高三物理综合复习讲义第五讲机械能及其守恒定律.doc

第五讲 机械能及其守恒定律 知识点回顾 一、功 1.概念:物体受到力的作用,并在力的方向上发生一段位移,就叫做力对物体做了功. 2.做功的两个不可缺少的因素:力和物体在力的方向上发生的位移. 3.恒力对物体做功大小的计算式为: W =Fscosα,单位:J. 其中F应是恒力,α是F和s方向之间的夹角，scosα即为在力的方向上发生的位移。 4.功有正负,但功是标量. (1)功的正、负的判断:若00≤α900,则F做正功; 若α=900,则F不做功;若900α≤1800,则F做负功. (2)功的正负的意义:功是标量,所以功的正、负不表示方向.功的正、负也不表示大小。功的正、负表示是动力对物体做功还是阻力对物体做功,或者说功的正、负表示是力对物体做了功,还是物体克服这个力做了功.功的正、负还表示能量转化的方向,如:重力做正功,重力势能减小,重力做负功,重力势能增加,合外力做正功,物体动能增加,合外力做负功,物体动能减小. 5.功的计算 (1)恒力的功,直接利用W=Fscosα来计算,变力的功可用动能定理或功能关系计算. (2)合外力的功:等于各个力对物体做功的代数和,即:W合=W1+ W2+ W3+……也可先求合力，再利用W=F合scosα求解。 6.功是能量转化的量度.做功过程一定伴随能量的转化,并且做多少功就有多少能量发生转化. 7.变力做功问题 ①W＝F·scosα是用来计算恒力的功，若是变力，求变力的功只有通过将变力转化为恒力，再用W＝Fscosα计算． ②有两类不同的力：一类是与势能相关联的力，比如重力、弹簧的弹力以及电场力等，它们的功与路径无关，只与位移有关或者说只与始末点的位置有关；另一类是滑动摩擦力、空气阻力等，在曲线运动或往返运动时，这类力（大小不变）的功等于力和路程（不是位移）的积． ③根据功和能关系求变力的功．如根据势能的变化求对应的力做的功，根据动能定理求变力做的功，等等． ④根据功率恒定，求变力的功，W=Pt. ⑤求出变力F对位移的平均力来计算，当变力F是位移s的线性函数时，平均力． ⑥作出变力F随位移变化的图象，图象与位移轴所围均“面积”即为变力做的功． 8.几种力做功的特点 ①作用力和反作用力的做功 作用力与反作用力同时存在，作用力做功时，反作用力可能做功，也可能不做功，可能做正功，也可能做负功，不要以为作用力与反作用力大小相等、方向相反，就一定有作用力、反作用力的功数值相等，一正一负．所以作用力与反作用力做功不一定相等． ②摩擦力的做功 A、静摩擦力做功的特点 （1）静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。 （2）在静摩擦力做功的过程中，只有机械能的相互转移（静摩擦力起着传递机械能的作用），而没有机械能转化为其他形式的能． （3）相互摩擦的系统内，一对静摩擦力所做功的代数和总为零。 B．滑动摩擦力做功的特点 (1）滑动摩擦力可以对物体做正功，也可以对物体做负功，当然也可以不做功。 (2）一对滑动摩擦力做功的过程中，能量的转化有两个方面：一是相互摩擦的物体之间机械能的转移；二是机械能转化为内能。转化为内能的量值等于滑动摩擦力与相对位移的乘积。 (3）滑动摩擦力、空气摩擦阻力等，在曲线运动或往返运动时等于力和路程（不是位移）的乘积 二、功率 1.概念:功跟完成这些功所用时间的比值叫做功率.功率是表示物体做功快慢的物理量. 2.功率的定义式:,导出公式,其中α是F与v的夹角. 说明:①定义式求出的为平均功率,若功率一直不变,则为瞬时功率. ②导出式中若v为平均速度,则P为平均功率;若v为瞬时速度,则P为瞬时功率,式中α为力F与物体速度v之间的夹角. 3.功率是标量. 4.功率的单位有W、kW、马力.其换算关系为:1kW=1000W,1马力=735W. 5.发动机名牌上的额定功率,指的是该机正常工作时的最大输出功率.实际功率是机器工作时实际的输出功率。并不是任何时刻发动机的实际功率都等于额定功率,实际功率可在零和额定功率之间取值. 发动机的额定功率是牵引力的功率,而不是合外力的功率.P=Fv中,F指的是牵引力.在P一定时,F与v成反比;在F一定时,P与v成正比. 6.机车的启动问题 (1)在额定功率下启动: 由公式P=Fv和F-f=ma知,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.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）.其速度图象如图所示. (2)以恒定加速度a启动: 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Pm,功率不能再增大了.这时匀加速运动结束,此时速度为