巧學(xué)王機(jī)械能

“七”法助陣機(jī)械能一、“六法”――求力的功1、公式法：，注意F為恒力，S為相對(duì)地面的位移。2、動(dòng)能定理法：合外力的功等于物體的動(dòng)能變化，3、功能關(guān)系法：涉及多種能量形勢(shì)的情況，已知能量的變化，求某變力的功4、機(jī)械能守恒法：從機(jī)械能發(fā)生變化原因列方程5、微元積分法：將變力做功累加起來，6、圖像法：F－S圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積為該力所做的功二、“五大對(duì)應(yīng)”――功與能關(guān)系做功的過程是能量轉(zhuǎn)化的過程，功是能的轉(zhuǎn)化的量度。功是一種過程量，它和一段位移（一段時(shí)間）相對(duì)應(yīng)；而能是一種狀態(tài)量，它與一個(gè)時(shí)刻相對(duì)應(yīng)。兩者的單位是相同的（都是J），但不能說功就是能，也不能說“功變成了能”。1、合力的功→動(dòng)能變化：W外=ΔEk，這就是動(dòng)能定理。2、非重力的功→機(jī)械能變化：W其=ΔE機(jī)，（W其表示除重力以外的其它力做的功），這就是機(jī)械能守恒定律的推論，若W其＝0就是機(jī)械能守恒定律了。3、彈力的功→彈性勢(shì)能變化：WN=-ΔEP彈簧。4、重力的功→重力勢(shì)能變化：WG=-ΔEP。5、摩擦力總功→內(nèi)能的增加：fd=Q（d為這兩個(gè)物體間相對(duì)移動(dòng)的路程）。三、“四法”――判斷機(jī)械能守恒機(jī)械能守恒定律的兩種表述：1、只有重力做功，物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變。2、沒有摩擦和阻力，物體只發(fā)生動(dòng)能和重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化時(shí)，機(jī)械能總量保持不變。對(duì)機(jī)械能守恒定律的理解：1、機(jī)械能守恒定律的研究對(duì)象一定是系統(tǒng)，至少包括地球在內(nèi)。通常我們說“小球的機(jī)械能守恒”其實(shí)一定也就包括地球在內(nèi)，因?yàn)橹亓?shì)能就是小球和地球所共有的。另外小球的動(dòng)能中所用的v，也是相對(duì)于地面的速度。2、當(dāng)研究對(duì)象（除地球以外）只有一個(gè)物體時(shí)，往往根據(jù)是否“只有重力做功”來判定機(jī)械能是否守恒；當(dāng)研究對(duì)象（除地球以外）由多個(gè)物體組成時(shí)，往往根據(jù)是否“沒有摩擦和介質(zhì)阻力”來判定機(jī)械能是否守恒。3、“只有重力做功”不等于“只受重力作用”。在該過程中，物體可以受其它力的作用，只要這些力不做功，或所做功的代數(shù)和為零，就可以認(rèn)為是“只有重力做功”。通過以上理解，總結(jié)判斷機(jī)械能守恒的方法如下：1、守恒法：；；；2、動(dòng)能定理法：W其=ΔE機(jī)（W其表示除重力以外的其它力做的功），ΔE機(jī)＝0則守恒3、功能關(guān)系法：除了動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能，沒有其它能量形式的產(chǎn)生則守恒4、觀察法：運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為勻速直線運(yùn)動(dòng)；除重力和彈簧彈力沒有其它力；水平面的勻速圓周運(yùn)動(dòng)等四、“三法”――巧解鏈條問題利用分段法確定各部分物體的重力勢(shì)能，則整體重力勢(shì)能為各部分重力勢(shì)能之和。填補(bǔ)法是將斜面部分直接去掉，填補(bǔ)到原鐵鏈底端，計(jì)算重力勢(shì)能變化只需要計(jì)算填補(bǔ)移動(dòng)部分的鐵鏈重力勢(shì)能的變化即可。重心法是求出始末狀態(tài)的整個(gè)鏈條質(zhì)心所在位置，直接由重力勢(shì)能公式求取。請(qǐng)自行練習(xí)，答案：EQ\f(11,36)mgl（提示：選桌面為零勢(shì)能面，斜面上的1/3鐵鏈的重力勢(shì)能為EQ\f(1,3)mg×EQ\f(1,3)l×EQ\f(1,2)×sin30°＝EQ\f(1,36)mgl，剛離開時(shí)可移動(dòng)填補(bǔ)到最底端的1/3鐵鏈，重力勢(shì)能為－EQ\f(1,3)mg×（l－EQ\f(1,3)l×EQ\f(1,2)）＝－EQ\f(5,18)mgl，故重力勢(shì)能減少了EQ\f(11,36)mgl）五、兩種含義――正確理解功的公式，功率的公式功的公式：，功為標(biāo)量。注意：F為恒力，S為相對(duì)地面的位移，夾角為方向夾角，角度為銳角，表示正功，鈍角表示負(fù)功，直角表示零功。公式有兩種拆法：，理解為位移方向的力為有效功，垂直位移方向?yàn)闊o效功。，理解為力方向的位移為有效位移，垂直力方向?yàn)闊o效位移。功率的公式：1、平均功率2、恒力功率，將平均速度代入公式，則同樣可求得平均功率，比如例53.功率：功率是描述做功快慢的物理量。vafF汽車兩種啟動(dòng)問題：當(dāng)汽車從靜止開始沿水平面加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，有兩種不同的加速過程，但分析時(shí)采用的基本公式都是P=Fv和vafF1、恒定功率的加速。由公式P=Fv和F-f=ma知，由于P恒定，隨著v的增大，F(xiàn)必將減小，a也必將減小，汽車做加速度不斷減小的加速運(yùn)動(dòng)，直到F=f，a=0，這時(shí)v達(dá)到最大值?？梢姾愣üβ实募铀僖欢ú皇莿蚣铀佟＿@種加速過程發(fā)動(dòng)機(jī)做的功只能用W=Pt計(jì)算，不能用W=Fs計(jì)算（因?yàn)镕為變力）。2、恒定牽引力的加速。由公式P=Fv和F-f=ma知，由于F恒定，所以a恒定，汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)，而隨著v的增大，P也將不斷增大，直到P達(dá)到額定功率Pm，功率不能再增大了。這時(shí)勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)束，其最大速度為，此后汽車要想繼續(xù)加速就只能做恒定功率的變加速運(yùn)動(dòng)了?？梢姾愣恳Φ募铀贂r(shí)功率一定不恒定。這種加速過程發(fā)動(dòng)機(jī)做的功只能用W=Fs計(jì)算，不能用W=Pt計(jì)算（因?yàn)镻為變功率）。要注意兩種加速運(yùn)動(dòng)過程的最大速度的區(qū)別。六、解題的重要法寶之一――動(dòng)能定理1、動(dòng)能定理的表達(dá)式：，只要知道合力F、位移S、始末速度v0、v四個(gè)物理量中任意三個(gè)就可求解第四個(gè)。2、與牛頓運(yùn)動(dòng)定律的比較：利用動(dòng)能定理只需考慮始末兩個(gè)狀態(tài)的動(dòng)能和外力對(duì)物體做的功，它還可以把不同運(yùn)動(dòng)過程合并成一個(gè)全過程。3、過程與狀態(tài)的選?。哼x取一個(gè)過程，確定兩個(gè)狀態(tài)，即初末狀態(tài)，及與過程對(duì)應(yīng)的所有外力做功的代數(shù)和，要注意所有外力的功的計(jì)算方法，功的概念中位移是相對(duì)地面的，所有速度均相對(duì)地面，參考系的統(tǒng)一。七、作用力與反作用力的總功為零嗎？――摩擦力的功歸類滑動(dòng)摩擦力做功有以下特點(diǎn)：1、摩擦力對(duì)某一物體來說，可做正功、負(fù)功或不做功；2、f靜做功：機(jī)械能轉(zhuǎn)移，沒有內(nèi)能產(chǎn)生；3、Q＝f滑·Δ