高中物理机械能知识点和练习
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。
高中物理必修二第八章机械能守恒定律知识点题库(带答案)

高中物理必修二第八章机械能守恒定律知识点题库单选题1、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。
故选C 。
2、将一小球从地面上以12m/s 的初速度竖直向上抛出,小球每次与水平地面碰撞过程中的动能损失均为碰前动能的n 倍,小球抛出后运的v −t 图像如图所示。
已知小球运动过程中受到的空气阻力大小恒定,重力加速度大小为10m/s 2,则n 的值为( )A .56B .16C .59D .49答案:B小球第一次上升的最大高度ℎ1=12(12+0)m =6m上升阶段,根据动能定理有−(mg +F f )ℎ1=−12mv 02v 0=12m/s下降阶段,根据动能定理可知碰前瞬间的动能为mgℎ1−F fℎ1=E k0=48m J第一次与地面碰撞的过程中动能损失ΔE k=E k0−12mv22=8m J则依题意有n=ΔE kE k1=16故ACD错误,B项正确。
故选B。
3、如图所示,在水平地面上方固定一水平平台,平台上表面距地面的高度H=2.2m,倾角θ= 37°的斜面体固定在平台上,斜面底端B与平台平滑连接。
将一内壁光滑血管弯成半径R=0.80m的半圆,固定在平台右端并和平台上表面相切于C点,C、D为细管两端点且在同一竖直线上。
一轻质弹簧上端固定在斜面顶端,一质量m=1.0kg的小物块在外力作用下缓慢压缩弹簧下端至A点,此时弹簧的弹性势能E p=2.8J,AB长L=2.0m。
现撤去外力,小物块从A点由静止释放,脱离弹簧后的小物块继续沿斜面下滑,经光滑平台BC,从C点进入细管,由D点水平飞出。
已知小物块与斜面间动摩擦因数μ=0.80,小物块可视为质点,不计空气阻力及细管内径大小,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
高中物理机械能守恒定律知识点

高中物理机械能守恒定律知识点一、机械能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 EP=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EP=一mgh,若物体在零势能参考面下方低h处其重力势能为 EP=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WG=ΔEP 减=EP初一EP末,克服重力做功等于重力势能的增加量W克=ΔEP增=EP末—EP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:EK1+Epl=Ek2+EP2(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EP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EP都应是对同一参考面而言的.(2)其他表达方式,ΔEP=一ΔEK,系统重力势能的增量等于系统动能的减少量.(3)ΔEa=一ΔEb,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。
高中物理关于机械能守恒的知识点

高中物理机械能守恒_高中物理关于机械能守恒的
知识点
一、知识点
(一)能、势能、动能的概念
(二)功
1功的定义、定义式及其计算
2正功和负功的判断:力与位移夹角角度、动力学角度
(三)功率
1功率的定义、定义式
2额定功率、实际功率的概念
3功率与速度的关系式:瞬时功率、平均功率
4功率的计算:力与速度角度、功与时间角度
(四)重力势能
1重力做功与路径无关
2重力势能的表达式
3重力做功与重力势能的关系式
4重力势能的相对性:零势能参考平面
5重力势能系统共有
(五)动能和动能定理
1动能的表达式
2动能定理的内容、表达式
(六)机械能守恒定律:内容、表达式
二、重点考察内容、要求及方式
1正负功的判断:夹角角度、动力学角度:力对物体产生的加速度与物体运动方向一致或相反,导致物体加速或减速,动能增大或减小(选择、判断)
2功的计算:重力做功、合外力做功(动能定理或功的定义角度)(填空、计算)
3功率的计算:力与速度角度、功与时间角度(填空、计算)
4机车启动模型:功率与速度、力的关系式;运动学规律(填空、计算)
5动能定理与受力分析:求牵引力、阻力;要求正确受力分析、运动学规律(计算)
6机械能守恒定律应用:机械能守恒定律表达式、设定零势能参考平面;求解动能、高度等。
2023人教版带答案高中物理必修二第八章机械能守恒定律微公式版全部重要知识点

2023人教版带答案高中物理必修二第八章机械能守恒定律微公式版全部重要知识点单选题1、关于机械能和机械能守恒,下列说法正确的是()A.物体质量越大,其机械能越大B.机械能是标量,但可能取负值C.机械能守恒时,物体一定处于平衡状态D.重力对物体做正功时,物体机械能增加答案:BA.物体质量越大,物体的动能和重力势能不一定越大,则机械能不一定越大,A错误;B.机械能是标量,但可能取负值,B正确;C.机械能守恒时,物体不一定处于平衡状态,比如自由落体运动的物体,机械能守恒,C错误;D.重力对物体做正功时,物体机械能不一定增加,比如自由落体运动的物体,机械能守恒,D错误。
故选B。
2、一个质量为2kg的物体从某高处自由下落,重力加速度取10m/s2,下落2s时(未落地)重力的功率是()A.300WB.400WC.500WD.600W答案:B下落2s时重力的功率是P=mgv y=mg2t=2×102×2W=400W故选B。
3、用与斜面平行的恒力F将质量为m的物体沿倾角为θ的斜面运动一段距离,拉力做功W1;用同样大小的水平力将物体沿水平面拉动同样的距离,拉力做功W2,则()A.W1<W2B.W1>W2C.W1=W2D.无法判断答案:C根据功的计算公式W=Flcosθ可得W1=W2=Fl故选C。
4、质量为m的小球从光滑曲面上滑下,在到达高度为ℎ1的位置A时,速度大小为v1,滑到高度为ℎ2的位置B时,速度大小为v2,则()A.以A处为重力势能参考面,则小球在B处的重力势能为mgℎ2B.由于不清楚支持力做功,所以无法断定机械能是否守恒C.无论以什么位置作为参考面,小球在下滑中,重力做功W G=mg(ℎ1−ℎ2)D.以曲面顶部为参考面,则小球在B处重力势能比在A处的重力势能大答案:CA.以A处为重力势能参考面,则小球在B处的重力势能为E p=−mg(ℎ1−ℎ2)=mg(ℎ2−ℎ1)A错误;B.物体在运动过程中,支持力的方向总是与速度方向垂直,因此支持力不做功,小球运动过程中只有重力做功,小球机械能守恒,B错误;C.根据功的定义式,小球在下滑中,重力做功为W G=mg(ℎ1−ℎ2)C正确;D.令曲面底部到A的距离为ℎ0,以曲面顶部为参考面,则小球在B处重力势能与在A处的重力势能分别为E p A=−mg(ℎ0−ℎ1),E p B=−mg(ℎ1−ℎ2+ℎ0)由于重力势能的正负表示大小,因此小球在B处重力势能比在A处的重力势能小,D错误。
通用版带答案高中物理必修二第八章机械能守恒定律微公式版知识点归纳总结(精华版)

通用版带答案高中物理必修二第八章机械能守恒定律微公式版知识点归纳总结(精华版)单选题1、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 。
2、质量为m 的小球被系在轻绳一端,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。
设某一时刻小球通过轨道的最低点,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,则在此过程中小球克服空气阻力所做的功为( )A .14mgR B .310mgR C .12mgR D .mgR 答案:C在最低点时,根据牛顿第二定律有7mg −mg =mv 12R则最低点速度为v 1=√6gR恰好通过最高点,则根据牛顿第二定律有mg=mv22 R则最高点速度为v2=√gR 由动能定理得−2mgR+W f=12mv22−12mv12解得W f=−12 mgR球克服空气阻力所做的功为0.5mgR故选C。
3、如图所示为某汽车启动时发动机功率P随时间t变化的图像,图中P0为发动机的额定功率,若已知汽车在t2时刻之前已达到最大速度v m,据此可知()A.t1~t2时间内汽车做匀速运动B.0~t1时间内发动机做的功为P0t1C.0~t2时间内发动机做的功为P0(t2-t12)D.汽车匀速运动时所受的阻力小于P0v mA.由题意得,在0~t1时间内功率随时间均匀增大,知汽车做匀加速直线运动,加速度恒定,由牛顿第二定律F−f=ma可知,牵引力恒定,合力也恒定。
人教版高中物理必修二 8.4 机械能守恒定律 练习(含答案)

机械能守恒定律练习一、单选题1.下列所述的物体在运动过程中满足机械能守恒的是( )A. 跳伞运动员张开伞后,在空中匀速下降B. 忽略空气阻力,物体竖直上抛C. 火箭升空过程D. 拉着物体沿光滑斜面匀速上升【答案】B【解析】解:A、跳伞运动员在空中匀速下降,动能不变,重力势能减小,因机械能等于动能和势能之和,则机械能减小。
故A错误。
B、忽略空气阻力,物体竖直上抛,只有重力做功,机械能守恒,故B正确。
C、火箭升空,动力做功,机械能增加。
故C错误。
D、物体沿光滑斜面匀速上升,动能不变,重力势能在增加,所以机械能在增大。
故D错误。
故选:B。
物体机械能守恒的条件是只有重力或者是弹簧弹力做功,或看物体的动能和势能之和是否保持不变,即采用总量的方法进行判断。
解决本题的关键掌握判断机械能是否守恒的方法,1、看是否只有重力做功。
2、看动能和势能之和是否不变。
2.安徽芜湖方特水上乐园是华东地区最大的水上主题公园。
如图为彩虹滑道,游客先要从一个极陡的斜坡落下,接着经过一个拱形水道,最后达到末端。
下列说法正确的是( )A. 斜坡的高度和拱形水道的高度差要设计合理,否则游客经过拱形水道的最高点时可能飞起来B. 游客从斜坡的最高点运动到拱形水道最高点的过程中,重力一直做正功C. 游客从斜坡下滑到最低点时,游客对滑道的压力最小D. 游客从最高点直至滑到最终停下来过程中,游客的机械能消失了【答案】A【解析】解:A、斜坡的高度和拱形水道的高度差要设计合理,不能让游客经过拱形水A正确;B、游客从斜坡的最高点运动到拱形水道最高点的过程中,游客的位置是先降低后升高,所以重力先做正功后做负功,故B错误;C、游客从斜坡上下滑到最低点时,加速度向上,处于超重状态,游客对滑道的压力最大,故C错误;D、游客从最高点直至滑到最终停下来过程中,游客的机械能没有消失,而是转化为其他形式的能(内能),故D错误。
故选:A。
高点运动到拱形水道最高点的过程中,游客是先降低后升高的;游客在最低点时,其加速度向上,游客处于超重状态;整个过程是符合能量守恒的,机械能不是消失,而是转化为其它形式的能。
高中物理必修二第八章机械能守恒定律知识点总结全面整理(带答案)

高中物理必修二第八章机械能守恒定律知识点总结全面整理单选题1、如图所示,重为G的物体受一向上的拉力F,向下以加速度a做匀减速运动,则()A.重力做正功,拉力做正功,合力做正功B.重力做正功,拉力做负功,合力做负功C.重力做负功,拉力做正功,合力做正功D.重力做正功,拉力做负功,合力做正功答案:B由于物体向下运动,位移方向向下,因此重力方向与位移方向相同,重力做正功,拉力方向与位移方向相反,拉力做负功,由于物体向下做匀减速运动,加速度方向向上,因此合力方向向上,合力方向与位移方向相反,合力做负功。
故选B。
2、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。
故选C。
3、某卫星在赤道上空轨道半径为r1的圆形轨道上绕地球运行的周期为T,卫星运动方向与地球自转方向相同,赤道上某城市的人每三天恰好五次看到卫星掠过其正上方。
假设某时刻,该卫星在A点变轨由半径为r1的圆形轨道进入椭圆轨道,近地点B到地心距离为r2。
设卫星由A到B运动的时间为t,地球自转周期为T0,不计空气阻力,则( )A .T =38T 0 B .t =(r 1+r 2)T 2r 1⋅√r 1+r 22r 1C .卫星在图中椭圆轨道由A 到B 时,机械能增大D .卫星由图中圆轨道进入椭圆轨道过程中,机械能不变 答案:AA .赤道上某城市的人每三天恰好五次看到卫星掠过其正上方,则有地球转了3圈,卫星转了8圈,可得 3T 0=8TT =38T 0A 正确;B .根据开普勒第三定律可知(r 1+r 22)3(2t )2=r 13T2 解得t =(r 1+r 2)T 4r 1√r 1+r 22r 1B 错误;C .卫星在图中椭圆轨道由A 到B 时,只有万有引力做功,机械能守恒,C 错误;D .卫星由图中圆轨道进入椭圆轨道过程中,卫星做向心运动,速度必须减小,高度降低,势能减小,因此机械能减小,D 错误。
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机械能一、知识网络αcos Fs W =)(α1、功:⑴功的概念:一个物体在力的作用下,如果在力的方向上发生一段位移,我们就说这个力对物体做了功。
这里特别强调:力和在力的方向上发生的位移,是做功的两个不可缺少的因素。
⑵功的公式:力对物体所做的功(W )、等于力的大小(F )、位移的大小(s )、力的方向和位移方向间的夹角的余弦三者的乘积。
⑶功是标量:功是由力的大小和位移的大小确定的,它没有方向,是个标量,⑷功的单位:在国际单位制中,功的单位是焦耳,符号J 。
1J 就1N 的力使物体在力的方向上发生1m 位移所做的功。
Nm J 11= (请注意千万不要把力矩的单位与功的单位相混淆)概念⑸功的正负:当20πθ<≤时F 做正功,当2πθ=时F 不做功,当πθπ≤<2时F 做负功。
⑹什么叫克服阻力做功:a. 力对物体做负功时,通常也可说成是物体..克服阻力做功。
如刹车时摩擦力对汽车做负功,意味着汽车克服摩擦力做功;重力对竖直上抛物体做负功,意味着物体克服重力做功,计算物体克服某个力所做的功时,其值要取绝对值。
b. 另一种是外力..克服阻力做功。
如我们把一个质量为m 的物体匀速举高时。
我们必须用一个与物体所受到力G=mg 大小相等、方向相反的外力,克服重力做功,物体被举高为h 时,外力克服重力所做的功为W=mgh 。
⑺一对作用力和反作用力做功的特点:①一对作用力和反作用力在同一段时间内做的总功可能为正、可能为负、也可能为零。
②一对互为作用反作用的摩擦力做的总功可能为零(静摩擦力)、可能为负(滑动摩擦力),但不可能为正。
⑻关于摩擦力或介质阻力做功的特点:摩擦力做功的大小是摩擦力与所作用的物体 在力的方向上通过的路程,而非位移。
⑼在两个接触面上因相对滑动而产生的热量:Q=f滑s 相对,其中f滑为滑动摩擦力,s 相对为接触物的相对位移。
2、功率:⑴功率的概念:功率是表示物体(施力物)做功快慢的物理量,表示了单位时间内,施力物做功的多少。
是用功与完成这些功所用时间的比值表示。
⑵功率的公式:tW P = 该式表示了在某一段时间t 内物体做功的平均功率。
当力的方向和位移的方向一致时,上式中的W=Fs ,则:v F t s FP ⋅=⋅=重力的功率可表示为P G =mgv y ,即重力的瞬时功率等于重力和物体在该时刻的竖直分速度之积。
⑶功率的单位:在国际单位制中,功率的单位是瓦特。
1瓦特=1焦耳/秒,符号:1W=1J/s除了“瓦”这个单位以外,技术上常用“千瓦”(KW )做功率的单位。
⑷公式P=Fv 中三个物理量的相依关系:当力F 与物体运动方向相同时,P=Fv ,在功率一定的情况下,力越大,速度就越小,如汽车从平地开始上坡时,在保持发动机功率不变的条件下,需换档降低速度以增大牵引力。
在力大小不变时,功率越大,速度越大,如在竖直方向上匀速吊起重物,起重机输出功率越大,起吊速度就越大。
保持速度不变时,功率越大,力越大,如汽车从平路转入上坡时,要保持速度不变,就需要加大油门增大牵引功率以增大牵引力。
⑸注意区别P=tW 、P=Fvcos α、P=Fv 三个公式的适用范围:对P=tW ,P 是时间t 内的平均功率;对P=Fvcos α,若v 是瞬时速度,P 是瞬时功率,若v 是平 均速度,P 是平均功率;对P=Fv ,F 与v 必须同方向,功率P 与速度对应,即瞬时速度对应瞬时 功率,平均速度对应平均功率。
⑹额定功率:任何一个动力机器,它的功率都是有一定的限制的,这就是该机器的额定功率,额定功率都要在铭牌上标明,机器工作时受额定功率的限制。
而机器功率的发挥是可以人为控制的。
如汽车可通过控制给油的多少(油门),确定功率的大小。
但功率不管如何改变,功率的最大值是额定功率。
⑺关于机车的两种起动方式:⑷汽车的两种加速问题。
当汽车从静止开始沿水平面加速运动时,有两种不同的加速过程,但分析时采用的基本公式都是P =Fv 和F-f = ma①以额定功率起动:由公式P =Fv 和F-f=ma知a= m f vP -,由于P 恒定,随着v 的增大,F 必将减小,a 也必将减小,汽车做加速度不断减小的加速运动,直到F =f ,a =0,这时v 达到最大值f P F P v m m m ==。
可见恒定功率的加速一定不是匀加速。
这种加速过程发动机做的功只能用W =Pt 计算,不能用W =Fs 计算(因为F 为变力)。
②以加速度a 匀加速起动:由公式P =Fv 和F -f =ma 知,由于F 恒定,所以a 恒定,汽车做匀加速运动,而随着v 的增大,P 也将不断增大,直到P 达到额定功率P m,功率不能再增大了。
这时匀加速v a运动结束,其最大速度为m m m m v f P F P v =<=',此后汽车要想继续加速就只能做恒定功率的变加速运动了。
可见恒定牵引力的加速时功率一定不恒定。
这种加速过程发动机做的功只能用W=F ∙s 计算,不能用W=P ∙t 计算(因为P 为变功率)。
例题:解析:要注意两种加速运动过程的最大速度的区别。
例题:如图所示,质量为m 的小球用长L 的细线悬挂而静止在竖直位置。
在下列三种情况下,分别用水平拉力F 将小球拉到细线与竖直方向成θ角的位置。
在此过程中,拉力F 做的功各是多少?⑴用F 缓慢地拉;⑵F 为恒力;⑶若F 为恒力,而且拉到该位置时小球的速度刚好为零。
可供选择的答案有A.θcos FLB.θsin FLC.()θcos 1-FLD.()θcos 1-mgL解:⑴若用F 缓慢地拉,则显然F 为变力,只能用动能定理求解。
F 做的功等于该过程克服重力做的功。
选D⑵若F 为恒力,则可以直接按定义求功。
选B⑶若F 为恒力,而且拉到该位置时小球的速度刚好为零,那么按定义直接求功和按动能定理求功都是正确的。
选B 、D在第三种情况下,由θsin FL =()θcos 1-mgL ,可以得到2tan sin cos 1θθθ=-=mg F ,可见在摆角为2θ时小球的速度最大。
实际上,因为F 与mg 的合力也是恒力,而绳的拉力始终不做功,所以其效果相当于一个摆,我们可以把这样的装置叫做“歪摆”。
例题:质量为2t 的农用汽车,发动机额定功率为30kW ,汽车在水平路面行驶时能达到的最大时速为54km/h。
若汽车以额定功率从静止开始加速,当其速度达到v=36km/h时的瞬时加速度是多大?解析:汽车在水平路面行驶达到最大速度时牵引力F等于阻力f,即P m=f v m,而速度为v时的牵引力F=P m/v,再利用F-f=ma,可以求得这时的a=0.50m/s23、功和能:⑴能的最基本性质:能就是指能量,如果物体能够做功,就说这个物体。
如水流的机械能,带动水轮机发电,这是机械能转化为电能;电动机能电后,把电能转变成机械能;大力发电是把热能转化成电能,电热取暖则又是把电能转化成热能;这些现象都告诉了我们各种不同形式的能是可以互相转化的,而且在转化过程中,能的总量是守恒的。
这就是能的最基本性质。
⑵功和能的关系:功是能量转化的量度①做功的过程就是能的转化过程,能的转化是通过做功来实现的。
②做多少功就有多少能量发生转化(用功的数值来量度能量转化的多少)4、动能:⑴动能:物体由于运动而具有的能量。
一个物体由静止开始运动,必须受有外力的作用,那么这个外力做了多少功,就表示了有多少其它形式能量转化为物体的动能了。
我们利用这个办法可求出物体的动能。
⑵动能公式的推导:在光滑的水平面上有一个质量为m的静止物体,在水平恒力作用下开始运动,经过一段位移S,达到速度为 。
在此过程中:外力做功W=Fs物体的动能E KΘ功是能量转化的量度∴ E K = W=Fs a S as ma F 22;22υυ=∴==而 22212υυm a ma E k =⨯=则. ⑶动能公式:221mv E k = 即物体的动能等于它的质量跟它的速度平方的乘积的一半。
⑷动能是标量,在国际单位制中,动能的单位是焦耳(J )。
⑸关于物体动能的变化:①速度υ是一个描述物体运动状态的物理量,动能221υm E k =也是一个描述物体运动状态的物理量。
速度变化时,动能不一定变化。
如物体做圆周运动时,虽然速度在变化,但动能是恒量。
可是动能变化时,速度一定发生变化。
如物体做自由落体运动,物体动能变化,其运动速度也在变化。
②物体在一直线上运动时,其速度有正、负之分(表示方向),但物体的动能却永远是正值。
可是动能的变化量可以有正负。
动能的变化量表示了运动物体的终了状态的动能)(2k E 减去其初始状态的动能)(1k E 。
如汽车加速运动,12k k E E >,则动能变化量为正值。
若汽车做减速运动,即12k k E E <,则其动能变化量为负值。
③物体动能的变化是与外力做功有关的,这个“功”,指的是合外力做的功,或合功。
如果以动力做功为主,则物体动能变化量为正。
若以阻力做功为主,则物体动能变化量为负。
5、势能:⑴势能的概念:相互作用的物体间,由其相对位置所决定的能量。
⑵势能和种类:有重力势能和弹性势能等。
重力势能:地球与地球附近的物体之间由于重力的作用而是有的势能。
弹性势能:物体发生弹性形变时,由于其各部分间存在弹力的相互作用的是有的势能。
⑶重力势能:公式E p =mgh①表示物体的重力势能等于物体的质量、重力加速度和它所处的高度三者的乘积。
②根据功是能量转化的量度,也可以看做是外力把物体举高了h ,外力做功W=mgh 全转化成物体的重力势能,即E p =mgh 。
③重力势能是标量。
在国际单位制中,它的单位跟功的单位相同:焦耳(J )。
④公式中h 的含义要特别注意:重力势能公式E p =mgh 中的h 表示高度,用来表示物体所在的位置,是个状态量,是由规定的高度零点(如地面)开始量度的,向上为正;而自由落体公式 221gt h 中的h 表示自由下落物体的位移,是个过程量,是由起始位置开始量度的,向下为正,二者不能混为一谈。
⑤重力做功的特点:重力对物体所做的功只跟起点和终点的位置有关,而跟物体运动路径无关。
⑥重力做功和重力势能的变化:重力做正功,势能减少;重力做负功,势能增加。
重力做多少功,就改变多少重力势能。
其数学表示式为WG =-△pE=1p E-2p E,式中1p E、2p E分别表示初态和终态的重力势能。
a重力做正功时,重力势能减少,减少的重力势能等于重力所做的功;重力做负功时,重力势能增加,增加的重力势能等于克服重力所做的功.即重力做多少功,重力势能就改变多少.b重力做功只跟初末位置的高度有关,跟物体运动的路径无关,即WG=mg△h。
⑷弹性势能:物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能。
弹性势能的大小与形变量及劲度系数有关,弹簧的形变量越大,劲度系数越大,弹簧的弹性势能越大。