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文档简介
1、第七章机械能守恒定律【知识点】:一、功做功两个必要因素:力和力的方向上发生位移。 功的计算:正功和负功:1、2、3、W FLCOS 当ow a0, wo,表示力对物体做正功。 当a= n /2时,cosa=0, w=0,表示力对物体不做功(力与位移方向垂直)。 当n /2 aWn时,cosa0 , w0,表示为对物体做负功。4、1)2)求合力做功: 先求出合力, 合力的功等于各分力所做功的代数和,即 例题、如图1所示,AB .C .D .二、功率1、定义式:2、然后求总功,表达式为W=F合L cos 0 (为合力与位移方向的夹角)W 总=W1+W2+W3+用力拉一质量为 m的物体,使它沿水平匀
2、速移动距离s,若物体和地面间的摩擦因数为,则此力对物体做的功为(mgsmgs/ (cos amgs/ (cos a+ sin a) - sin a)mgscosa / (cos a + sin a)图1计算式:12W,所求出的功率是时间t内的平均功率。tFv cos ,其中0是力与速度间的夹角。用该公式时,要求 )当v为瞬时速度时,对应的 P为瞬时功率;)当v为平均速度时,对应的F为恒力。P为平均功率3机车起动的两种理想模式1 )以恒定功率启动)若力和速度在一条直线上,上式可简化为P Fv3、如途壮新减打、的 克加ifc直我运动1=0, 吨至寸 嚴疋r =瓷Vd1匀速直2重力势能重力势能表达式
3、: 重力做功:WG 四、弹性势能弹性势能表达式:EpEpimghEp2Ep(重力做功与路径无关,只与物体的初末位置有关 )五、动能定理Epk |2/2(I为弹簧的型变量)(1)动能定理的数学表达式为:W总1 2 1 2 -mv2 mv12 2(2) 动能定理应用要点 外力对物体所做的总功,既等于合外力做的功,也等于所有外力做功的代数和。 不管是否恒力做功,也不管是否做直线运动,该定理都成立;对变力做功,应用动能定理更方便、更迅捷。 动能定理涉及一个过程,两个状态。所谓一个过程是指做功过程,应明确该过程各外力所做的总功,若物体运动过程中包括几个物理过程, 物体的运动状态、受力情况等均发生变化,因
4、此在考试外力做功时,可以分段考虑,也可视全过程为一个过程;两个状态是指初末两个状态的动 能。 动能定理只对惯性参考系成立,表达式中每一物体的速度都应相对于同一参考系,这个参考系一般是地球. 动能定理解题,由于它不涉及运动过程中的加速度、时间和中间状态的速度,一般比应用牛顿第二定律结合运动学公式解题要简便且应用 范围更广,即可解直线运动,又可解曲线运动;即能解匀变速运动,又能解非匀变速运动.(3) 应用动能定理解题的步骤研究对象既可以是单个物体,也可以是系统。如果是单个物体,只要考虑所有外力做的功;)并确定各力的做功情况。(如果是系统,则要 确定研究对象和研究过程。 考虑系统内、外所有力做的功。
5、 对研究对象进行受力分析。如果研究过程中物体受力情况有变化,要分别写出该力在各个阶 写出该过程中合外力做的功,或分别写出各个力做的功(注意功的正负) 段做的功。 写出物体的初、末动能。 按照动能定理列式求解。六、机械能守恒定律(1)机械能守恒定律的两种表述在只有重力或弹力做功的情形下物体的动能和势能发生相互转化,但机械能的总量保持不变。 如果没有摩擦和介质阻力,物体只发生动能和势能的相互转化时,机械能的总量保持不变。(2) 机械能守恒的条件:首先应特别提醒注意的是,机械能守恒的条件绝不是合外力的功等于零,更不是合外力等于零,例如水平飞来的子弹打入静止在光滑水平面 上的木块内的过程中,合外力的功
6、及合外力都是零,但系统在克服内部阻力做功,将部分机械能转化为内能,因而机械能的总量在减少.机械能守恒的条件:只有重力和或只有弹簧弹力做功(即没有发生机械能与其他形式能的转化),具体有以下三种情况:只有重力和弹力作用,没有其他力作用;有重力、弹力以外的力作用,但这些力不做功;有重力、弹力以外的力做功,但这些力做功的代数和为零(3) 对机械能守恒定律的理解: 机械能守恒定律的研究对象一定是系统,至少包括地球在内。通常我们说“小球的机械能守恒”其实一定也就包括地球在内,因为重力势能就是小球和地球所共有的。另外小球的动能中所用的V,也是相对于地面的速度。 当研究对象(除地球以外)只有一个物体时,往往根
7、据是否“只有重力做功”来判定机械能是否守恒;当研究对象(除地球以外)由多个 物体组成时,往往根据是否“没有摩擦和介质阻力”来判定机械能是否守恒。 对绳子突然绷紧,物体间非弹性碰撞等除题目特别说明,必定有机械能损失,碰撞后两物体粘在一起的过程中一定有机械能损失。(4)机械能守恒定律的各种表达形式1 2 1 2 mgh - mv mgh -mv,即 Ep Ek Ep Ek ;EpEk0 ; EiE20 ; E增E减用时,需要规定重力势能的参考平面。用时则不必规定重力势能的参考平面,因为重力势能的改变量与参考平面的选取没有关系。尤其是用A E增=AE减,只要把增加的机械能和减少的机械能都写出来,方程
8、自然就列出来了。(5)解题步骤 确定研究对象和研究过程。 判断机械能是否守恒。 选定一种表达式,列式求解。(6)理解势能 势能与相互作用的物体之间的相对位置有关,是系统的状态量。例如重力势能与物体相对地面的高度有关,弹性势能与物体的形变有关。势能的大小与参考点(此处势能为零)的选取有关,但势能的变化与参考点无关。重力势能的变化与重力做功的关系是Wg=E pi-Ep2=mghi mgh2;弹性势能的变化与弹簧做功有类似的关系。要区分重力做功WG=mgh中的“ h”和重力势能 Ep=mgh中的“ h”,前者是始末位置的高度差,后者是物体相对参考面的高度。七、功能关系(1 )功是能的转化的量度:做功的过程就是能量转化的过程,做功的数值就是能量转化的数值.不同形式的能的转化又与不同形式的功相联系.(2 )力学领域中功能关系的几种主要表现形式: 合外力对物体所做的功等于物体动能的增量.W合=Eu 2,它们之间相互作用的滑动摩擦力 S1,板的位移S2,此时两物体的速度变为U 和u2,由动能定理得:-fs1=1m1U12- 1m1u 122 2(1)r1Z 212fS2= m2u2 m2 U 22 2在这个过程中,通过滑动摩擦力做功,机械能不断转化为内能,1 2 1 2 1
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