机械能守恒定律运动

1、 第七章机械能守恒定律运动能量功功率一、能量的转化和守恒.能量的物理意义：一个物体如果具备了对外做功的本领，我们就说这个物体具有能量。能量是状态量，是标量，与物体的某一状态相对应。能量的表现形式多种多样，如动能、势能等。.能量守恒与转化定律：能量只能从一种形式转化成另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，但能的总量保持不变，这就是能量守恒和转化定律。.寻找守恒量的方法：寻找守恒量必须讲究科学的方法：如观察此消彼长的物理量、研究其相互的关系、科学构思巧妙实验、精确地论证、推理和计算等。二、功.概念：如果一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了一段位移，则这个力就对物体做了功。.公式：W=Fl

2、cos口F为该力的大小，l为力发生的位移，口为位移l与力F之间的夹角。口：口仅与F、S、口有关，与物体所受的其它外力、速度、加速度无关。.DO：焦耳，简称“焦”，符号J。.标量：但它有正功、负功。功的正负表示能量传递的方向，或表示动力做功还是阻力做功，即表示做过的效果口.物理意义：口是能量转化的量度。口是一个过程所对应的量，因此功是过程量。.OOOO：口总功等于各个力对物体做功的代数和：；口总功等于合外力所做的功：W=Flcos口。7.判断力F做功的情况的方法：总合口利用公式W=Flcos口来判断：当0,：）时，即力与位移成锐角，力做正功，功为正当时，即力与位移垂直，力不做功，功为零当（二司时

3、，即力与位移成钝角，力做负功，功为负2口看物体间是否有能量的转化或转移：若有能量的转化或转移，则必定有力做功。此方法常用于两个相互联系的物体。三、功率0：描述力对物体口功快慢的物理量。0：PW（定义式），适用于任何情况，PFBcosUPFBcosBt顺顺。.DO：瓦特，简称“瓦”，符号W。.标量：功率表示功的变化率，是一种频率，只有大小，没有方向。.分类：额定功率：指发动机正常工作时最大输出功率，电器的铭牌上写的功率即为额定功率；实际功率：指发动机实际输出的功率即发动机产生牵引力的功率，P口P。6.0000：输入功率:机器工作时，外界对机器做功的功率。实额输出功率：极其对外做功的功率。P机械效

4、率：-a出PDO7.机车的两种启动方式：启动方式恒定功率启动恒定加速度启动过程分析阶段一：VFPaFF0vm阶段二：FFa0PFFmm阶段一：aFF阻不变F不变vPF直到mP=P0=Fv口阶段二：VFFBavmnnnn.Pn阶段三：ffa0vv十。mP运动规律口加速度逐渐减小的变加速直线运动（对应下图中的OAODDOvm做匀速直线运动队应下图中AB段）以加速度a做匀加速直线运动（对应下图中的OAO,t.ydd做加速度减小的变加速直线运动队应下图0a中的ABODDOv做匀速直线运动时应下图中的BCOD图像1BvmhLOt1tOttt01t注意：不管哪种启动方式，机动车的功率均是指牵引力的功率，对

5、启动过程的分析也都是用分段分析法。中的仅是机动车的牵引力，而非机动车所受的合力，这一点是在解题时极易出现错误的地方。重力做功重力势能弹性势能一、重力做功.特点：重力做的功由重力大小和重力方向上发生的位移（数值方向上的高度差）决定。.公式：W=mg口h。G.00：重力做功与物体的运动路径无关，只决定于运动初始位置的高度差。二、重力势能.定义：物体由于位于高处而具有的能量。.表达式：E=mghh为物体重心到参考平面的竖直高度,单位J。.影响因素：p物体的质量m和所在的高度h。.标量：正负不表示方向。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

6、参考面的上。.重力势能的变化：E=EE1,即末状态与初状态的重力势能的差值。.对E=mgh的理解：ppp其中ph为物体重心的高度。重力势能具有相对性，是相对于选取的参考平面而言的。选择不同的参考平面，确定出的物体高度不一样，重力势能也不同。重力势能可正可负，在参考平面上方重力势能为正值，在参考平面下方重力势能为负值。重力势能是标量，其正负表示比参考平面高或低。注：a、在计算重力势能时，应该明确选取参考平面。b、选择哪个水平面作为参考平面，可视研究问题的方便而定，通常选择地面作为参考平面。.系统性：重力势能属于地球和物体所组成的系统，通常说物体具有多少重力势能，只是一种简略的说法。.重力做功与重

7、力势能变化的关系：重力势能变化的过程也就是重力做功的过程，重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加，即满足WG=-DE=E1-E2。三、弹性势能.概念：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的能。C1T.表达式：Ekx2，单位为J。p2.影响因素：弹簧的劲度系数k和弹簧形变量x。.弹力做功与弹性势能的关系：弹力做正功时，物体弹性势能减少；口力做负功时，物体弹性势能增加，口W-IEE-E势能增加，口弹PP1P2。动能动能定理一、动能1.00：物体由于运动而具有的能量，称为动能。C_1T.表达式：Emv2，单位为J。K2大小有关，与速度的方向无关。参考系不同，速度就不同

8、，所以动能也不同，一般来.影响因素：大小有关，与速度的方向无关。参考系不同，速度就不同，所以动能也不同，一般来注：动能是相对量（因为速度是相对量）说都以地面为参考系。,_1_1.动能的变化：IEmv2mv2，口末状态动能与初状态动能之差。K2221注意：口EJ0,表示物体的动能增加1口EJ0,表示物体的动能减少。.说明：动能具有相对性，与参考系的选取有关，一般以地面为参考系描述物体的动能。动能是表征物体运动状态的物理量，与时刻、位置对应。动能是一个标量，有大小、无方向，且恒为正值。二、动能定理.内容：力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。.表达式：WIEE-EKk2k1。

9、.意义：动能定理指出了外力对物体所做的总功与物体动能变化之间的关系。即外力对物体所做的总功，对应于物体动能的变化，变化的大小由做功的多少来量度。.适用情况：适用于受恒力作用的直线运动，也适用于变力作用的曲线运动；口不涉及加速度和时间的问题中，首选动能定律；求解多个过程的问题；变力做功。解题步骤：明确研究对象，找出研究对象初末运动状态（对应的速度）及其对应的过程；口对研究对象进行受力分析；弄清外力做功的大小和正负，计算时将正负号代入；当研究对象运动由几个物理过程所组成，则可以采用整体法进行研究。机械能守恒定律能量守恒定律一、机械能守恒定律.内容：在只有重力或弹簧弹力做功的物体系统内，动能与势能可

10、以相互转化，而总的机械能保持不变。.条件：只有重力或弹簧弹力做功。.00：EEEIE，系统中初末状态机械能总和相等，且初末状态必须用同一零势能计算势IEIEKIE，系统重力势能减少（增加）多少，动能就增加（减少）多少。pIE加IE，系统中B减A部分增加（减少）多少，B部分就减少（增加）多少。44.解题步骤：确定研究对象，分析研究对象的物理过程；口进行受力分析；分析各力做功的情况，明确守恒条件；选择零势能面，确定初末状态的机械能（必须用同一零势能计算势能）根据机械能守恒定律列方程。5.判断机械能守恒的方0：从做功角度判断：分析物体或物体系的受力情况，明确各力做功的情况，若只有重力或弹簧弹力对物体

11、或物体系做功，则物体或物体系机械能守恒；口从能量转化的角度来判断：若物体系中只有动能和势能的相互转化，而无机械能与其他形式的能的转化，则物体系的机械能守恒。二、能量守恒定律1.00：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另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。.表达式：.意义：动能定理指出了外力对物体所做的总功与物体动能变化之间的关系。即外力对物体所做的总功，对应于物体动能的变化，变化的大小由做功的多少来量度。4.解题思路：转化：同一系统中，口转移：两个物体A、A增必定存在B减，且增减量相等;B,只要A的某种能量增加，B的某种能量

12、一定减少，且增减量相等。5.解题步骤：最终的能量分清有哪几种形式的能在变化;口分别列出减少的能量口EJ表达式；E0和增加的能量口E0的表达式或列出最初的能量E0和根据E增E列等式求解。减综合：各种力做功的计算功能关系一、各种力做功的计算问题1.0000：()运用公式W=Flcos口：使用此式时需找对真正做功的力和它发生的位移注意：用此式计算只能计算0000。(2)多个00的00求解：用平行四边形定则求出合外力，再根据W=lcos口计算0。注意口应是合外力与位移l间的夹角。分别求出各个外00的功W=W+W+。2.口变力做口血八种常见的分析方法):W=Flcos口，W=Flcos口口再求出各个外力

13、做功的代数和(1)等值法：若某一口力做的功和某一口力做的功相等，则可以通过计算该恒力做的功，求出该变力做的0。恒力做0用计算。(2)0率法：若功率恒定，可根据3)动能定理法：根据W=Pt求变00的0。W=DEK计算。4)功能分析法：某种功与某种能对应，可根据相应能的变化求对应的力做的功。5)平均力法：如果力的方向不变，力的大小随位移按线性规律变化，可用算术平均值(00)代替变力，公式为WFlcos1(6)图像法：如果参与做功的力是变力，方向与位移方向始终一致而大小随时间变化，我们可作出该力随位移变化的图像。如图，那么曲线与横坐标轴所围的面积，即为变力做的0。(7)极限法(极端法):将所求的物理

14、量推向极大或极小推断出现的情况，此方法适用于选择题中。(8)微元法：将一个过程分解成无数段极小的过程，即整个过程是由小过程组合而成，先分析小过程，从而引向总过程讨论分析，从而得出结论。3.摩擦000：(1)00特点：口摩擦力既可以对物体做正0,也可以对物体做负0。在相互存在的静摩擦力的系统中，一对口摩擦力中，一个做正0,另一个做负功，且功的代数和为0。口摩擦力对物体00的过程，是机械能在相互接触的物体之间转移的过程，没有机械能转化为内能。(2)摩擦00的功与产生内能的关系：滑动摩擦00的功为负值，在数值上等于滑动摩擦力与相对位移的乘积，口口滑动摩擦00的功在数值上等于存在相互摩擦力的系统机械能的减少量，根据能量守恒定律可知，滑动摩擦00的功在数值上等于系统内产生的内能