机械能守恒定律基本知识点汇总Word下载.docx
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即W总=W1+W2+…+Wn或W总=F合Scosθ
8合外力的功的求法:
方法1:
先求出合外力,再利用W=Flcosα求出合外力的功。
方法2:
先求出各个分力的功,合外力的功等于物体所受各力功的代数和。
例1.(09年上海卷)46.与普通自行车相比,电动自行车骑行更省力。
下表为某一品牌电动自行车的部分技术参数。
在额定输出功率不变的情况下,质量为60Kg的人骑着此自行车沿平直公路行驶,所受阻力恒为车和人总重的0.04倍。
当此电动车达到最大速度时,牵引力为N,当车速为2s/m时,其加速度为m/s2(g=10mm/s2)
规格
后轮驱动直流永磁铁电机
车型
14电动自行车
额定输出功率
200W
整车质量
40Kg
额定电压
48V
最大载重
120Kg
额定电流
4.5A
例2.(09年广东理科基础)9.物体在合外力作用下做直
功率直到重物做vm=1.02m/s的匀速运动。
取g=10m/s2,不计额外功。
求:
(1)起重机允许输出的最大功率。
(2)重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2秒末的输出功率。
例3.(09年上海物理)20.(10分)质量为5⨯103kg的汽车在t=0时刻速度v0=10m/s,随后以P=6⨯104W的额定功率沿平直公路继续前进,经72s达到最大速度,设汽车受恒定阻力,其大小为2.5⨯103N。
(1)汽车的最大速度vm;
(2)汽车在72s内经过的路程s。
三、重力势能
1定义:
物体由于被举高而具有的能,叫做重力势能。
2公式:
3参考面
a重力势能为零的平面称为参考面;
b选取:
原则是任意选取,但通常以地面为参考面若参考面未定,重力势能无意义,不能说重力势能大小如何选取不同的参考面,物体具有的重力势能不同,但重力势能改变与参考面的选取无关。
4标量,但有正负。
重力势能为正,表示物体在参考面的上方;
重力势能为负,表示物体在参考面的下方;
重力势能为零,表示物体在参考面上。
5单位:
焦耳(J)
6重力做功特点:
物体运动时,重力对它做的功只跟它的初、末位置有关,而跟物体运动的路径无关。
7、重力做功与重力势能变化的关系
(1)物体的高度下降时,重力做正功,重力势能减少,重力势能减少的量等于重力所做的功;
(2)物体的高度增加时,重力做负功,重力势能增加,重力势能增加的量等于物体克服重力所做的功。
(3)重力势能变化只与重力做功有关,与其他力做功无关。
四、弹性势能
发生弹性形变的物体的各部分之间,由于弹力的相互作用具有势能,称之为弹性势能。
2弹力做功与弹性势能的关系
当弹簧弹力做正功时,弹簧的弹性势能减小,弹性势能变成其它形式的能;
、当弹簧的弹力做负功时,弹簧的弹性势能增大,其它形式的能转化为弹簧的弹性势能。
这一点与重力做功跟重力势能变化的关系相似。
3势能:
相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫势能,势能是系统所共有的。
五、动能
物体由于运动而具有的能量,称为动能。
2动能表达式:
3动能定理(即合外力做功与动能关系):
4理解:
①
在一个过程中对物体做的功,等于物体在这个过程中动能的变化。
②
做正功时,物体动能增加;
做负功时,物体动能减少。
③动能定理揭示了合外力的功与动能变化的关系。
4适用范围:
适用于恒力、变力做功;
适用于直线运动,也适用于曲线运动。
5应用动能定理解题步骤:
a确定研究对象及其运动过程
b分析研究对象在研究过程中受力情况,弄清各力做功
c确定研究对象在运动过程中初末状态,找出初、末动能
d列方程、求解。
例5.(09年全国卷Ⅱ)20.以初速度v0竖直向上抛出一质量为m的小物体。
假定物块所受的空气阻力f大小不变。
已知重力加速度为g,则物体上升的最大高度和返回到原抛出点的速率分别为
A.
和
B.
C.
D.
六、机械能
1机械能包含动能和势能(重力势能和弹性势能)两部分,即
。
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,而总的机械能保持不变,即
;
ΔΕK=—ΔΕPΔΕ1=—ΔΕ2。
3机械能守恒条件:
做功角度:
只有重力或弹力做功,无其它力做功;
其它力不做功或其它力做功的代数和为零;
系统内如摩擦阻力对系统不做功。
能量角度:
首先只有动能和势能之间能量转化,无其它形式能量转化;
只有系统内能量的交换,没有与外界的能量交换。
4运用机械能守恒定律解题步骤:
b分析研究对象在研究过程中受力情况,弄清各力做功,判断机械能是否守恒
c恰当选取参考面,确定研究对象在运动过程中初末状态的机械能
例6:
质量为m的物体,从静止开始以3g/4的加速度竖直向下运动了h米,以下判断正确的是:
()
A.物体的重力可能做负功
B.物体的重力势能一定减少了3mgh/4
C.物体的重力势能增加了mgh
D.物体的机械能减少mgh/4
例7.如图所示,弹簧下面挂一质量为m的物体,物体在竖直方向上作振幅为A的简谐运动,当物体振动到最高点时,弹簧正好为原长。
则物体在振动过程中()
A.物体在最低点时的弹力大小应为2mg
B.弹簧的弹性势能和物体动能总和不变
C.弹簧的最大弹性势能等于2mgA
D.物体的最大动能应等于mgA
答案:
AC
例8.如图所示,位于竖直平面内的光滑轨道,由一段斜的直轨道和与之相切的圆形轨道连接而成,圆形轨道的半径为R。
一质量为m的小物块从斜轨道上某处由静止开始下滑,然后沿圆形轨道运动。
要求物块能通过圆形轨道的最高点,且在该最高点与轨道间的压力不能超过5mg(g为重力加速度)。
求物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度h的取值范围。
例9.(2007年理综全国卷Ⅱ20)假定地球、月球都静止不动,用火箭从地球沿地月连线发射一探测器。
假定探测器在地球表面附近脱离火箭。
用W表示探测器从脱离火箭处到月球的过程中克服地球引力做的功,用Ek表示探测器脱离火箭时的动能,若不计空气阻力,则()
A.Ek必须大于或等于W,探测器才能到达月球
B.Ek小于W,探测器也可能到达月球
C.Ek=1/2W,探测器一定能到达月球
D.Ek=1/2W,探测器一定不能到达月球
七、能量守恒定律
1内容:
能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变,
即
2能量耗散:
无法将释放能量收集起来重新利用的现象叫能量耗散,它反映了自然界中能量转化具有方向性。