机械能及其守恒定律知识点

机械能及其守恒定律一、追寻守恒量相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫势能。物体由于运动而具有的能量叫动能。二、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=Flcosα,单位:J.1J=1N·M其中F应是恒力,α是F和l方向之间的夹角，lcosα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≤α<900,则F做正功;若α=900,则F不做功;若900<α≤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=Flcosα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lcosα求解。三、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.1W=1J/s5.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，要增大牵引力，就要减小速度所以汽车上坡时，司机经常要通过换挡来减小速度，以获得较大的牵引力;在F一定时,P与v成正比.四、重力势能1.重力做功的特点：重力做功与路径无关,只决定于初、末位置间的高度差h,重力做功的大小WG=mgh.若物体从高处下降,重力做正功,反之,物体克服重力做功.2.重力势能地球上的物体由于受到重力的作用而具有的跟它的高度有关的能,叫重力势能.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.Ep=mgh,重力势能的大小和零势能面的选取有关,h是物体的重心到参考面(零重力势能面)的高度.若物体在参考面以上,则重力势能取正值;若物体在参考面以下,则重力势能取负值.通常选取地面作为零势能面.重力势能是标量,但有正负.3.重力做功与重力势能变化的关系重力对物体做多少正功,物体的重力势能就减小多少;重力对物体做多少负功,物体的重力势能就增加多少.重力对物体所做的功等于物体重力势能的变化量。重力势能的变化量与零重力势能面的选取无关.五、弹性势能物体由于发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能.弹簧弹性势能的大小与形变量及劲度系数有关,弹簧的形变量越大、劲度系数越大,弹簧的弹性势能越大.k为弹性系数，x为压缩量。\o"查看图片"。注意：此公式中的x必须在弹簧的弹性限度内。弹力做功与弹性势能变化的关系：弹力做正功，弹性势能减少，弹力做负功，弹性势能增加。六、动能：（1）定义:物体由于运动而具有的能量叫做动能.（2）.计算公式:.国际单位:焦耳(J).（3）.说明:①动能只有大小,没有方向,是个标量.计算公式中v是物体具有的速率.动能恒为正值.②动能具有相对性,其值与参考系的选取有关.一般取地面为参考系.七、动能定理1.内容:外力对物体做的总功等于物体动能的变化.即:合外力做的功等于物体动能的变化.2.表达式:W总=Ek2-Ek1或W合=ΔEK八、机械能守恒定律1.机械能:物体的动能和势能统称为机械能,即E=Ek+Ep.其中势能包括重力势能和弹性势能.2.机械能守恒定律:在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,而机械能的总量保持不变.如果有重力和弹力做功,则发生动能、重力势能和弹性势能的相互转化,但机械能的总量仍保持不变.3.表达式:(1);(2)用⑴时,需要规定重力势能的参考平面.用⑵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.4.机械能守恒的条件:只有重力或弹力做功,包括以下三种情况:(1)只有重力和弹力作用,没有其他力作用;(2)有重力、弹力以外的力作用,但这些力不做功;(3)有重力、弹力以外的力做功,但这些力做功的代数和为零.5.应用机械能守恒定律解题的基本步骤（1）根据题意选取研究对象（物体或系统）．（2）明确研究对象的运动过程，分析对象在过程中的受力情况，弄清各力做功的情况，判断机械能是否守恒．（3）恰当地选取零势面，确定研究对象在过程中的始态和末态的机械能．（4）根据机械能守恒定律的不同表达式列式方程，若选用了增（减）量表达式，（3）就应成为确定过程中，动能、势能在过程中的增减量或各部分机械能在过程中的增减量来列方程进行求解．九、能量的转化和守恒定律内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或从一个物体转移到另一个物体。在转化或转移的过程中其总量不变，这就是能的转化和守