2.5机械能守恒定律.docx

机械能守恒定律一、能量势能：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能动能：物体由于运动而具有的能量叫做动能二、功：力在物体沿力的方向发生位移的空间累积效应。也就是说，功是力对空间的累积效应。力对物体做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦相乘 (其中为力的方向与位移方向的夹角)标量单位焦耳（焦--J）1、对公式的理解：对于恒力做功，可以理解为位移l在恒力F方向上的投影；可以理解为恒力F在位移l上的投影W为负值时表示力对物体做负功，W为正值时表示力对物体做正功，与参考方向无关；某力对物体做负功，往往说成“物体克服某力做功”多个恒力做功时，每个力做的功相加等于这几个力的合力对物体所做的功，即：对于，力做正功取正值，力做负功取负值由于摩擦力始终与物体运动方向处在同一指向上，故摩擦力做功等于摩擦力与路径长度的乘积。2、变力做功：取路径上极小一段，由于路径极小，则在该段路径内位移为且力F保持不变，则力F做的功为，整个路径l上力F做的功为每一几小段内力做的功的代数和，即其中；今后我们把一个过程分割成无数个极小段分析的方法叫做微元法3、功与能：一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量。物体对外做功的过程就是物体某种形式的能量转化为其他形式能量的过程，即做功的过程就是能量转化的过程，做了多少功，就有多少能量发生转化。所以，功是能量转化的量度，属于过程量。例题如图所示，一质点在F1、F2、F3三个力的作用下，位移为L，这个过程中三个力做的功分别为W1、W2、W3，则三个力做的总功为多少？解：据题意指导：力做正功取正，力做负功取负，然后带入公式三、功率：描述做功快慢的物理量标量瓦特（瓦--W） 1W=1J/s 常用单位：千瓦（KW）功率与速度：(平均功率与瞬时功率同时适用)对于做直线运动运动的物体，例题一辆额定功率为P的汽车在水平面上由静止开始做直线运动，假定汽车所受阻力恒为f（1）若以恒定功率启动，试画出汽车v-t图解：由牛顿第二定律：F-f=maF=P/vP不变 v逐渐增大 所以F减小 因此a减小，所以汽车做加速度逐渐减小的加速运动随着v逐渐增大 F逐渐减小，当F=f时，汽车所受合力为零，做匀速运动（2）若以恒定加速度启动，试画出汽车v-t图解：由牛顿第二定律：F-f=maF=P/v(P表示瞬时功率)，开始时，a不变，所以F不变，又因为v=at，所以v逐渐增大，又因为F不变，所以P增大，当P增大到额定功率P时，P不变 v逐渐增大 所以F减小 因此a减小 所以汽车做加速度逐渐减小的加速运动，随着v逐渐增大 F逐渐减小，当F=f时，汽车所受合力为零，做匀速运动四、重力势能：1、重力做功：重力对物体做的功特点：属于恒力做功，故而重力做功与路劲无关，只与升降的高度和物体质量有关表达式标量焦耳--J属于过程量物理意义：高度下降，重力做正功；高度上升，重力做负功，物体克服重力做功2、重力势能：物体由于被举高而具有的能，大小与物体的质量成正比，与物体被举的高度成正比表达式：标量焦耳------J 1J=1kg·m·s-2=1N·m特性：具有相对性，与参考面有关，通常规定参考面为零势能面（假定势能为零的面），若物体在参考面上方，重力势能为正值，表示物体在这个位置的重力势能比参考面的重力势能多若物体在参考面下方，重力势能为负值，表示物体在这个位置的重力势能比参考面的重力势能少若物体在参考面上，物体仍然具有势能物体重力相对于参考面可以对物体做多少功，那么物体的重力势能就是多少重力势能描述的是物体某一位置具有的一种能，即为状态量特别的：势能总离不开相互作用的两个物体，因而势能是有相互两个作用的物体所组成的体系所共有的，而不是单独存在于一个物体上。也就是说重力势能是物体与地球所组成的体系所共有的，而不是物体单独具有的。3、功能关系：重力做功的过程是重力势能变化的过程，重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加，且重力做了多少功，重力势能就变化了多少。关系式：例题如图A、B、C三个平面相互平行，平面A和B与平面C的高度差分别为h1和h2,一质量为m的小球在A平面a位置向上经过B平面b位置运动到C平面c位置，以B平面为零势能面，则小球由a运动到c的过程中，求重力做的功。解方法一：方法二：由功能关系得，重力做功负号表示重力做负功五、动能定理 1、做功与速度的关系设某物体的质量为m,在与运动方向相同的恒力F作用下发生一段位移l,速度由v1增加到v2。这个过程力F做的功W=Fl。由牛顿第二定律F=ma由匀变速直线运动学公式得联立解得2、动能：物体由于运动而具有的能从上式我们看到，力F所做的功就等于这个物理量的变化。在物理学中就用这个量表示物体的动能。动能用Ek来表示，即标量焦耳--J其中v描述的是物体的运动状态，故而Ek是状态量3、动能