2022年高一物理功和机械能.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 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 W 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,一般为对位置移,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 0 , 时,即力与位移成锐角,功为正;动力做功;2 2时,即力与位移垂直功为零,力不做功;当 当 , 时,即力与位移成钝角,功为负,阻力做功;2 5功是
2、一个过程所对应的量,因此功是过程量;6功仅与 F、S 、 无关;有关,与物体所受的其它外力、速度、加速度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 8 ;合外力的功的求法:名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 方法 1:先求出合外力,再利用W=Flcos 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;对功的熟悉:1. 做功与否的判定问题 物体受到力的作用, 假如物体在力的方向上发生位移,我们就说
3、力对物体做了功;可见做功与否的判定,依据的是功的两个要素:力 与力的方向上的位移;2. 做功多少的运算问题做功多少是依据功的公式来运算的,功的公式为:WFscos,其中各个物理量的含义如下:F 是做功的力; s 是力所作用的那个物体的位移;而 就是力 F 与位移 s 之间的夹角;3. 做功快慢的描述问题做功的快慢程度用功率来描述,功率的定义式是:PWt功率的导出式是:PFvcos前者用于运算某段时间内的平均功率,瞬时功率;4. 对功的物理含义的懂得后者就用于运算某个时刻关于功我们不仅要从定义式WFscos进行懂得和运算,仍应理解它的物理含义;功是能量转化的量度,即:做功的过程是能量的一个转化过
4、程,这个过程做了多少功,就是多少能量发生了转化;对物体做正功,物体的能量增加;对物体做了多少正功,物体的能量就增名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 加了多少;对物体做负功, 也称物体克服阻力做功, 物体的能量削减,做了多少负功,物体的能量就削减了多少;因此功的正、负表示能的转化情形,表示物体是输入了能量仍是输出了能量; 例 1 如图 1 所示,质量为 m的物体静止于倾角为,质量为 M的斜面体上,现对该斜面体施一水平向左的推力F,使物体随斜面体一起沿水平方向向左匀速运动,位移为 s,求在此过程中物体所受重力、支持力、摩
5、擦力各对物体做了多少功?mMF图 1 二、功率1概念:功跟完胜利所用时间的比值,表示力 或物体 做功的快慢;2公式:PW(平均功率)PFcos(平均功率或瞬时功t率)3单位:瓦特 W 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4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,采纳的基本公式是P=Fv和 F-f = ma 6 ;应用:(1)机车以恒定功率启动时,由PF( P为机车输出功率, F 为机车牵引力,为机车前进
6、速度)机车速度不断增加就牵引力不断减小,当牵引力 F f 时,速度不再增大达到最大值 m ax ,就max P / f;(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ma f,速度不断增加汽车输出功率 P F 随之增加,当 P P 额定 时,F 开头减小但仍大于 f 因此机车速度连续增大,直至 F f 时,汽车便达到最大速度 m ax ,就 max P / f;对功率的熟悉:1. 功率是描述做功快慢的物理量由PW可知,功率的大小只与其“ 比值” 有直接联系,与做功t多少和时间长短无直接关联, 比较功率的大小就要比较功与完成这些功的所用时间之“ 比值” ;“ 比值” 大,功率就
7、大,做功就快,“ 比值” 小,功率就小,做功就慢;物体做功功率是描述物体做功的一个状态;做功的多少是一个过程,所以不能说功率大,做功就多;物体做功多少是做功物体在做功名师归纳总结 过程中的一个积存, 随着做功过程的积存时间越长,这个物体做功就第 4 页,共 33 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 越多,WPt就是一个积存的意思;即P在时间 t 上的积存就是物体做功的多少;2. 对力的功率的熟悉由PW、WvFscos可得:PFvcos,此式中为力 F 与速度tv 之间的夹角;把cos当作整体来看是物体在力的方向上的分速度,即:作用在物体上的力与物体在力
8、的方向上分速度的乘积叫做力的功 率;对一个动力机械,当功率P肯定时,由PFvcos可知:降低运动速度可以增大牵引力;反过来,如阻力很小,可以加快运动速度;这一点在各种机械设备中有着广泛的应用;任何机械都有一个铭牌,铭牌上所注功率为这部机械的额定功 率;它是供应人们对机械进行挑选、配置的一个重要参数,它反映了 机械的做功才能或机械所能承担的“ 任务” ;机械运行过程中的功率 是实际功率;机械的实际功率可以小于其额定功率(俗称机械没吃 饱),可以等于其额定功率(称满负荷运行),仍可以在短时间内略 大于其额定功率(称超负荷运行);机械不能长时间超负荷运行,那 样会损坏机械设备,缩短其使用寿命;3.
9、机车的两种启动(1)机车以恒定功率启动,牵引力随速度的增大而减小,机车做加速度逐步减小的变加速运动;当加速度减小到零时速度最大,以后机车做匀速运动(牵引力等于阻力);如图3 所示机车以恒定功率启动的 Pt 图和 vt 图;(机车在水平面运动,阻力视为恒定)名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - P vP0tvmtOO图 3 P0vtvmvtOO图 4 (2)机车匀加速启动,机车先做初速为零的匀加速运动;功率 随时间正比例增大,当增大到额定功率时,开头做一段变加速运动,牵引力减小到等于阻力时, 机车的速度增大到最大速度;
10、如图 4 为机车以匀变速启动的Pt 和 vt 图;5103kg,例 2:汽车发动机的额定牵引功率为60kW,汽车质量为10m/s2):1汽车在水平路面上行驶时, 阻力是车重的10倍,试问(取g(1)汽车保持以额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多 少?(2)如汽车从静止开头,保持以0 .5 m/s2的加速度做匀加速直线运动,这一过程能维护多长时间?名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 三、动能 1 概念:物体由于运动而具有的能量,称为动能;2 动能表达式:EK 1 m 22 3 动能定理(即合外力做功与动能关系) :
11、W E K 2 E K 14 懂得: F 在一个过程中对物体做的功, 等于物体在这个过程中动能的变化;F 做正功时,物体动能增加;F 做负功时,物体动能削减;动能定理揭示了合外力的功与动能变化的关系;4 适用范畴:适用于恒力、变力做功;适用于直线运动,也适用于曲 线运动;5 应用动能定懂得题步骤:a 确定争论对象及其运动过程 b 分析争论对象在争论过程中受力情形,弄清各力做功 c 确定争论对象在运动过程中初末状态,找出初、末动能名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - d 列方程、求解;对动能的熟悉:1. 动能是一个状态量
12、, 它与物体的运动状态对应; 动能也是标量,它只有大小,没有方向,而且物体的动能总是大于等于零,不会显现 负值;动能具有相对性, 它与参照物的选取有关;如:在行驶中汽车上 的物体,对汽车上的乘客,物体动能为零;但对路边的行人,物体的 动能不为零;2. 外力对物体做功与物体动能的关系:外力对物体做正功, 物体的动能增加, 这一外力有助于物体的运 动,是动力;外力对物体做负功,物体的动能减小,这一外力是阻碍 物体的运动,是阻力,外力对物体做负功往往又称物体克服阻力做功;功是能量转化的量度, 外力对物体做了多少功; 就有多少动能与其他 形式的能发生了转化; 所以外力对物体所做的功就等于物体动能的变化
13、量,即WEk12 mv t1mv2;这就是动能定理;0223. 应用动能定理的留意点:(1)明确争论对象、争论过程,找出初、末状态的速度情形;(2)要对物体进行正确的受力分析(包括重力),明确各力做 功的大小及正负情形;(3)如物体运动过程中包含几个不同物理过程,解题时,可以 分段考虑,也可视为一整体过程,列出动能定理求解;4. 关于动能与动量的比较名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - (1)动能与动量都是由质量和速度共同打算的物理量;(2)动能和动量都是用于描述物体机械运动的状态量;(3)动能是标量,动量是矢量;(4
14、)动能打算了物体克服肯定阻力能运动多远,动量就打算着 物体克服肯定阻力能运动多长时间;(5)动能是从能量观点动身描述机械运动的,动量是从机械运 动本身动身描述机械运动状态的;例 3:总质量为 M的列车,沿水平直线轨道匀速前进,其末节车 厢质量为 m,中途脱钩,司机发觉时,机车已行驶了 L 距离,于是立 即关闭油门撤去牵引力; 设运动的阻力与质量成正比, 比例系数为 k,机车的牵引力恒定, 当列车的两部分都停止时, 它们的距离是多少?四、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:E Pmgh 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
15、选取:原就是任意选取,但通常以地面为参考面名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 如参考面未定,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 转变与参考面的选取无关;4 标量,但有正负;重力势能为正,表示物体在参考面的上方;重力势能为负,表示物体在参考面的下方;重力势能为零,表示物体在参考面上;5 单位:焦耳( J)6 重力做功特点:物体运动时,重力对它做的功只跟它的初、末位置 有关,而跟物体运动的路径无关;7、重力做功与重力势能变化的关系WEp(1)物体的高度下降时,重力做
16、正功,重力势能削减,重力势能减 少的量等于重力所做的功;(2)物体的高度增加时,重力做负功,重力势能增加,重力势能增 加的量等于物体克服重力所做的功;(3)重力势能变化只与重力做功有关,与其他力做功无关;(四)对重力势能的熟悉 1. 重力势能是物体和地球这一系统共同全部,单独一个物体谈不 上具有势能;即:假如没有地球,物体谈不上有重力势能,平常说物 体具有多少重力势能,是一种习惯上的简称;2. 重力势能是标量,它没有方向;但是重力势能有正、负;此处 正、负不是表示方向,而仅表示比参考点的能量状态高仍是低;势能大于零表示比参考点的能量状态高,势能小于零表示比参考点的能量名师归纳总结 - - -
17、- - - -第 10 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 状态低;参考点的挑选不同虽对势能值表述不同,但对物理过程没有影响,即势能是相对的,势能的变化是肯定的,势能的变化与参考点 的挑选无关;重力做功与重力势能:重力做正功,物体高度下降,重力势能降低;重力做负功,物体 高度上升,重力势能上升;可以证明,重力做功与路径无关,由物体 所受的重力和物体初、末位置所在水平面的高度差打算,即:E GEPEmgh;所以重力做的功等于重力势能增量的负值,即W GPmgh 1mgh2例 4:如图 5 所示,半径为 r ,质量不计的圆盘面与地面相垂直,圆心处有一个垂直于盘面的光滑
18、水平固定轴O,在盘的最右边缘,固 r定一个质量为 m的小球 A,在 O点正下方离 O点 2 处,固定一个质量 也为 m的小球 B,放开盘,让其自由转动,试运算:(1)当 A球转到最低点时,两球的重力势能之和少了多少?(2)A球转到最低点时的线速度是多少?(3)在转动过程中, 半径 OA向左偏离竖直方向的最大角度是多少?OrAr 2图 5 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 五、机械能 1 机械能包含动能和势能(重力势能和弹性势能)两部分,即EEKEP;2 机械能守恒定律 : 在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与
19、势能可以相互转化,而总的机械能保持不变,即P E 1E2EK1EP1EK2EP2 K = 1 = 2;3 机械能守恒条件 : 做功角度:只有重力或弹力做功,无其它力做功;其它力不做功或其它力做功的代数和为零;系统内如摩擦阻力对系统不做功;能量角度:第一只有动能和势能之间能量转化, 无其它形式能量转化;只有系统内能量的交换,没有与外界的能量交换;4 运用机械能守恒定律解题步骤:a 确定争论对象及其运动过程 b 分析争论对象在争论过程中受力情形,弄清各力做功,判定机械能名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 是否守恒 c
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- 2022 年高 物理 机械能
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