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十五章功和机械能
1.功
(1)功的定义:力和作用在力的方向上通过的位移的乘积.是描绘力对空间积累效应的物理量,是过程量.
定义式:W=F·s·cosθ,其中F是力,s是力的作用点位移(对地),θ是力及位移间的夹角.
(2)功的大小的计算方法:
①恒力的功可依据W=F·S·cosθ进展计算,本公式只适用于恒力做功.②依据W=P·t,计算一段时间内平均做功.③利用动能定理计算力的功,特殊是变力所做的功.④依据功是能量转化的量度反过来可求功.
(3)摩擦力、空气阻力做功的计算:功的大小等于力和路程的乘积.
发生相对运动的两物体的这一对互相摩擦力做的总功:W=fd(d是两物体间的相对路程),且W=Q(摩擦生热)
2.功率
(1)功率的概念:功率是表示力做功快慢的物理量,是标量.求功率时一定要分清是求哪个力的功率,还要分清是求平均功率还是瞬时功率.
(2)功率的计算①平均功率:P=W/t(定义式)表示时间t内的平均功率,不管是恒力做功,还是变力做功,都适用.②瞬时功率:P=F·v·cosαP和v分别表示t时刻的功率和速度,α为两者间的夹角.
(3)额定功率及实际功率:额定功率:发动机正常工作时的最大功率.实际功率:发动机实际输出的功率,它可以小于额定功率,但不能长时间超过额定功率.
(4)交通工具的启动问题通常说的机车的功率或发动机的功率实际是指其牵引力的功率.
①以恒定功率P启动:机车的运动过程是先作加速度减小的加速运动,后以最大速度vm=P/f作匀速直线运动,.
②以恒定牵引力F启动:机车先作匀加速运动,当功率增大到额定功率时速度为v1=P/F,而后开场作加速度减小的加速运动,最终以最大速度vm=P/f作匀速直线运动。
3.动能:物体由于运动而具有的能量叫做动能.表达式:Ek=mv2/2(1)动能是描绘物体运动状态的物理量.(2)动能和动量的区分和联络①动能是标量,动量是矢量,动量变更,动能不一定变更;动能变更,动量一定变更.
②两者的物理意义不同:动能和功相联络,动能的变更用功来量度;动量和冲量相联络,动量的变更用冲量来量度.③两者之间的大小关系为EK=P2/2m
4.★★★★动能定理:外力对物体所做的总功等于物体动能的变更.表达式
(1)动能定理的表达式是在物体受恒力作用且做直线运动的状况下得出的.但它也适用于变力和物体作曲线运动的状况.(2)功和动能都是标量,不能利用矢量法则分解,故动能定理无重量式.
(3)应用动能定理只考虑初、末状态,没有守恒条件的限制,也不受力的性质和物理过程的变更的影响.所以,凡涉和力和位移,而不涉和力的作用时间的动力学问题,都可以用动能定理分析和解答,而且一般都比用牛顿运动定律和机械能守恒定律简捷.
(4)当物体的运动是由几个物理过程所组成,又不须要探讨过程的中间状态时,可以把这几个物理过程看作一个整体进展探讨,从而避开每个运动过程的详细细微环节,具有过程简明、方法奇妙、运算量小等优点.
5.重力势能
(1)定义:地球上的物体具有跟它的高度有关的能量,叫做重力势能,.
①重力势能是地球和物体组成的系统共有的,而不是物体单独具有的.②重力势能的大小和零势能面的选取有关.③重力势能是标量,但有“+”、“-”之分.
(2)重力做功的特点:重力做功只确定于初、末位置间的高度差,及物体的运动途径无关.WG=mgh.
(3)做功跟重力势能变更的关系:重力做功等于重力势能增量的负值.即WG=-.
6.弹性势能:物体由于发生弹性形变而具有的能量.
★★★7.机械能守恒定律
(1)动能和势能(重力势能、弹性势能)统称为机械能,E=Ek+Ep.
(2)机械能守恒定律的内容:在只有重力(和弹簧弹力)做功的情形下,物体动能和重力势能(和弹性势能)发生互相转化,但机械能的总量保持不变.(3)机械能守恒定律的表达式
(4)系统机械能守恒的三种表示方式:
①系统初态的总机械能E1等于末态的总机械能E2,即E1=E2②系统削减的总重力势能ΔEP减等于系统增加的总动能ΔEK增,即ΔEP减=ΔEK增③若系统只有A、B两物体,则A物体削减的机械能等于B物体增加的机械能,即ΔEA减=ΔEB增
?[留意]解题时原委选取哪一种表达形式,应依据题意敏捷选取;需留意的是:选用①式时,必需规定零势能参考面,而选用②式和③式时,可以不规定零势能参考面,但必需分清能量的削减量和增加量.
?(5)推断机械能是否守恒的方法
?①用做功来推断:分析物体或物体受力状况(包括内力和外力),明确各力做功的状况,若对物体或系统只有重力或弹簧弹力做功,没有其他力做功或其他力做功的代数和为零,则机械
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