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重要考点!动能定理&能量守恒

时间:2023-12-01 21:30:16

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重要考点!动能定理&能量守恒

动能定理&能量守恒1、理解功的六个基本问题

(1)做功与否的判断问题:

关键看功的两个必要因素,第一是力;第二是力的方向上的位移。而所谓的“力的方向上的位移”可作如下理解:当位移平行于力,则位移就是力的方向上的位的位移;当位移垂直于力,则位移垂直于力,则位移就不是力的方向上的位移;当位移与力既不垂直又不平行于力,则可对位移进行正交分解,其平行于力的方向上的分位移仍被称为力的方向上的位移。

(2)关于功的计算问题:

①W=FS cosα这种方法只适用于恒力做功。

②用动能定理W=ΔEk或功能关系求功。当F为变力时,高中阶段往往考虑用这种方法求功。

这种方法的依据是:做功的过程就是能量转化的过程,功是能的转化的量度。如果知道某一过程中能量转化的数值,那么也就知道了该过程中对应的功的数值。

(3)关于求功率问题:

①所求出的功率是时间t内的平均功率。

②功率的计算式:

,其中θ是力与速度间的夹角。一般用于求某一时刻的瞬时功率。

(4)一对作用力和反作用力做功的关系问题:

①一对作用力和反作用力在同一段时间内做的总功可能为正、可能为负、也可能为零;

②一对互为作用反作用的摩擦力做的总功可能为零(静摩擦力)、可能为负(滑动摩擦力),但不可能为正。

(5)了解常见力做功的特点:

①重力做功和路径无关,只与物体始末位置的高度差h有关:W=mgh,当末位置低于初位置时,W>0,即重力做正功;反之重力做负功。

②滑动摩擦力做功与路径有关。当某物体在一固定平面上运动时,滑动摩擦力做功的绝对值等于摩擦力与路程的乘积。在两个接触面上因相对滑动而产生的热量

,其中滑F为滑动摩擦力,相对S为接触的两个物体的相对路程。

(6)做功意义的理解问题:

做功意味着能量的转移与转化,做多少功,相应就有多少能量发生转移或转化。

2.理解动能和动能定理

(1) 动能

是物体运动的状态量,而动能的变化ΔEK是与物理过程有关的过程量。

(2)动能定理的表述:

合外力做的功等于物体动能的变化。(这里的合外力指物体受到的所有外力的合力,包括重力)。表达式为

动能定理也可以表述为:外力对物体做的总功等于物体动能的变化。实际应用时,后一种表述比较好操作。不必求合力,特别是在全过程的各个阶段受力有变化的情况下,只要把各个力在各个阶段所做的功都按照代数和加起来,就可以得到总功。

①不管是否恒力做功,也不管是否做直线运动,该定理都成立;②对变力做功,应用动能定理要更方便、更迅捷。

③动能为标量,但

仍有正负,分别表动能的增减。

3.理解势能和机械能守恒定律

(1)机械能守恒定律的两种表述

①在只有重力做功的情形下,物体的动能和重力势能发生相互转化,但机械能的总量保持不变。

②如果没有摩擦和介质阻力,物体只发生动能和重力势能的相互转化时,机械能的总量保持不变。

(2) 对机械能守恒定律的理解

①机械能守恒定律的研究对象一定是系统,至少包括地球在内。通常我们说“小球的机械能守恒”其实一定也就包括地球在内,因为重力势能就是小球和地球所共有的。另外小球的动能中所用的v,也是相对于地面的速度。

②当研究对象(除地球以外)只有一个物体时,往往根据是否“只有重力做功”来判定机械能是否守恒;当研究对象(除地球以外)由多个物体组成时,往往根据是否“没有摩擦和介质阻力”来判定机械能是否守恒。

③“只有重力做功”不等于“只受重力作用”。在该过程中,物体可以受其它力的作用,只要这些力不做功。

(3)系统机械能守恒的表达式有以下三种:

①系统初态的机械能等于系统末态的机械能 即:

②系统重力势能的减少量等于系统动能的增加量,即:

③若系统内只有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:

4.理解功能关系和能量守恒定律

(1)做功的过程

是能量转化的过程,功是能的转化的量度。功是一个过程量,它和一段位移(一段时间)相对应;而能是一个状态量,它与一个时刻相对应。两者的单位是相同的(J),但不能说功就是能,也不能说“功变成了能”。

(2)要研究功和能的关系

突出“功是能量转化的量度”这一基本概念。①物体动能的增量由外力做的总功来量度,即:

;②物体重力势能的增量由重力做的功来量度,即:

③物体机械能的增量由重力以外的其他力做的功来量度即:

,当

时,说明只有重力做功,所以系统的机械能守恒

④一对互为作用力反作用力的摩擦力做的总功,用来量度该过程系统由于摩擦而减小的机械能,也就是系统增加的内能。

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