資源簡介

第二單元 機械能
一、功與功的計算：
1、功：（1）定義:一個物體受到力的作用，如果在力的方向上發生一段位移，我們就說這個力對物體做了功．（2）判斷物體是否做功的兩個必要因素：①是有作用在物體上的力；②是物體在力的方向上發生了位移。注意：兩個因數缺一不可．（3）、現實中看似做功而不做功的幾種特殊情況：①物體雖然移動了距離，但沒有受到力的作用，也就是說：物體是靠慣性移動了一段距離。如：關閉發動機后，車仍然向前行駛，此時就沒有做功。②物體受到力的作用，但在力的方向上沒有移動距離。如：用力推物體，物體沒有動。③物體受到力的作用，也移動了距離，但不在力的方向上。也就是說物體運動的方向與力的方向垂直。如：提著一桶水在水平路上走了一段距離。
2、功的計算：（1）力和位移方向一致時： ①功的計算：功W等于力F跟物體在力的方向上發生的位移S的乘積。（功＝力×位移） ②功的公式：W＝Fs；注意：功的大小只與力的大小和在力的方向上發生位移的大小有關，與物體運動情況、運動速度大小無關。③功的單位：國際單位焦J（1J ＝1N·m）。（2）力和位移方向有夾角（α）時：①功的計算：功等于力的大小、位移的大小、力和位移的夾角的余弦三者的乘積。②公式：W=FScosα 表明：力F對物體做的功只與F、s和a三者有關，與物體的運動狀態等因素無關。 說明：①位移s一般是相對地面而言的。在物體可以看作質點時，s是物體的位移；當物體不可以看作質點或力的作用點與物體有相對運動時，s是力的作用點的位移．②功是標量，雖有大小之分，但卻無方向。
二、正功、負功：
1、正功、負功：W=FScosα
（1）若α=0，則cosα=1，W＝Fs；這時力與位移方向相同，力對物體做的正功最大。
（2）當0°≤α＜90°時，cosα為正值，稱為力對物體做正功，或稱為力對物體做功。
（3）當α=90°時， cos α=0，W=0，表示力始終與物體的位移垂直，力對物體不做功。
（4）當90°＜α≤180°時，cosα為負值，稱為力對物體做負功，或說物體克服這個力做功。
2、正功、負功的物理意義。（1）正功的意義是：力對物體做正功，表明此力的效果是促進物體的運動，是動力。即：受力物體獲得了能量 （2）負功的意義是：力對物體做負功，表明此力的效果是阻礙物體運動，是阻力。即：負功表示物體失去了能量。
說明： 1、功有正功和負功之分。功的“正”、“負”并不表示功的方向。功的正負表示是動力對物體做功，還是阻力對物體做功；一個力對物體做負功，也可說成物體克服這個力做了功（正值）。2、功的“正”、“負”不表示它們的大小，也就是不能說“正功大于負功”。 3、功的正負由力和位移之間的夾角決定。4、功的正、負是借以區別誰對誰做功的標志；補充：合外力的功:等于各個力對物體做功的代數和,即:W合=W1+W2;5、總功的求法：當物體在幾個力的共同作用下發生一段位移時，這幾個力對物體所做的總功,求出各個力所做的功，則總功等于各個力所做功的代數和。W總=W1+W2+W3,（注意要把各個功的正 負號代入運算）;也可先求出各力的合力, 再用W總=F合Lcosθ求總功。
三、功率：
1、功率：（ 1）定義：功W與完成這些功所用時間t的比值叫做功率。（2）物理意義：功率是表示物體做功快慢的物理量．注意：①功率只反映物體做功的快慢，不反映物體做功的多少。②功率的大小是由時間和做功的多少共同決定的，與機械效率高低無關。（3）功率定義式：P=W/t．（4）功率的單位:在國際單位制中，功率的單位是瓦特，簡稱瓦，符號是W．技術上常用千瓦（kw）做功率的單 位．1w=1J/s；1kw=1000W。（5）功率是標量。
2、功率P與力F、速度v的關系：（1）關系：力F的功率等于力F和物體運動速度v的乘積.。（F是速度v方向上的作用力）（2）公式：P=Fv(v是平均速度，P是平均功率F為恒力，且F與V同向)。注意：運用公式P=Fv計算功率時，要注意F與力的方向須在一直線上．
3、平均功率與瞬時功率： ①額定功率：指動力機械在長時間正常工作時最大輸出功率。也是機械發動機銘牌上的標稱值。額定功率是動力 機械重要的性能指標，一個動力機械的額定功率是一定的，機器不一定都在額定功率下工作。②實際功率：機械在運行過程中實際輸出的功率是實際功率。實際功率可以小于額定功率，可以等于其額定功率 (滿負荷運行)，但不能大于額定功率，否則容易將機械損壞。③平均功率：物體在一段時間內做功功率的平均值叫平均功率。通常用定義式P=W/t描述，只有當物體勻速運動時，才等于瞬時功率。④瞬時功率：物體在某一時刻的功率叫做瞬時功率。通常用P=Fv表示，必須注意F、v與P的同時性。 ⑤發動機的功率：表示牽引力的功率。發動機的實際輸出功率是變化的，發動機的額定功率是一定的。
4、推廣式：P=Fvcosα (α為力F與瞬時速度v方向間的夾角) 說明：⑴當F為合外力時，P為合外力做功的功率；當F為某一外力時，P為該力做功功率； ⑵在汽車等交通工具一類問題中，式中P為發動機的實際功率，F為發動機的牽引力，⑶當v為平均速度時，求得的功率就是平均功率，v為瞬時速度時，求得的功率就是瞬時功率。說明：如果物體做勻速直線運動，由于瞬時速度與平均速度相等，故此時平均功率等于瞬時功率。
5、合力的功率等于各分力功率的代數和。
四、動能：
1、動能的概念：物體由于運動而具有的能叫做動能。常用“Ek”表示。
2、動能大小：物體的動能等于它的質量跟它的速度平方乘積的一半．
3、動能的表達式Ek= mv2 ，Ek—物體的動能，m—物體的質量，V---物體運動的速度。
4、動能的單位：在國際單位制中，動能的單位由質量和速度的單位確定，為J．注意：動能是標量，只有大小，沒有方向，動能恒為正值．一切運動的物體都具有動能。
五、動能定理：
1、動能定理：合外力所做的功等于物體動能的變化量（所有外力的合力，包括重力）。
2、動能定理數學表達式：W=Ek2－Ek1;W合—合力對物體做功的總功，Ek1--物體的初動能Ek2-物體的末動能;注意：①因功和能均與參考系的選取有關,所以動能定理也與參考系的選取有關,一般以地球為參考 ②不論做什么運動形式,受力如何,動能定理總是適用的. ③做功的過程是能量轉化的過程,動能定理中的等號“＝”的意義是一種因果聯系的數值上相等的符號, 它并不意謂著“功就是動能的增量”,也不意謂著“功轉變成動能”,而意味著“合外力的功是物體動能變化的原因,合外力對物體做多少功物體的動能就變化多少”.說明：W總>0時,Ek2>Ek1,物體的動能增加;W總<0時,Ek23、用動能定理解題的一般步驟： ①明確研究對象、研究過程，找出初末狀態的速度情況． ②要對物體進行正確的受力分析，明確各個力的做功大小及正負情況． ③明確初末狀態的動能．④由動能定理列方程求解，并對結果進行討論．
六、勢能：
1、勢能：（1）定義：在力學中，由物體間的相互作用和物體間的距離決定的能叫勢能，又稱位能，勢能是狀態量。（2）勢能分為重力勢能、彈性勢能、分子勢能、電勢能、引力勢能等。
2、重力勢能：（1）定義：地球上的物體具有的跟它的高度有關的能，叫做重力勢能．（2）影響因素：（巧計：W勢＝mgh） (1)、物體的質量 (2)、物體被舉起的高度（高度指物體距參考平面的高度）。物體的質量越大，高度越 大，重力勢能就越大。
3、大小：⑴重力勢能等于物體所受的重力和它的高度的乘積。⑵表達式：EP=mgh EＰ→物體的重力勢能,⑶重力勢能的單位與功的單位相同，在國際單位制中為J．
4、重力做功與重力勢能變化的關系
（1）重力做正功時，重力勢能減少，減少的重力勢能等于重力所做的功。
（2）物體克服重力做功（重力做負功時，重力勢能增加，增加的重力勢能等于物體克服重力所做的功。
（3）重力所做功只跟物體初位置的高度和末位置的高度有關，跟物體運動的路徑無關。
（4）重力所做的功等于物體始、末位置的重力勢能之差。重力做的功等于重力勢能變化量的相反值；表達式為：WG=-ΔEP
（5）重力做功的大小由重力大小和重力方向上位移的大小即豎直方向上的高度差決定，與其他因素無關
5、重力勢能的相對性：（相對于參考平面） ①重力勢能是地球和地面上的物體共同具有的，一個物體的重力勢能的大小與參考平面的選取有關。 ②選取的參考平面不同，同一物體的重力勢能的數值是不同的； ③參考平面的選取是任意的；通常選地面為重力勢能的零參照面。 注意：①重力勢能的變化量與零重力勢能面的選取無關. ②重力勢能是一個標量．
6、彈性勢能：（1）定義：物體由于發生彈性形變而具有的能量。（2）影響因素：物體發生彈性形變的程度。彈性形變程度越大，彈性勢能越大。注意：具有彈性勢能的物體都能對其他物體做功。具有彈性勢能的物體對其他物體做功時，它的彈性勢能 減少；外力對它做功時，它的彈性勢能增加。
7、機械能守恒定律：（1）、機械能：概念：物體的動能、勢能的總和。E＝EK＋EP，機械能是標量，具有相對性（需要設定勢能參考平面），機械能之間可以相互轉化，重力勢能和動能間的相互轉化。②彈性勢能和動能間的相互轉化。（2）機械能守恒定律：定律內容：在沒有摩擦和介質阻力的情況下，一個物體如果只有重力（或彈力）作用，物體的動能和勢能 發生相互轉化時，機械能的總量保持不變。②機械能守恒定律的另一種表述：只有重力和彈力做功的情況下，重力勢能的減少量（或增加量）等于動能的增加量（或減少量）（3）條件：只有重力或彈力對物體做功，其他力對物體不做功或做功為零。（4）、判斷機械能守恒的方法一般有兩種： ①只有重力或彈力做功，可以認為物體只受到重力或彈力；或者還受到其他力，但其他力不做功（或其他力做功的代數和為零）則機械能守恒。 ②對某一物體系，物體間只有動能，重力勢能、彈性勢能間相互轉化，系統跟外界沒有機械能的傳遞，機械能也沒轉化為其他形式的能，則系統的機械能

展開更多......

收起↑