機(jī)械能守恒定律運(yùn)動(dòng)

1、 第七章機(jī)械能守恒定律運(yùn)動(dòng)能量功功率一、能量的轉(zhuǎn)化和守恒.能量的物理意義：一個(gè)物體如果具備了對(duì)外做功的本領(lǐng)，我們就說這個(gè)物體具有能量。能量是狀態(tài)量，是標(biāo)量，與物體的某一狀態(tài)相對(duì)應(yīng)。能量的表現(xiàn)形式多種多樣，如動(dòng)能、勢(shì)能等。.能量守恒與轉(zhuǎn)化定律：能量只能從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式，或從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，但能的總量保持不變，這就是能量守恒和轉(zhuǎn)化定律。.尋找守恒量的方法：尋找守恒量必須講究科學(xué)的方法：如觀察此消彼長的物理量、研究其相互的關(guān)系、科學(xué)構(gòu)思巧妙實(shí)驗(yàn)、精確地論證、推理和計(jì)算等。二、功.概念：如果一個(gè)物體受到力的作用，并在力的方向上發(fā)生了一段位移，則這個(gè)力就對(duì)物體做了功。.公式：W=Fl

2、cos口F為該力的大小，l為力發(fā)生的位移，口為位移l與力F之間的夾角?？冢嚎趦H與F、S、口有關(guān)，與物體所受的其它外力、速度、加速度無關(guān)。.DO：焦耳，簡稱“焦”，符號(hào)J。.標(biāo)量：但它有正功、負(fù)功。功的正負(fù)表示能量傳遞的方向，或表示動(dòng)力做功還是阻力做功，即表示做過的效果口.物理意義：口是能量轉(zhuǎn)化的量度?？谑且粋€(gè)過程所對(duì)應(yīng)的量，因此功是過程量。.OOOO：口總功等于各個(gè)力對(duì)物體做功的代數(shù)和：；口總功等于合外力所做的功：W=Flcos口。7.判斷力F做功的情況的方法：總合口利用公式W=Flcos口來判斷：當(dāng)0,：）時(shí)，即力與位移成銳角，力做正功，功為正當(dāng)時(shí)，即力與位移垂直，力不做功，功為零當(dāng)（二司時(shí)

3、，即力與位移成鈍角，力做負(fù)功，功為負(fù)2口看物體間是否有能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移：若有能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移，則必定有力做功。此方法常用于兩個(gè)相互聯(lián)系的物體。三、功率0：描述力對(duì)物體口功快慢的物理量。0：PW（定義式），適用于任何情況，PFBcosUPFBcosBt順順。.DO：瓦特，簡稱“瓦”，符號(hào)W。.標(biāo)量：功率表示功的變化率，是一種頻率，只有大小，沒有方向。.分類：額定功率：指發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)最大輸出功率，電器的銘牌上寫的功率即為額定功率；實(shí)際功率：指發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際輸出的功率即發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生牽引力的功率，P口P。6.0000：輸入功率:機(jī)器工作時(shí)，外界對(duì)機(jī)器做功的功率。實(shí)額輸出功率：極其對(duì)外做功的功率。P機(jī)械效

4、率：-a出PDO7.機(jī)車的兩種啟動(dòng)方式：啟動(dòng)方式恒定功率啟動(dòng)恒定加速度啟動(dòng)過程分析階段一：VFPaFF0vm階段二：FFa0PFFmm階段一：aFF阻不變F不變vPF直到mP=P0=Fv口階段二：VFFBavmnnnn.Pn階段三：ffa0vv十。mP運(yùn)動(dòng)規(guī)律口加速度逐漸減小的變加速直線運(yùn)動(dòng)（對(duì)應(yīng)下圖中的OAODDOvm做勻速直線運(yùn)動(dòng)隊(duì)?wèi)?yīng)下圖中AB段）以加速度a做勻加速直線運(yùn)動(dòng)（對(duì)應(yīng)下圖中的OAO,t.ydd做加速度減小的變加速直線運(yùn)動(dòng)隊(duì)?wèi)?yīng)下圖0a中的ABODDOv做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)下圖中的BCOD圖像1BvmhLOt1tOttt01t注意：不管哪種啟動(dòng)方式，機(jī)動(dòng)車的功率均是指牽引力的功率，對(duì)

5、啟動(dòng)過程的分析也都是用分段分析法。中的僅是機(jī)動(dòng)車的牽引力，而非機(jī)動(dòng)車所受的合力，這一點(diǎn)是在解題時(shí)極易出現(xiàn)錯(cuò)誤的地方。重力做功重力勢(shì)能彈性勢(shì)能一、重力做功.特點(diǎn)：重力做的功由重力大小和重力方向上發(fā)生的位移（數(shù)值方向上的高度差）決定。.公式：W=mg口h。G.00：重力做功與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)，只決定于運(yùn)動(dòng)初始位置的高度差。二、重力勢(shì)能.定義：物體由于位于高處而具有的能量。.表達(dá)式：E=mghh為物體重心到參考平面的豎直高度,單位J。.影響因素：p物體的質(zhì)量m和所在的高度h。.標(biāo)量：正負(fù)不表示方向。重力勢(shì)能為正，表示物體在參考面的上方；重力勢(shì)能為負(fù)，表示物體在參考面的下方；重力勢(shì)能為零，表示物體在

6、參考面的上。.重力勢(shì)能的變化：E=EE1,即末狀態(tài)與初狀態(tài)的重力勢(shì)能的差值。.對(duì)E=mgh的理解：ppp其中ph為物體重心的高度。重力勢(shì)能具有相對(duì)性，是相對(duì)于選取的參考平面而言的。選擇不同的參考平面，確定出的物體高度不一樣，重力勢(shì)能也不同。重力勢(shì)能可正可負(fù)，在參考平面上方重力勢(shì)能為正值，在參考平面下方重力勢(shì)能為負(fù)值。重力勢(shì)能是標(biāo)量，其正負(fù)表示比參考平面高或低。注：a、在計(jì)算重力勢(shì)能時(shí)，應(yīng)該明確選取參考平面。b、選擇哪個(gè)水平面作為參考平面，可視研究問題的方便而定，通常選擇地面作為參考平面。.系統(tǒng)性：重力勢(shì)能屬于地球和物體所組成的系統(tǒng)，通常說物體具有多少重力勢(shì)能，只是一種簡略的說法。.重力做功與重

7、力勢(shì)能變化的關(guān)系：重力勢(shì)能變化的過程也就是重力做功的過程，重力做正功，重力勢(shì)能減少；重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加，即滿足WG=-DE=E1-E2。三、彈性勢(shì)能.概念：發(fā)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(shì)的能。C1T.表達(dá)式：Ekx2，單位為J。p2.影響因素：彈簧的勁度系數(shù)k和彈簧形變量x。.彈力做功與彈性勢(shì)能的關(guān)系：彈力做正功時(shí)，物體彈性勢(shì)能減少；口力做負(fù)功時(shí)，物體彈性勢(shì)能增加，口W-IEE-E勢(shì)能增加，口彈PP1P2。動(dòng)能動(dòng)能定理一、動(dòng)能1.00：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量，稱為動(dòng)能。C_1T.表達(dá)式：Emv2，單位為J。K2大小有關(guān)，與速度的方向無關(guān)。參考系不同，速度就不同

8、，所以動(dòng)能也不同，一般來.影響因素：大小有關(guān)，與速度的方向無關(guān)。參考系不同，速度就不同，所以動(dòng)能也不同，一般來注：動(dòng)能是相對(duì)量（因?yàn)樗俣仁窍鄬?duì)量）說都以地面為參考系。,_1_1.動(dòng)能的變化：IEmv2mv2，口末狀態(tài)動(dòng)能與初狀態(tài)動(dòng)能之差。K2221注意：口EJ0,表示物體的動(dòng)能增加1口EJ0,表示物體的動(dòng)能減少。.說明：動(dòng)能具有相對(duì)性，與參考系的選取有關(guān)，一般以地面為參考系描述物體的動(dòng)能。動(dòng)能是表征物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量，與時(shí)刻、位置對(duì)應(yīng)。動(dòng)能是一個(gè)標(biāo)量，有大小、無方向，且恒為正值。二、動(dòng)能定理.內(nèi)容：力在一個(gè)過程中對(duì)物體做的功，等于物體在這個(gè)過程中動(dòng)能的變化。.表達(dá)式：WIEE-EKk2k1。

9、.意義：動(dòng)能定理指出了外力對(duì)物體所做的總功與物體動(dòng)能變化之間的關(guān)系。即外力對(duì)物體所做的總功，對(duì)應(yīng)于物體動(dòng)能的變化，變化的大小由做功的多少來量度。.適用情況：適用于受恒力作用的直線運(yùn)動(dòng)，也適用于變力作用的曲線運(yùn)動(dòng)；口不涉及加速度和時(shí)間的問題中，首選動(dòng)能定律；求解多個(gè)過程的問題；變力做功。解題步驟：明確研究對(duì)象，找出研究對(duì)象初末運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（對(duì)應(yīng)的速度）及其對(duì)應(yīng)的過程；口對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析；弄清外力做功的大小和正負(fù)，計(jì)算時(shí)將正負(fù)號(hào)代入；當(dāng)研究對(duì)象運(yùn)動(dòng)由幾個(gè)物理過程所組成，則可以采用整體法進(jìn)行研究。機(jī)械能守恒定律能量守恒定律一、機(jī)械能守恒定律.內(nèi)容：在只有重力或彈簧彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能與勢(shì)能可

10、以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。.條件：只有重力或彈簧彈力做功。.00：EEEIE，系統(tǒng)中初末狀態(tài)機(jī)械能總和相等，且初末狀態(tài)必須用同一零勢(shì)能計(jì)算勢(shì)IEIEKIE，系統(tǒng)重力勢(shì)能減少（增加）多少，動(dòng)能就增加（減少）多少。pIE加IE，系統(tǒng)中B減A部分增加（減少）多少，B部分就減少（增加）多少。44.解題步驟：確定研究對(duì)象，分析研究對(duì)象的物理過程；口進(jìn)行受力分析；分析各力做功的情況，明確守恒條件；選擇零勢(shì)能面，確定初末狀態(tài)的機(jī)械能（必須用同一零勢(shì)能計(jì)算勢(shì)能）根據(jù)機(jī)械能守恒定律列方程。5.判斷機(jī)械能守恒的方0：從做功角度判斷：分析物體或物體系的受力情況，明確各力做功的情況，若只有重力或彈簧彈力對(duì)物體

11、或物體系做功，則物體或物體系機(jī)械能守恒；口從能量轉(zhuǎn)化的角度來判斷：若物體系中只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，而無機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化，則物體系的機(jī)械能守恒。二、能量守恒定律1.00：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。.表達(dá)式：.意義：動(dòng)能定理指出了外力對(duì)物體所做的總功與物體動(dòng)能變化之間的關(guān)系。即外力對(duì)物體所做的總功，對(duì)應(yīng)于物體動(dòng)能的變化，變化的大小由做功的多少來量度。4.解題思路：轉(zhuǎn)化：同一系統(tǒng)中，口轉(zhuǎn)移：兩個(gè)物體A、A增必定存在B減，且增減量相等;B,只要A的某種能量增加，B的某種能量

12、一定減少，且增減量相等。5.解題步驟：最終的能量分清有哪幾種形式的能在變化;口分別列出減少的能量口EJ表達(dá)式；E0和增加的能量口E0的表達(dá)式或列出最初的能量E0和根據(jù)E增E列等式求解。減綜合：各種力做功的計(jì)算功能關(guān)系一、各種力做功的計(jì)算問題1.0000：()運(yùn)用公式W=Flcos口：使用此式時(shí)需找對(duì)真正做功的力和它發(fā)生的位移注意：用此式計(jì)算只能計(jì)算0000。(2)多個(gè)00的00求解：用平行四邊形定則求出合外力，再根據(jù)W=lcos口計(jì)算0。注意口應(yīng)是合外力與位移l間的夾角。分別求出各個(gè)外00的功W=W+W+。2.口變力做口血八種常見的分析方法):W=Flcos口，W=Flcos口口再求出各個(gè)外力

13、做功的代數(shù)和(1)等值法：若某一口力做的功和某一口力做的功相等，則可以通過計(jì)算該恒力做的功，求出該變力做的0。恒力做0用計(jì)算。(2)0率法：若功率恒定，可根據(jù)3)動(dòng)能定理法：根據(jù)W=Pt求變00的0。W=DEK計(jì)算。4)功能分析法：某種功與某種能對(duì)應(yīng)，可根據(jù)相應(yīng)能的變化求對(duì)應(yīng)的力做的功。5)平均力法：如果力的方向不變，力的大小隨位移按線性規(guī)律變化，可用算術(shù)平均值(00)代替變力，公式為WFlcos1(6)圖像法：如果參與做功的力是變力，方向與位移方向始終一致而大小隨時(shí)間變化，我們可作出該力隨位移變化的圖像。如圖，那么曲線與橫坐標(biāo)軸所圍的面積，即為變力做的0。(7)極限法(極端法):將所求的物理

14、量推向極大或極小推斷出現(xiàn)的情況，此方法適用于選擇題中。(8)微元法：將一個(gè)過程分解成無數(shù)段極小的過程，即整個(gè)過程是由小過程組合而成，先分析小過程，從而引向總過程討論分析，從而得出結(jié)論。3.摩擦000：(1)00特點(diǎn)：口摩擦力既可以對(duì)物體做正0,也可以對(duì)物體做負(fù)0。在相互存在的靜摩擦力的系統(tǒng)中，一對(duì)口摩擦力中，一個(gè)做正0,另一個(gè)做負(fù)功，且功的代數(shù)和為0?？谀Σ亮?duì)物體00的過程，是機(jī)械能在相互接觸的物體之間轉(zhuǎn)移的過程，沒有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。(2)摩擦00的功與產(chǎn)生內(nèi)能的關(guān)系：滑動(dòng)摩擦00的功為負(fù)值，在數(shù)值上等于滑動(dòng)摩擦力與相對(duì)位移的乘積，口口滑動(dòng)摩擦00的功在數(shù)值上等于存在相互摩擦力的系統(tǒng)機(jī)械能的減少量，根據(jù)能量守恒定律可知，滑動(dòng)摩擦00的功在數(shù)值上等于系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)能