07机械能守恒定律学生版

《07机械能守恒定律学生版》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、机械能守恒定律一、重难点分析　　功和能是物理学中的重要概念，能的转化和守恒定律是自然界最重要、最普遍、最基本的客观规律．功和能的转化关系不仅为解决力学问题开劈了一条新的重要途径，同时也是分析解决电磁学、热学等领域中问题的重要依据，因此要深入领会本章的规律．熟练地应用能量的观点解决物理问题．1．功和功率　　（1）功　　功的表达式为　　式中F为作用在物体上的力，s是物体的位移，α是力F和位移s的夹角．　　①功是力的作用在空间的累积．　　②功与参照系的选取有关，通常情况下取为参照系．　　（2）功率　　①功率是用来表示做功快慢，亦即能量转化快慢的物理量，其定义式为．　　P=W/

2、t一般表示平均功率，当t很短时，也可表示瞬时功率．　　②功率的另一表达式P=，其中α为F与v之间的夹角．当v为平均速度时，即为平均功率，当v为瞬时速度时，即为瞬时功率．　　（3）因功的定义为W=Fs，因此在以s为横坐标，F为纵坐标的坐标系中，图线与横坐标围成的在数值上表示相应位移上的功，称为示功图．这对求变力的功特别有用．　　（4）机车运动有两种特殊运动情况：1、汽车以恒定功率起动时，它的牵引力F将随速度v的变化而变化，其加速度a也随之变化，具体变化过程可采用如下示意图表示：2、机车以恒定加速度运动．要维持汽车加速度不变，就要维持其牵引力不变，汽车功率将随v增大而增大，

3、当P达到额定功率P额后，不能再增加，即汽车就不可能再保持匀加速运动了.　　这两类问题都要注意灵活运用牛顿第二定律和P=Fv的表达式．2．动能定理　　（1）动能　　运动的物体能够对外做功，因此运动的物体具有能量，称为动能，记为Ek=　　①动能是标量，描述物体的状态；　　②动能具有瞬时性；　　③动能具有相对性．　　（2）动能定理　　动能定理表述为：合外力对物体的功等于物体动能的改变或作用在物体上所有力做功的代数和等于物体动能的改变，对质量为m的物体，动能定能的数学表述为．　　动能定理说明做功是改变物体动能的一种途径，动能定理是一个标量方程，使用动能定理时，一般以地面为参照系

4、．3．机械能守恒定律　　（1）重力做功的特点　　重力的功只决定于初、末位置间的，与物体的运动路径无关，WG=．　　（2）重力势能　　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Ep=．　　注意：a．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．　　b．重力势能的大小和零势能面的选取有关．　　②重力的功与重力势能改变的关系，WG=－ΔEp．　　（3）弹性势能　　物体由于发生而具有的能称为弹性势能．　　（4）机械能守恒定律　　①内容：在只有重力（或弹簧弹力）做功的情况下，物体的动能和重力势能（或弹性势能）发生相互，但机械能的总量保持不变。这个结论

5、叫做机械能守恒定律。　　②数学表达式：　　a.机械能总量保持不变。即：E1=E2．　　即Ek1+Ep1=Ek2+Ep2．　　b.动能的变化量等于势能的变化量。即：ΔEk=－ΔEP．　　c.机械能的变化量为零。即：ΔE=0．　　③成立条件：　　a.对某一物体，若只受作用，则机械能守恒。b.对某一物体，除受重力外，还受其它力作用，但只有做功，其它力不做功，此时物体与地球组成的系统机械能守恒。如图（1）所示。　　c.若某一物体，受几个力作用时，只有弹簧弹力做功，其它力不做功，此时物体与弹簧组成的系统机械能守恒。如图（2）所示．　　d.若某一物体，受几个力作用，若只有和做功，其

6、他力不做功，此时物体和地球组成的系统机械能守恒。如图（3）所示。　　④应用　　a.机械能守恒定律的研究对象　　机械能守恒定律的研究对象可以是单个物体，也可以是几个物体组成的系统。　　若研究的问题涉及到弹性势能，则研究对象必须是物体和弹簧组成的系统。　　b.用机械能守恒定律解题的一般步骤：　　1确定研究对象；　　2对研究对象进行受力分析；　　3分析研究对象的运动过程；　4分析内外力做功情况，判断是否符合机械守恒的条件；　　5恰当选择零势能面，确定研究对象在始、末状态的机械能；　　6根据机械能守恒定律列出方程：E2=E1；　　7把已知量统一单位，代入方程求解；8检

7、验结果是否符合题意。二、典型例题例1、弹簧原长l0=15cm．受拉力作用后弹簧逐渐拉长，当弹簧伸长到l1=20cm时．作用在弹簧上的力为400N，问拉力对弹簧做了多少功？解析：因弹簧的弹力与其形变量成正比，则　　F=kΔx，当Δx=5cm时，F=400N．　　所以．　　由于弹簧的弹力f=kx是变力，利用示功图（如图）得拉力对弹簧的功为例2、汽车发动机额定功率为60kW，汽车质量为5.0×103kg，汽车在水平路面行驶时，受到的阻力大小是车重的0.1倍，试求：（1）汽车保持额定功率从静止出发后能达到的最大速度是多少？（2）若汽车从静止开始