用动能定理的解题步骤【例题1】.如图,某同学用绳子拉动木箱,使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度,木箱获得的动能一定( )A. 小于拉力所做的功B. 等于拉力所做的功C. 等于克服摩擦力所做的功D. 大于克服摩擦力所做的功【演练1】高铁列车在启动阶段的运动可看作初速度为零的均加速直线运动,在启动阶段列车的动能( )A. 与它所经历的时间成正比B. 与它的位移成正比C. 与它的速度成正比D. 与它的动量成正比(二)应用动能定理求变力做功1. 变力做功变力对物体所做的功一般用动能定理计算,应用时要清楚整个过程中动能的变化量及其他力做的功。
大学物理名词解释
名词解释:1.功能原理:系统所受外力的功和非保守内力的功的总和等于系统机械能的增量。
2.质点系的动能定理:质点系总动能的增量在数值上等于所有外力做的功与所有内力做的功的代数和。
3.刚体:在任何情况下大小、形状都保持不变的物体.4.机械能守恒定律:对于物体组(系统)而言,如果只有保守内力(重力、弹性力)做功,没有非保守内力及一切外力的功,那么,物体组内各物体之间的动能和势能虽然可以互相转换,但它们的总和是恒量。
5.转动惯量:反映刚体的转动惯性大小。
6.多普勒效应:由于声源与观察者的相对运动,造成接收频率发生变化的现象。
7.惠更斯原理:在波的传播过程中,波前上的每一点都可看成是发射子波的波源,在波的前进方向上经Δt时间后这些子波波面的包迹就是t+Δt时刻的新波面8.波的干涉:两列频率相同,振动方向相同,相位相同或相位差恒定的波的叠加。
9.平衡态:如果气体与外界没有能量和物质的交换,内部也无任何形式能量的转化,则密度、温度和压强都将长期维持均匀不变,这种状态称为平衡态。
10.热力学第零定律:如果有三个物体A、B、C,A、B两个物体分别处于确定状态的C达到了热平衡,那么A、B两个物体也会处于热平衡状态,两者相互接触,不会有能量的传递。
11. 自由度:确定一个物体在空间的位置需要的独立坐标数目。
12.能量按自由度均分定理:气体分子的每一个自由度都具有相同的平均平动动能,其大小都等于kT/2。
13.熵增加原理:在绝热过程中,系统的熵永不减少.对于可逆绝热过程,系统的熵不变,对于不可逆绝热过程,系统的熵总是增加.14.循环过程:系统经历一系列变化后又回到初始状态的整个过程。
简称循环15.卡诺循环:是在两个温度恒定的热源(一个高温热源,一个低温热源)之间工作的循环过程,在整个循环中,工作物质之和高温热源、低温热源交换能量。
由两个准静态等温过程和两个准静态绝热过程组成的循环。
16.热力学第二定律:热量不可能自动地从低温物体传向高温物体。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
搞清楚: 1.求哪个力做功? 2.此力作用在哪个物体上? 3.此物体对地的位移如何?
补
P一定 机车的两种启动 P (牵引力: F ) F一定 v
vm
O
t1
t2
t
二、动能定理
W合 Ek 2 Ek1
六、实验:验证机械能守恒定律
1.装置: ⑶ 选第一、二点间距约2mm 的纸带,测出测量点到第一点
的距离h
⑷ 用“某点的瞬时速度等于 这点前后相邻两点间的平均速 度”求出 v
4.数据处理及实验结论:
2.目的: 3.测量:
1 Mv2 ? Mgh 2
1 2 ⑴ 比较 Mv 与 Mgh 2
⑵ 结论:在实验误差范围内, 机械能守恒 或:由于摩擦,机械能损失
机械能 内容提要
一、功和功率 二、动能定理 三、机械能守恒定律 四、功能关系 五、实验:探究功与物体速度变化的关系
六、实验:验证机械能守恒定律
一、功和功率
W Fl cos (F一定时) 求功 W Pt (P一定时) W合 Ek 2 Ek1 (恒力、变力均适)
两种 功率
(动能定理)
WG W弹均由初、末
位置决定
W非重
从机械能受恒定律的条件可看出
指单个物体
S2
4. Q f滑 S相对 f
例:
f
S1
Fs2=产生的热量 f(s1+s2)=子弹动能
的减少量 Fs1=木块动能的增量
五、实验:探究功与物体速度变化的关系(一)
1.装置:
2.目的: 3.测量: ⑴ W
寻求 W v 2 (本实验规定从初速为0开始)
注: 1.均为标量,故W合=W总 2.研究对象: 单个物体 3.参考系: 地面 4.优点:
变力 全程
5.解题思路: 不守恒,就用它
三、机械能守恒定律
2.物体和弹簧(……)
注:机械能是动能和势能的总和
1.单个物体(和地球组成系统)
条件: 只有重力做功
条件: 只有重力和弹力做功 机械能 内能(两种途径)
·
· · · ·
2 2 v2 v1
是一条过原点的直线
若不过原点,原因: ⑴没有平衡摩擦力或平衡摩擦 力不足 ⑵平衡摩擦力时,木板倾角太大
v 2 / m2s 2
……
2 结论: 从图象可知功与物体速度变化的关系为 W v
五、实验:探究功与物体速度变化的关系(二)
1.装置: 2.目的: 得出W v 2 3.测量: 此F 指合力,故要平衡摩擦力 ⑴ W Fs 取F测量值 = mg,故要满足:m ≪ M m可用天平测量 可以取相同s ⑵
难以测量变力做的功,故要分别用1根
W 指合力做功,故要平衡摩擦力
、2根……同
样的橡皮筋做实验,并保证橡皮筋被拉长相等,则 做功分别为W、2W … ⑵
v 每次实验,小车先作变加速,再作匀速运动,故在纸带
的匀速部分用直尺测量并求出 v1、v2 ...
4.数据的图象处理及实验结论:
W /W
5 4 3 2 1 0
(期末复习卷一)
某同学为测一遥控电动小车的额定功率,进行了如下实验:(1) 用天平测出电动小车的质量为0.4 kg;(2) 将电动小车、纸带 和打点计时器按如图所示安装;(3) 接通打点计时器(其打点 周期为0.02 s);(4) 使电动小车以额定功率加速运动,达到 最大速度一段时间后关闭小车电源,待小车静止时再关闭打点计 时器(设在整个过程中小车所受的阻力恒定).在上述过程中,打 点计时器在纸带上所打的点迹如图所示(下图仅是纸带一部分). 请你分析纸带数据,求(结果保留三位有效数字): (1) 该电动小车运动的最大速度 (2) 该电动小车的额定功率P.
(学科运动会)
高铁开通后,杭州到上海的动车改为31趟,最快一趟运行时间约 1小时18分钟。把动力装置分散安装在每节车厢上,使其既具有 牵引动力,又可以载客,这样的客车车辆叫做动车。而动车组就 是几节自带动力的车辆(动车)加几节不带动力的车辆(也叫拖 车)编成一组,就是 动车组.假设动车组运行过程中受到的阻 力与其所受重力成正比,每节动车与拖车的质量都相等,每节动 车的额定功率都相等。 (1)车组在匀加速运动过程中,通过第一个50m所用时间是10 s,通过第二个50m所用时间是6s,则动车组的加速度为多少? (2)动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为120 km/h; 则6节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为多少?
<学程评价>活页最后一卷
一物体沿直线运动,其v – t 图象如图,已知在前2s内
合外力对物体做功W,则从第1s末到第2s末合外力做 功为 W;从第4s末到第7s末合外力做功为 W (答案用W表示)
小车M
m
v 每次实验,小车均作匀加速运动,故在纸带上用“某
点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度” v1、v2 ... 求出小车位移s 时的速度
4.数据的图象处理及实验结论: 同(一) 不同处:随m增大,若m ≪ M 的条件不再满足,则 F实际值< F测量值 = mg, W— v2 图上部弯曲
其它能
3.两个物体 (……) 条件:没有
机械能 注:方程的规范写法: “原=后”(要选参考平面)
或
“减=增”(不用选参考平面)
四、功能关系
功是能量转化的量度
补
理清了功能关系就基本搞清楚了能量守恒问题
1. E p
WG
W弹
W合
WG 0 则 E p
E弹
2. E K 3. E机械
W弹 0 则 E弹
⑴ g 取当地值,不用测 ⑵ M 可以测,也可以不测
在研究摩擦力特点的实验中,将木块放在水平长木板上,如图(a) 所示,用力沿水平方向拉木块,拉力从零开始逐渐增大。分别用力 传感器采集拉力和木块所受到的摩擦力,并用计算机绘制出摩擦力 Ff 随拉力F的变化图像,如图(b)所示。已知木块质量为0.78kg, 重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.60,cos37°=0.80。 (1) 求木块与长木板间的动摩擦因数; (2)如图(c),若木块在与 水平方向成37°角斜向右上方的恒定拉力F作用下,以a=2m/s2的 加速度从静止开始沿水平面做匀变速直线运动,拉力大小应为多大? (3)在(2)中力作用2s后撤去拉力F,再经过多少时间木块停下? 整个运动过程中摩擦力对木块做了多少功?