第七章-机械能及其守恒定律-复习PPT课件

.,1,第七章机械能及其守恒定律复习课件,.,2,功和功率,.,3,功,1、概念：力和力的方向上的位移的乘积。,2、公式：,WFlcos,90时，W为正,90时，W0,90时，W为负,3、特点：功是过程量：做功的过程是能量转化的过程。功是标量：有正、负，注意正、负功的意义。,.,4,功率,1、概念：功跟做功所用时间的比值。,3、公式：,5、应用：机车启动问题。PFv：P为机车输出功率，F为机车牵引力。,平均功率：,瞬时功率：,PFvcos,2、物理意义：表示做功的快慢,4、单位：瓦特（W）或焦/秒（J/s）常用单位：千瓦（kW）1kW=103W,.,5,6.关于定义式的说明它是普遍适用的,不论恒力做功和变力做功它表示时间t内的平均功率,只有当物体匀速运动时才等于瞬时功率应注意P、W、t的同一性因为功有正负之分,故功率也有正负之分,.,6,例1以恒力F推一物体,使它在粗糙水平面上沿力的方向滑行一段距离，力F所做的功是W1,平均功率是P1。若以相同的力F推动该物体，使它在光滑水平面上滑行相同的距离，此时力F所做的功是W2，平均功率是P2。则()A、W1W2，P1W2，P1P2C、W1=W2，P1=P2D、W1=W2，P10,v,P/vf=ma,P额不变,a,v=vm,vm=P额/F=P额/f,.,20,t1,t,v,v1,vm,o,t2,恒定加速度启动的t图象,与恒定功率启动时的V-t图象有类似之处吗？,.,21,四、机车两种启动问题研究,4、两种启动的比较,（1）最大速度均为,vm=P额/F=P额/f,（2）最后均以最大速度做匀速直线运动,（3）后两个阶段的运动情况相同,变加速后再匀速,.,22,例3汽车发动机的额定牵引功率为60kw，汽车质量为5103kg，汽车在水平地面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，试求：(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)若汽车从静止开始，保持0.5m/s2的加速度做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？,.,23,练习汽车质量为2.0103kg,发动机额定功率24kW,当它在水平公路上匀速行驶使能达到的最大速度是15m/s。（设行驶过程中阻力不变），求：（1）当汽车在额定功率下行驶，汽车速度为10m/s时汽车的牵引力和加速度；,（2）当汽车以10m/s的速度匀速行驶时，发动的输出功率；,（3）若要使汽车能以20m/s的速率在公路上行驶，我们必须选用功率起码为多少kw的发动机？,.,24,讨论：1、关于功和能，下列说法正确的是A、功就是能，功可以转化为能B、做功越多，物体的能越大C、能量转化中，做的功越多，能量转化越多D、物体能量变化多少，就做了多少功E、功是物体能量的量度,答案：（1）3103J（2）3103J,答案：C。提示：能量变化可以是通过做功，也可以是通过热传递的方式。,一、功和能的关系,功是能量转化的量度。,2运动员将质量为150kg的杠铃举高2m，（1）运动员做了多少功?（2）有多少化学能转化为杠铃的重力势能？,.,25,二、动能动能定理,1、动能Ek=mv2/2，式中v是物体的瞬时速度的大小，即瞬时速率（简称速率）。,2、动能定理W总=Ek,应用动能定理的一般思维程序：,1.确定研究对象，进行受力分析，画出受力分析示意图；,2.若问题中涉及到F、s、v、m等物理量，考虑用动能定理！,3、确定研究的物理过程（起点和终点），分析这过程中有哪些力对研究对象作功，作了多少功，正功还是负功，求出总功；,4、确定研究过程起点和终点的动能，列出动能定理表达式；,5、求解，必要时讨论结果的合理性。,.,26,3一个质量为m、且质量分布均匀的长方形木块，放在粗糙的水平地面上，长为2a，宽为a，若要把它从地面上直立起来，外力至少要做多少功？,答案：（51）mga/2。重力做功与路径无关！,4、人的心脏每跳一次大约输送810-5m3的血液，正常人血压(可看作压送血液的压强)的平均值约为1.5104Pa，心跳约每分钟70次，据此估测心脏工作的平均功率约为多少?,析与解：设血管的横截面积为S，心脏跳动一次使血液流过的距离为d=V/S（血管直径很小，S可视为均匀不变的），,则心跳一次做的功大约为：W=Fd=pSd=pV,心脏每分钟跳动70次，故心脏工作的平均功率为：P=70W/t=70pV/t=701.5104810-5/60W=1.4W,.,27,5、在离地面一定高度处，以相同的动能向各个方向抛出多个质量相同的小球，这些小球到达地面时，有相同的()A、动能B、速度C、速率D、位移,答案：AC,6、质量为2kg的物体，在水平面上以6m/s的速度匀速向西运动，若有一个方向向北的8N恒力作用于物体，在2s内物体的动能增加了()A、28JB、64JC、32JD、36J,提示：物体作类平抛运动；求动能的增量有两种方法：一是用末动能减去初动能，二是求合外力的功本题就是此恒力的功。,答案：B,小结：动能定理不仅适用于直线运动，也适用于曲线运动。,.,28,7、一辆汽车的质量为m，从静止开始起动，沿水平路面前进了s后，达到了最行驶速度vm，设汽车的牵引功率保持不变，所受阻力为车重的k倍，求：（1）汽车的牵引功率；（2）汽车从静止到开始匀速运动所需的时间。,分析：因阻力f=kmg，当汽车达最大速度时，有P=Fminvmax=kmgvmax,因汽车的加速过程不是匀加速直线运动，所以求时间不可以用有关运动学的公式，考虑用动能定理，由W=Ek,Ptfs=mvm2/20,所以t=(vm2+2kgs)/2kgvm。,小结：动能定理不仅适用于恒力作功，也适用于变力作功。,.,29,8、如图，一质量为2kg的铁球从离地面2m高处自由下落，陷入沙坑2cm深处，求沙子对铁球的平均阻力？,9、一粒子弹以700m/s的速度打穿第一块木板后速度降为500m/s，若让它继续打穿第二块同样的木板，则子弹的速度变为_m/s。（木板对子弹的阻力恒定）,10、在20m高处，某人将2kg的铅球以15ms的速度（水平）抛出，那么此人对铅球做的功是多少？,小结：若研究的物理过程分成几个不同子过程，也可以从全程考虑，解决问题更简便。,提示：人只在将球抛出的过程中对球作功，球在下落过程中，人已不对球施力了，所以本题20m是干扰条件。,提示：穿过两块木板时克服阻力作的功相同，不是速度的减少量相同。,分析：mgH+mghfh=00,.,30,11、一学生用100N的力，将质量为0.5kg的球水平踢出20m远，则该学生对球做的功是()A.2000JB.10JC.100JD.无法确定,12、质量为m的物体，静止于倾角为的光滑斜面底端，用平行于斜面方向的恒力F作用于物体上使之沿斜面向上运动。当物体运动到斜面中点时撤去外力，物体刚好能滑行到斜面顶端，则恒力F的大小为多大？,解：设斜面长2s，在物体向上运动的第一个位移s里，F做正功Fs，从斜面底端运动到斜面顶端的整个过程中，重力做负功-mgsin2s或-mg2ssin。因初末态的动能均为零，由动能定理有Fs-mgsin2s=0，F=2mgsin。,答案：,.,31,13、一物体以初速度v0沿倾角为37的斜面上滑，到达最高点后又下滑，回到出发点时的速度为v0/2，求物体与斜面间的动摩擦因数。,分析：物体受力如图，,上滑过程：-mgsin37sfs=0mv02/2,设上升的最大位移为s，,下滑过程：mgsin37sfs=m（v0/2）2/20,全过程：2fs=m（v0/2）2/2mv02/2,式中f=mgcos37，任意两式相除，得=0.45。,.,32,14、在光滑水平面上有一静止的物体，现以水平恒力甲推这一物体，作用一段时间后，换成相反方向的水平恒力乙推这一物体，当恒力乙作用时间与恒力甲作用的时间相同时，物体恰好回到原处，此时物体的动能为32J，则在整个过程中，恒力甲做的功和恒力乙做的功分别是多少？,t,分析：物体的末动能为32J，即两个恒力的总功为32J，,A,W甲+W乙=32,W甲/W乙=？,W甲/W乙=F甲s1/F乙s2=F甲/F乙,=-s1,s1=a1t2/2s2=(a1t)t-a2t2/2,s1=-s2,F甲/F乙=1/3,W甲/W乙=1/3,W甲=8JW乙=24J,.,33,15、质量为m的质点在半径为R的半球形容器中从上部边缘由静止下滑，滑到最低点时对容器底部的压力为2mg，则在下滑的过程中，物体克服阻力作了多少功？,O,.,34,16、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，中途脱节，司机发现时，机车已行驶了距离L，于是立即关闭发动机，设阻力与重量成正比，机车牵引力恒定，当列车的两部分都停下时，它们之间的距离是多少？,分析：对车厢有:-kmgs2=0mv02/2,对机车有:FLk（Mm）gs1=0（M-m）v02/2,式中F=kMgs=s1s2=ML/（Mm）,.,35,17、质量为M的木块放在光滑的水平面上，质量为m的子弹以初速度v0沿水平方向射入木块，并留在木块中与木块一起以速度v运动，已知当子弹相对木块静止时，木块前进的距离为L，子弹进入木块的深度为s，木块对子弹的阻力f为定值，则下列关系式正确的是（）A、fL=Mv2/2B、fs=mv2/2C、fs=mv02/2-（M+m）v2/2D、f（L+s）=mv02/2-mv2/2,答案：ACD,.,36,2、以速度v0竖之向上抛出质量为m的物体，当物体落回抛出点时速度大小为v，求物体上升的最大高度和受到的平均阻力？,1、一子弹原来的速度是v0，打穿一木块后的速度是v0/4，设木块对子弹的阻力是恒定的，那么子弹射入木块的一半深度时，它的速度是多少？要打穿两块这样的木块子弹至少应具有多大的速度？,3、一学生用力踢质量为1kg的足球，使球从静止开始以10m/s的速度水平飞出，设人踢球时对球的平均作用力为200N，球在水平方向上运动了20m，则该学生对球做的功是()A、50JB、100JC、200JD、4000J,作业1,4、两颗人造地球卫星的质量之比为1：2，轨道半径之比为2：1，则它们的动能之比为A、1：2B、1：4C、1：2D、2：1,.,37,作业2,1、质量为m的物体用细线经过光滑小孔牵引，在光滑水平面上做匀速圆周运动，拉力为F时，转动半径为R，当拉力逐渐减小到F/4时，物体仍作匀速圆周运动，半径为2R，则外力对物体所做的功的绝对值是A、零B、FR/4C、3FR/4D、5FR/22、一物体以初速度v0=8m/s沿倾角为37的斜面上滑，到达最高点后又下滑，回到出发点时的速度为v=42m/s，g=10m/s2，求物体与斜面间的动摩擦因数和物体上滑的最大距离。3、质量为4000kg的汽车，由静止开始以恒定的功率前进，它经100/3s的时间前进425m，这时它达到最大速度15m/s，设汽车前进时阻力不变，求阻力的大小。4、质量为m的球在距地面H高处无初速下落，运动过程中空气阻力恒为重力的0.2倍，球与地面碰撞时无能量损失而弹起，求：球停止运动前通过的总路程是多少？（提示：全程看，球所受的阻力为变力，但分上升和下落各段考虑时，阻力是恒力）,.,38,作业31、飞机在飞行时受到的空气阻力与其速率的平方成正比，若飞机以v匀速飞行，发动机的功率为P，则当飞机以速率nv匀速飞行时，发动机的功率为多大？2、如图，物体沿一曲面从A点无初速下滑，滑至曲面的最低点B时，下滑的高度为5m，若物体的质量为1kg，到B点时的速度为6m/s，则在下滑过程中，物体克服阻力所作的功是多少？3、KKL课时5题12，（2）若用一始终与轨道平面平行的拉力将物体从平面上又拉回斜面上高为h处，拉力至少要作多少功？,.,39,飞机在飞行时受到的空气阻力与其速率的平方成正比，若飞机以v匀速飞行，发动机的功率为P，则当飞机以速率nv匀速飞行时，发动机的功率为多大？,分析：飞机受到的空气阻力与速率平方成正比，,即f=kv2,飞机匀速飞行，发动机功率P,P=FvF=f=kv2,P=kv3,当飞机以nv速率匀速飞行时，发动机的功率：P=k(nv)3=n3kv3=n3P,.,40,关于恒力做功,说明：1、一般情况下，l为力F的作用点相对地面的位移；,WFlcos,2、求某力做功，与物体的运动状态、物体是否受其他力等因素无关。,.,41,关于变力做功,1、化变力做功为恒力做功；,2、根据WPt计算某段时间内的功；,例：机车以恒定功率启动时，牵引力是变力，但功率P不变，故t时间内的功为Pt。,例：所受空气阻力大小恒为F阻，小球能上升的最大高度为h，求整个过程空气阻力做的功。,.,42,关于变力做功,3、微元求和法；,4、利用Fl图象法。,对于滑动摩擦力、空气阻力等变力，在曲线运动或往复运动时，这类力的功等于力和路程的乘积。,在Fl图象中，图线所围的面积即为力F做的功。,.,43,关于变力做功,5、利用动能定理W合EK计算总功或某个力的功；,6、由功能关系确定功：功是能量转化的量度，有多少能量发生转化，就应有力做了多少功。,求合力的功的方法?,.,44,机械能,1、动能：,2、势能：,重力势能：,弹性势能：,EPmgh,h为物体相对参考平面的高度,l为形变量,.,45,关于功能关系及其应用,1、重力做的功与重力势能