高一物理期末总复习-机械能.doc

高一物理期末总复习-机械能 00900时，力对物体做_功一功：W=FScos =900时，力对物体_功9001800时，力对物体做_功（物体_这个力做正功） （1）W=FScos（计算恒力的功）求功的三种方法： （2）W=P t （P为平均功率,此式主要用于求在一个功率不变力所做的功） （3）用动能定理求功W=DEk = Ek2 一Ek1 = 例：质量为 m的物体静止在斜面上，如图若斜面体匀速向左前进位移S，试分析物体受到的作用力的做功情况分析 斜面体在水平面上匀速向左位称s，因而在重力方向上没有发生位移，重力对物体不做功；斜面对它的支持力N=mgcos，它与位移S的夹角为（），因而支持力对物体所做的功WN=mgcosscos()=mgssincos=mgssin2物体受到的静摩擦力f=mgsin，它与位移S的夹角为（-）,因而静摩擦力对物体所做的功Wf=fscos(-)=-mgssincos=-mgssin2二、功率1、功率(1)物理意义：功率是描述力对物体_的物理量。(2)定义：功W跟完成这些功所用的时间t的比值叫做功率。(3)公式：如果用W表示功，t表示完成这些功所用的时间，P表示功率，则有_ 公式变形后给我们提供了一种求功的方法：W_。(4)单位：_； 1W1J/s1kgm2/s3常用单位：千瓦(kW) 1kW1000 W (5)功率是_量(填标量或矢量)功有正、负，但在计算功率时，功只取绝对值。(6)功率的另一表达式，根据WFscos和v，可得P=_;例：物体m从倾角为的固定的光滑斜面由静止开始下滑，斜面高为h，当物体滑至斜面底端，重力做功的瞬时功率为 2、对公式PFv的讨论当功率P一定时，F与v成_比，即做功的力越大，其速度就越_。当交通工具的功率一定时，要增大牵引力，就要_速度。所以汽车上坡时，司机用换档的办法减小速度来得到较大的牵引力。当速度v一定时，P与F成_比，即做功的力越大，它的功率就越_。汽车从平路到上坡时，若要保持速率不变，必须加大油门，增大发动机功率来得到较大的牵引力。当力F一定时，功率P与速度v成_比，即速度越大，功率越_。起重机吊起同一物体时以不同的速度匀速上升，输出的功率不等，速度越大，起重机输出的功率越大。3、额定功率和实际功率(1)额定功率：指机器正常工作时的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值。FF1FNG(2)实际功率：指机器工作中实际输出的功率。4、交通工具的两种起动过程汽车、轮船等交通工具在起动过程中，有两种典型的起动过程。以恒定的功率起动VVmOt汽车在水平方向受到两个力的作用：牵引力F和摩擦力F1，汽车起动后先做变加速运动，最后做匀速直线运动，变化情况如下：P恒定V较小时，FF1vF(PFv) a(FF1)/ma0时vmaxa的变加速直线运动 匀速直线运动汽车以恒定功率起动时的速度图象如右图以恒定的加速度起动VVmOtVmt0以恒定加速度起动后的汽车先做一段匀变速运动，当汽车的功率达到额定功率以后，加速度减小，汽车将做变加速运动，速度继续增大，速度达到最大值后将做匀速直线运动，变化情况如下：a恒定F恒定vPPP额(maF1)vmax Faa0时vmax匀加速直线运动 变加速直线运动 匀速直线运动以恒定加速度起动的速度图象如右图例一辆机车的质量为750T，沿平直轨道由静止开始运动它以额定功率在5分钟内驶过2.5km，并达到10ms的最大速度求：(1)机车发动机的额定功率P和机车与轨道间的摩擦因数分别是多少?(2)当机车速度为5ms时的加速度多大(g取10ms2)解答设机车在A处起动，因功率不变，故随着速度的增大，牵引力减小，加速度减小，机车做变加速运动当牵引力减小到F=f的B处时，速度达到最大值vm，以后机车做匀速运动(1)由动能定理得：Pt-mgs=mvm2/2 在B处：F=f=mg，故有P=Fv=mgvm 将式代人式、并代入数据可得：=0.01 再将值代入式得：P=7.5105J(2)设此时牵引力为F,则F=P/v=7.51055=1.5105N再由F-f=ma得a=(F-f)/m=0.1ms2例：质量为4t的汽车，在水平路面上以v1=10m/s的速度匀速行驶，若功率保持不变，匀速开上一斜坡，坡度为每沿斜坡前进100m高度升高15m，则汽车速度应改为v2=5m/s，若汽车在斜坡上行驶时所受的摩擦阻力是水平路面所受摩擦力的0.8倍，求汽车的功率。（g=10m/s2）三机械能：1、动能：EK=2、重力势能：EP=mgh （h为从物体到零势能参考平面的高度）3、弹性势能：与弹性形变有关4、机械能： E=EK+EP四 动能定理：外力对物体所做的总功等于物体动能的变化（增量）。 公式： W合= DEk = Ek2 一Ek1 = 例：一列火车由机车牵引沿水平轨道行使，经过时间t，其速度由0增大到v。已知列车总质量为M，机车功率P保持不变，列车所受阻力f为恒力。求：这段时间内列车通过的路程。例如图所示，把一小球系在轻绳的一端，轻绳的另一端穿过光滑木板的小孔，且受到竖直向下的拉力作用当拉力为F时，小球做匀速圆周运动的轨道半径为R当拉力逐渐增至4F时，小球匀速圆周运动的轨道半径为R2在此过程中，拉力对小球做了多少功? 解答此题中的F是一个大小变化的力，故我们不能直接用功的公式求解拉力的功根据F=mv2R，我们可分别求得前、后两个状态小球的动能，这两状态动能之差就是拉力所做的功由F=mv12R 4F=mv220.5R得WF=mv222-mv122=FR/2 例如图所示，小滑块从斜面顶点A由静止滑至水平部分C点而停止已知斜面高为h，滑块运动的整个水平距离为s求小滑块与接触面间的动摩擦因数(设滑块与各部分的动摩擦因数相同)解答滑块从A点滑到C点，只有重力和摩擦力做功，设滑块质量为m，动摩擦因数为，斜面倾角为，斜面底边长s1，水平部分长s2，由动能定理得：mgh-umgcosa s1/ cosa-umg s2=0得=h/s由此题可见，用动能定理求解，回避了加速度a，不必考虑细节，解题过程简单很多 五 机械能守恒定律：机械能 = 动能+重力势能+弹性势能 条件：只有重力（或弹力）做功. 公式：_、_、 mgh1 + 或者 DEp减 = DEk增 或者 DEp增 = DEk减 例；一物体从某一高度自由落下，落在直立于地面上的轻弹簧上，如图。在A点，物体开始与弹簧接触，到B点时，物体的速度为零，然后被弹回。则下列说法中错误的是：A、物体从A点下降到B的过程中，动能不断减小；B、物体从B上升到A的过程中，动能不断增大；C、物体从A下降到B以及由B上升到A的过程中， 动能都是先增大，后减小；D、物体在B点时，所受合力为零。六重力做功与重力势能变化的关系：（1） 重力做功与路径_，只与初、末位置的竖直_有关。（2） 重力做正功，重力势能_，重力做多少正功，重力势能_重力做负功，重力势能_，克服重力做多少功，重力势能_例：.物体在运动过程中，克服重力做功为50 J，则A.重力做功为50 JB.物体的重力势能一定增加50 JC.物体的动能一定减少50 JD.重力做了50 J的负功七、 功能关系：做功的过程就是能的转化的过程，做了多少功，就有某种形式的能转化成等量的其它形式的能，即功是能的转化的量度(功不是能，也不是能量大小的量度)。重力做功是重力势能变化的量度；合力做功是动能变化的量度。如果只有重力做功，减少的重力势能等量地转化为动能，机械能是守恒的。在实际问题中，常常遇到除重力做功以外，还有牵引力、阻力等其它外力做功的情况。这时，物体的机械能就发生变化。如果重力以外的力做功的代数和是正的机械能增加；重力以外的力做功的代数和是负的，机械能减少。重力以外的力做功是机械能变化的量度，即：重力以外的其余力做功等于机械能的改变。例一物体下沿斜面向下运动，在一段过程中，牵引力做功8kJ，重力做功10kJ，物体克服摩擦力做功12kJ。则：重力势能_kJ,动能_kJ，机械能_kJ 。 八、解题方法：1 应用动能定理的解题思路：（1）确定研究对象及研究过程。（2）进行受力分析，确认每个力是否作功，做多少功。（3）根据动能定理列方程求解。 2 应用机械能守恒定律的解题思路：（1）确定研究对象。（2）进行受力分析，确认是否满足守恒的条件。（3）选择零势能参考面（点），确定初、末状态的动能和势能。（4）根据机械能守恒定律列方程求解。 九、实验：验证机械能守恒定律1、实验目的：验证机械能守恒定律2、实验原理：通过实验，求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律。3、实验器材：打点计时器、电源、纸带、复写纸片、重物、刻度尺、带有铁夹台、导线两根4、实验步骤：将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器；用手握着纸带，让重物静止地靠近打点计时器，然后接通电源，松开纸带，让重物自由落下，纸带上打下一系列小点。从几条打下点的纸带中挑选第一、二点间距离接近2mm且点迹清楚的低带进行测量，测出一系列各计数点到第一个点的距离d1、d2，据公式，计算物体在打下点1、2时的即时速度v1、v2，计算相应的动能的增加值。用刻度尺测量纸带从点O到点1、2之间的距离h1、h2，计算出相应减少的重力势能。实验的注意事项：5、实验的注意事项：打点计时器安装时，必须使纸带两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。实验时，需保持提纸带的手不动，待接通电源，让打点计时器工作正常后才松开纸带让重锤下落，以保证第一个点是一个清晰的点。选用纸带时应尽量挑选第一、二点间接近2mm的纸带。测量下落高度时，者必须从起始点算起，不能搞错，为了减小测量h值的相对误差，选取的各个计数点要离起台点远一些，纸带也不易过长，有效长度可在60cm-800cm之内。因不需要知道动能和势能的具体数值，所以不需要测量重物的质量。例：在验证“机械能守恒定律实验”中有这样一道题目：某同学做“机械能守恒定律”的实验时打下的纸带如图所示若测量得第四点A、第七点B及第十点C与第一点O的距离分别为h=1.75cm，hB=7.00cm，hC=15.7cm。交流电的周期是0.02s，当地的重力加速度为9.8m/s2，试比较从O点到B点势能的减少量mgh与动能的增加量的大小。 从O点到B点势能的减少量mgh=mghB=9.8 0.157m=0.686m（J）。 从O点到B点动能的增加量 ：根据匀变速直线运动规律，求平均速度v=。 得动能增加量=0.676m （J） (t=0.02s)