高中物理機(jī)械能知識復(fù)習(xí)
高中物理機(jī)械能知識復(fù)習(xí)
機(jī)械能相關(guān)知識是高中物理課本中的重點(diǎn)，具體有哪些知識點(diǎn)需要我們復(fù)習(xí)呢?下面是學(xué)習(xí)啦小編給大家?guī)淼母咧形锢頇C(jī)械能知識復(fù)習(xí)，希望對你有幫助。
高中物理機(jī)械能知識復(fù)習(xí)
1.功
(1)功的定義:力和作用在力的方向上通過的位移的乘積.是描述力對空間積累效應(yīng)的物理量，是過程量.
定義式:W=F·s·cosθ，其中F是力，s是力的作用點(diǎn)位移(對地)，θ是力與位移間的夾角.
(2)功的大小的計(jì)算方法:
①恒力的功可根據(jù)W=F·S·cosθ進(jìn)行計(jì)算，本公式只適用于恒力做功.
②根據(jù)W=P·t，計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)平均做功.
③利用動能定理計(jì)算力的功，特別是變力所做的功.
?、芨鶕?jù)功是能量轉(zhuǎn)化的量度反過來可求功.
(3)摩擦力、空氣阻力做功的計(jì)算:功的大小等于力和路程的乘積.
發(fā)生相對運(yùn)動的兩物體的這一對相互摩擦力做的總功:W=fd(d是兩物體間的相對路程)，且W=Q(摩擦生熱)
2.功率
(1)功率的概念:功率是表示力做功快慢的物理量，是標(biāo)量.求功率時(shí)一定要分清是求哪個力的功率，還要分清是求平均功率還是瞬時(shí)功率.
(2)功率的計(jì)算
?、倨骄β?P=W/t(定義式) 表示時(shí)間t內(nèi)的平均功率，不管是恒力做功，還是變力做功，都適用.
?、谒矔r(shí)功率:P=F·v·cosα P和v分別表示t時(shí)刻的功率和速度，α為兩者間的夾角.
(3)額定功率與實(shí)際功率 ： 額定功率:發(fā)動機(jī)正常工作時(shí)的最大功率. 實(shí)際功率:發(fā)動機(jī)實(shí)際輸出的功率，它可以小于額定功率，但不能長時(shí)間超過額定功率.
(4)交通工具的啟動問題通常說的機(jī)車的功率或發(fā)動機(jī)的功率實(shí)際是指其牽引力的功率.
?、僖院愣üβ蔖啟動:機(jī)車的運(yùn)動過程是先作加速度減小的加速運(yùn)動，后以最大速度v m=P/f 作勻速直線運(yùn)動， .
?、谝院愣恳啟動:機(jī)車先作勻加速運(yùn)動，當(dāng)功率增大到額定功率時(shí)速度為v1=P/F，而后開始作加速度減小的加速運(yùn)動，最后以最大速度vm=P/f作勻速直線運(yùn)動。
3.動能:物體由于運(yùn)動而具有的能量叫做動能.表達(dá)式:
(1)動能是描述物體運(yùn)動狀態(tài)的物理量.
(2)動能和動量的區(qū)別和聯(lián)系
?、賱幽苁菢?biāo)量，動量是矢量，動量改變，動能不一定改變;動能改變，動量一定改變.
?、趦烧叩奈锢硪饬x不同:動能和功相聯(lián)系，動能的變化用功來量度;動量和沖量相聯(lián)系，動量的變化用沖量來量度.
?、蹆烧咧g的大小關(guān)系為
4. ★★★★動能定理:外力對物體所做的總功等于物體動能的變化.表達(dá)式
(1)動能定理的表達(dá)式是在物體受恒力作用且做直線運(yùn)動的情況下得出的.但它也適用于變力及物體作曲線運(yùn)動的情況.
(2)功和動能都是標(biāo)量，不能利用矢量法則分解，故動能定理無分量式.
(3)應(yīng)用動能定理只考慮初、末狀態(tài)，沒有守恒條件的限制，也不受力的性質(zhì)和物理過程的變化的影響.所以，凡涉及力和位移，而不涉及力的作用時(shí)間的動力學(xué)問題，都可以用動能定理分析和解答，而且一般都比用牛頓運(yùn)動定律和機(jī)械能守恒定律簡捷.
(4)當(dāng)物體的運(yùn)動是由幾個物理過程所組成，又不需要研究過程的中間狀態(tài)時(shí)，可以把這幾個物理過程看作一個整體進(jìn)行研究，從而避開每個運(yùn)動過程的具體細(xì)節(jié)，具有過程簡明、方法巧妙、運(yùn)算量小等優(yōu)點(diǎn).
5.重力勢能
(1)定義:地球上的物體具有跟它的高度有關(guān)的能量，叫做重力勢能，
?、僦亓菽苁堑厍蚝臀矬w組成的系統(tǒng)共有的，而不是物體單獨(dú)具有的.
②重力勢能的大小和零勢能面的選取有關(guān).
?、壑亓菽苁菢?biāo)量，但有“+”、“-”之分.
(2)重力做功的特點(diǎn):重力做功只決定于初、末位置間的高度差，與物體的運(yùn)動路徑無關(guān).WG =mgh.
(3)做功跟重力勢能改變的關(guān)系:重力做功等于重力勢能增量的負(fù)值.即
.
6.彈性勢能:物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量.
★★★ 7.機(jī)械能守恒定律
(1)動能和勢能(重力勢能、彈性勢能)統(tǒng)稱為機(jī)械能，
.
(2)機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容:在只有重力(和彈簧彈力)做功的情形下，物體動能和重力勢能(及彈性勢能)發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變.
(3)機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式
(4)系統(tǒng)機(jī)械能守恒的三種表示方式:
?、傧到y(tǒng)初態(tài)的總機(jī)械能E 1 等于末態(tài)的總機(jī)械能E 2 ，即E1 =E2
?、谙到y(tǒng)減少的總重力勢能ΔE P減 等于系統(tǒng)增加的總動能ΔE K增 ，即ΔE P減 =ΔE K增 ③若系統(tǒng)只有A、B兩物體，則A物體減少的機(jī)械能等于B物體增加的機(jī)械能，即ΔE A減 =ΔE B增
[注意]解題時(shí)究竟選取哪一種表達(dá)形式，應(yīng)根據(jù)題意靈活選取;需注意的是:選用①式時(shí)，必須規(guī)定零勢能參考面，而選用②式和③式時(shí)，可以不規(guī)定零勢能參考面，但必須分清能量的減少量和增加量.
(5)判斷機(jī)械能是否守恒的方法
?、儆米龉砼袛?分析物體或物體受力情況(包括內(nèi)力和外力)，明確各力做功的情況，若對物體或系統(tǒng)只有重力或彈簧彈力做功，沒有其他力做功或其他力做功的代數(shù)和為零，則機(jī)械能守恒.
?、谟媚芰哭D(zhuǎn)化來判定:若物體系中只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化而無機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化，則物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒.
?、蹖σ恍├K子突然繃緊，物體間非彈性碰撞等問題，除非題目特別說明，機(jī)械能必定不守恒，完全非彈性碰撞過程機(jī)械能也不守恒.
8.功能關(guān)系
(1)當(dāng)只有重力(或彈簧彈力)做功時(shí)，物體的機(jī)械能守恒.
(2)重力對物體做的功等于物體重力勢能的減少:W G =E p1 -E p2 .
(3)合外力對物體所做的功等于物體動能的變化:W 合 =E k2 -E k1 (動能定理)
(4)除了重力(或彈簧彈力)之外的力對物體所做的功等于物體機(jī)械能的變化:W F =E 2 -E 1
9.能量和動量的綜合運(yùn)用
動量與能量的綜合問題，是高中力學(xué)最重要的綜合問題，也是難度較大的問題.分析這類問題時(shí)，應(yīng)首先建立清晰的物理圖景，抽象出物理模型，選擇物理規(guī)律，建立方程進(jìn)行求解.這一部分的主要模型是碰撞.而碰撞過程，一般都遵從動量守恒定律，但機(jī)械能不一定守恒，對彈性碰撞就守恒，非彈性碰撞就不守恒，總的能量是守恒的，對于碰撞過程的能量要分析物體間的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)換.從而建立碰撞過程的能量關(guān)系方程.根據(jù)動量守恒定律和能量關(guān)系分別建立方程，兩者聯(lián)立進(jìn)行求解，是這一部分常用的解決物理問題的方法.
高中物理機(jī)械能守恒局限性
對于“機(jī)械能的總量保持不變”，我做一個補(bǔ)充解釋。課本中對于重力勢能有一個默認(rèn)定義，就是以地面作為零勢能面。但這個參照面可以任意更改。比如，考慮把一個鐵球丟進(jìn)井里，也是機(jī)械能守恒，你可以取井底作為零勢能參照面，你也可以取海拔20米處作為零勢能參照面。從理論上講都允許。只有先確定參照面，你才能計(jì)算機(jī)械能總量到底是多少。選擇不同的參照面，機(jī)械能的總量就不同，理論上存在無數(shù)種可能。
機(jī)械能守恒是能量守恒的一種。即便是能量守恒，也沒辦法講能量的總量。熱能、光能、核能、勢能、動能、質(zhì)量能等等，能量的總量根本無法計(jì)算。能量守恒定律，為什么叫定律不叫定理呢?由實(shí)驗(yàn)證明得來的叫定律，由數(shù)學(xué)推導(dǎo)出來的叫定理。實(shí)驗(yàn)并不是要測量總能量是多少，也無法測量。實(shí)驗(yàn)測量的是能量在轉(zhuǎn)換過程中的損失。得出的結(jié)論是：不同的能量之間可以相互轉(zhuǎn)換，而且是等值轉(zhuǎn)換。這樣的能量守恒定律才是我們可以利用的結(jié)論。你回想一下，你是不是這樣做實(shí)驗(yàn)的?
既然能量是等值轉(zhuǎn)換，所以科學(xué)家就以此推斷，總能量不會改變，是守恒的。但是對宇宙間的物質(zhì)和能量，目前尚有諸多疑問。實(shí)際上，經(jīng)典的能量守恒定律曾經(jīng)被打擊過一次，就是愛恩斯坦的 E=mc²。后來進(jìn)行了修正，叫質(zhì)能守恒定律。出于習(xí)慣，仍然叫能量守恒定律，把質(zhì)量當(dāng)成能量的固化形式。
我認(rèn)為，機(jī)械能守恒定律適用于彈簧系統(tǒng)和簡單的重力系統(tǒng)。假如題目比較復(fù)雜，你就要當(dāng)心一點(diǎn)，因?yàn)槟憧赡茉诓恢挥X中采用了不同的參照面，那你就掉進(jìn)了陷阱。有時(shí)候采用能量等值轉(zhuǎn)換來解題更為便妥和靠譜。比如，物體重力勢能的改變等于重力做的功，或者等于外力克服重力做的功。
高中物理機(jī)械能守恒定律與動能定理的區(qū)別
機(jī)械能守恒定律反映的是物體初、末狀態(tài)的機(jī)械能間關(guān)系，且守恒是有條件的，而動能定理揭示的是物體動能的變化跟引起這種變化的合外力的功間關(guān)系，既關(guān)心初末狀態(tài)的動能，也必須認(rèn)真分析對應(yīng)這兩個狀態(tài)間經(jīng)歷的過程中做功情況.
規(guī)律方法
1、單個物體在變速運(yùn)動中的機(jī)械能守恒問題
2、系統(tǒng)機(jī)械能守恒問題
點(diǎn)評
(1)對繩索、鏈條這類的物體，由于在考查過程中常發(fā)生形變，其重心位置對物體來說，不是固定不變的，能否確定其重心的位里則是解決這類問題的關(guān)鍵，順便指出的是均勻質(zhì)量分布的規(guī)則物體常以重心的位置來確定物體的重力勢能.此題初態(tài)的重心位置不在滑輪的頂點(diǎn)，由于滑輪很小，可視作對折來求重心，也可分段考慮求出各部分的重力勢能后求出代數(shù)和作為總的重力勢能.至于零勢能參考面可任意選取，但以系統(tǒng)初末態(tài)重力勢能便于表示為宜.
(2)此題也可以用等效法求解，鐵鏈脫離滑輪時(shí)重力勢能減少，等效為一半鐵鏈至另一半下端時(shí)重力勢能的減少，然后利用ΔEP=-ΔEK求解，留給同學(xué)們思考.
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