逍遥学能 2015-11-09 12:35
力和作用在力的方向上通过的位移的乘积叫做功，功是描述力对空间积累效应的物理量，是过程量。动能和势能统称为机械能。
定义式：W=F·s·cosθ，其中F是力，s是力的作用点位移(对地)，θ是力与位移间的夹角。
1.力学里所说的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力;二是物体在力的方向上通过的距离。
(2)功的大小的计算方法：
①恒力的功可根据W=F·S·cosθ进行计算，本公式只适用于恒力做功。②根据W=P·t，计算一段时间内平均做功。③利用动能定理计算力的功，特别是变力所做的功。④根据功是能量转化的量度反过来可求功。
2.不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。
巩固：某同学踢足球，球离脚后飞出10m远，足球飞出10m的过程中人不做功。(原因是足球靠惯性飞出)。
3.力学里规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。公式：W=FS。
(3)摩擦力、空气阻力做功的计算：功的大小等于力和路程的乘积。
发生相对运动的两物体的这一对相互摩擦力做的总功：W=fd(d是两物体间的相对路程)，且W=Q(摩擦生热)
4.功的单位：焦耳，1J=1N·m。把一个鸡蛋举高1m，做的功大约是0.5J。
5.应用功的公式注意：①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力;②公式中S一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。③功的单位“焦”(牛·米=焦)，不要和力和力臂的乘积(牛·米，不能写成“焦”)单位搞混。
1.内容：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功;即：使用任何机械都不省功。
2.说明：(请注意理想情况功的原理可以如何表述?)
①功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。
②功的原理告诉我们：使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。
③使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。
④我们做题遇到的多是理想机械(忽略摩擦和机械本身的重力)理想机械：使用机械时，人们所做的功(FS)=直接用手对重物所做的功(Gh)。
3.应用：斜面
①理想斜面：斜面光滑;
②理想斜面遵从功的原理;
③理想斜面公式：FL=Gh，其中：F：沿斜面方向的推力;L：斜面长;G：物重;h：斜面高度。
如果斜面与物体间的摩擦为f，则：FL=fL+Gh;这样F做功就大于直接对物体做功Gh。
(1)功率的概念：功率是表示力做功快慢的物理量，是标量。求功率时一定要分清是求哪个力的功率，还要分清是求平均功率还是瞬时功率。
1.有用功：定义：对人们有用的功。
公式：W有用=Gh(提升重物)=W总-W额=ηW总
斜面：W有用=Gh
2.额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功。
公式：W额=W总-W有用=G动h(忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组)
斜面：W额=fL
(2)功率的计算①平均功率：P=W/t(定义式)表示时间t内的平均功率，不管是恒力做功，还是变力做功，都适用。②瞬时功率：P=F·v·cosα P和v分别表示t时刻的功率和速度，α为两者间的夹角。
3.总功：定义：有用功加额外功或动力所做的功
公式：W总=W有用+W额=FS= W有用/η
斜面：W总= fL+Gh=FL
(3)额定功率与实际功率：额定功率：发动机正常工作时的最大功率。实际功率：发动机实际输出的功率，它可以小于额定功率，但不能长时间超过额定功率。
(4)交通工具的启动问题通常说的机车的功率或发动机的功率实际是指其牵引力的功率。
①以恒定功率P启动：机车的运动过程是先作加速度减小的加速运动，后以最大速度vm=P/f作匀速直线运动。
②以恒定牵引力F启动：机车先作匀加速运动，当功率增大到额定功率时速度为v1=P/F，而后开始作加速度减小的加速运动，最后以最大速度vm=P/f作匀速直线运动。
4.机械效率：①定义：有用功跟总功的比值。
②公式：
斜 面：
定滑轮：
动滑轮：
滑轮组：
③有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。通常用百分数表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。
④提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。
5.机械效率的测量：
①原理：
②应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S。
③器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。
④步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。
⑤结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：
A、动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。
B、提升重物越重，做的有用功相对就多。
C、摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。
绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。
1.定义：单位时间里完成的功。
2.物理意义：表示做功快慢的物理量。
3.公式：
4.单位：主单位W;常用单位kW mW 马力。
换算：1kW=103W 1mW=106 W 1马力=735W。
某小轿车功率66kW，它表示：小轿车1s内做功66000J。
5.机械效率和功率的区别：
功率和机械效率是两个不同的概念。功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功;机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。
1.能量：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能。
理解：①能量表示物体做功本领大小的物理量;能量可以用能够做功的多少来衡量。
②一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已经做功”。如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功。也不一定要做功。
2.知识结构：
物体由于运动而具有的能量叫做动能。表达式：Ek=mv2/2
(1)动能是描述物体运动状态的物理量。
(2)动能和动量的区别和联系
①动能是标量，动量是矢量，动量改变，动能不一定改变;动能改变，动量一定改变。
②两者的物理意义不同：动能和功相联系，动能的变化用功来量度;动量和冲量相联系，动量的变化用冲量来量度。③两者之间的大小关系为EK=P2/2m
(1)定义：地球上的物体具有跟它的高度有关的能量，叫做重力势能， 。
①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。②重力势能的大小和零势能面的选取有关。③重力势能是标量，但有"+"、"-"之分。
(2)重力做功的特点：重力做功只决定于初、末位置间的高度差，与物体的运动路径无关。WG=mgh。
(3)做功跟重力势能改变的关系：重力做功等于重力势能增量的负值。即 。
3.探究决定动能大小的因素：
①猜想：动能大小与物体质量和速度有关。
实验研究：研究对象：小钢球 方法：控制变量。
·如何判断动能大小：看小钢球能推动木块做功的多少。
·如何控制速度不变：使钢球从同一高度滚下，则到达斜面底端时速度大小相同。
·如何改变钢球速度：使钢球从不同高度滚下。
③分析归纳：保持钢球质量不变时结论：运动物体质量相同时;速度越大动能越大。
保持钢球速度不变时结论：运动物体速度相同时;质量越大动能越大;
④得出结论：物体动能与质量和速度有关;速度越大动能越大，质量越大动能也越大。
机械能：动能和势能统称为机械能。
(1)动能和势能(重力势能、弹性势能)统称为机械能，E=Ek+Ep。
(2)机械能守恒定律的内容：在只有重力(和弹簧弹力)做功的情形下，物体动能和重力势能(及弹性势能)发生相互转化，但机械能的总量保持不变。
(3)机械能守恒定律的表达式
(4)系统机械能守恒的三种表示方式：
①系统初态的总机械能E1等于末态的总机械能E2，即E1=E2
②系统减少的总重力势能ΔEP减等于系统增加的总动能ΔEK增，即ΔEP减=ΔEK增
③若系统只有A、B两物体，则A物体减少的机械能等于B物体增加的机械能，即ΔEA减=ΔEB增
[注意]解题时究竟选取哪一种表达形式，应根据题意灵活选取;需注意的是：选用①式时，必须规定零势能参考面，而选用②式和③式时，可以不规定零势能参考面，但必须分清能量的减少量和增加量。
(5)判断机械能是否守恒的方法
①用做功来判断：分析物体或物体受力情况(包括内力和外力)，明确各力做功的情况，若对物体或系统只有重力或弹簧弹力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数和为零，则机械能守恒。
②用能量转化来判定：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，则物体系统机械能守恒。
③对一些绳子突然绷紧，物体间非弹性碰撞等问题，除非题目特别说明，机械能必定不守恒，完全非弹性碰撞过程机械能也不守恒。
理解：①有动能的物体具有机械能;②有势能的物体具有机械能;③同时具有动能和势能的物体具有机械能。
1.知识结构：
2.动能和重力势能间的转化规律：
①质量一定的物体，如果加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能。
②质量一定的物体，如果减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。
3.动能与弹性势能间的转化规律：
①如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能。
②如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。
⑴首先分析决定动能大小的因素，决定重力势能(或弹性势能)大小的因素──看动能和重力势能(或弹性势能)如何变化。
⑵还要注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大──如果除重力和弹力外没有其他外力做功(即：没有其他形式能量补充或没有能量损失)，则动能势能转化过程中机械能不变。
⑶题中如果有“在光滑斜面上滑动”则“光滑”表示没有能量损失──机械能守恒;“斜面上匀速下滑”表示有能量损失──机械能不守恒。
1.知识结构：
2.水电站的工作原理：利用高处的水落下时把重力势能转化为动能，水的一部分动能转移到水轮机，利用水轮机带动发电机把机械能转化为电能。
动量与能量的综合问题，是高中力学最重要的综合问题，也是难度较大的问题。分析这类问题时，应首先建立清晰的物理图景，抽象出物理模型，选择物理规律，建立方程进行求解。这一部分的主要模型是碰撞。而碰撞过程，一般都遵从动量守恒定律，但机械能不一定守恒，对弹性碰撞就守恒，非弹性碰撞就不守恒，总的能量是守恒的，对于碰撞过程的能量要分析物体间的转移和转换。从而建立碰撞过程的能量关系方程。根据动量守恒定律和能量关系分别建立方程，两者联立进行求解，是这一部分常用的解决物理问题的方法。
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