高一物理机械能复习.ppt
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1、第三讲 机械能守恒定律复习,第一部分 功、功率 一、功 1做功的两个要素:力和物体在力的方向上发生了位移 2公式:wFscos 代表力的方向和位移方向的夹角 3功是标量,只有大小,没有方向,但有正负,(1)当0o0,力对物体做正功。 (2)当90o180o时w0,力对物体做负功。也称物体克服这个力做了功。 (3)当90o,w0,力对物体不做功 “正功”、“负功”的物理意义是什么?,二、功的计算方法 1恒力的功:直接用wFScos 计算, 两种思路:一种是力“F”乘以物体在力的方向上发生的位移“scos ” ;另一种是在位移s方向上的力“Fcos ”乘以位移s 2变力的功 (1)用动能定理、功能
2、关系(功是能量转化的量度)求解,当力的大小不变,而方向始终与运动方向相同或相反时,这类力的功等于力和路程(不是位移)的乘积,如滑动摩擦力、空气阻力做功,(2)将变力的功变为恒力的功,例1、在水平面上,有一弯曲的槽道 ,槽道由半径分别为R/2和R的两个半圆构成.如图所示.现用大小恒为F的拉力将一光滑小球从A点洞槽道拉至B点,若拉力F的方向时刻与 运动小球的方向一致, 则此过程中拉力做 的功为多少?,当力的方向不变,大小随位移作线性变化时,可先求出力对位移的平均值 ,再由 计算。,通过相关连点的联系将变力做功转化为恒力做功。,例2、人在A点拉着绳通过一定滑轮吊起质量m50kg的物体,如图所示,开始
3、时绳与水平方向夹角为60o,当人匀速提起重物由A点沿水平方向运动s2m而到达B点,此 时绳与水平方 向成30o角,求 人对绳的拉力 做了多少功?,人对绳的拉力方向时刻变化,而已知的位移s是人沿水平方向走的距离,因此不能利用wFscos直接求拉力的功,但人对绳的拉力的功与绳对物体的拉力的功是相等的,而绳对物体的拉力是恒力。,设滑轮距人手的高度为h,则 h(cot30ocot60o) s 人由A走到B的过程中,重物G上升的高度h等于滑轮右侧绳子增加的长度,即 人对绳子做的功为wGh 由式代入数据可得w732 J,3合外力的功 方法一:先求合外力F合再用 w合F合 scos求解 方法二:先求各外力的
4、功w1、w2 再用w合w1+w2+ 方法三:用动能定理: W合Ek2-Ek1求解,四、功率 1、定义:功跟完成这些功所用时间的比值叫功率 2、公式:(1)Pw/t定义式。求的是平均功率 (2)P=Fvcos , 为F与v的夹角 若v是平均速度,则P为平均功率 若v是瞬间速度,则P为瞬时功率,例3、在离地面5 m高处以10 ms的水平初速度抛出一个质量1 kg的物体,则(1)从抛出到落地全过程中重力的平均功率是多少?(2)物体落地时,重力的即时功率是多少? (不计空气阻力,g取10 ms2),3、机车的起动问题 机车之类的交通工具靠发动机对外做功。发动机的额定功率认为是其正常工作时的最大输出功率
5、。正常工作时输出功率在0P0(额定功率)之间,点拔:对机车来说,牵引力F和v共线,故有P=Fv。当F一定时,P与速度v成正比;当P一定时,降低速度可以增大牵引力。所以当机械以恒力牵引时,速度越大、机械功率越大,但不得超过机械的额定功率。当机械以恒定的功率运行时,要增大牵引力,只有降低运动速度。,例4、质量m4103kg的汽车从静止开始匀加速驶上倾角为的斜坡,其中sin0.1,a1 m/s2,当汽车达到该车额定功率P90 kW后即恒功率继续行驶,汽车受到的摩擦阻力为车重的0.05倍。求: (1)汽车做匀加速运动的时间是多少? (2)若斜坡长115.5 m,且汽车达坡顶之前已达到最大速度,求汽车由
6、坡底到坡顶的总时间。,解析:(1)汽车在斜坡上运动的速度一时间图象如图所示设汽车在斜坡上做匀加速运动时间为t1,在斜坡上运动的总时间为t2,由牛顿第二定律得F1-Ff -mgsina=ma ,(2)汽车匀加速的位移为,汽车在斜坡上行驶的最大速度,对汽车由t1到t2时刻应用动能定理:,将等数据代入得 t217.2 s,点拨:(1)汽车的功率达到额定值后,即开始做加速度逐渐减小的加速运动匀变速运动的公式就不再适用,可用动能定理研究 (2)对于恒加速起动的题目,要明确所求解的问题是处于第几个运动过程同时要明确匀加速运动的最大速度和全 程的最大速度的求解区别 (3)wP额t是牵引力的功(或发动机的功)
7、,而不是合外力的功,第二部分 动能定理 一、动能 1动能:物体由于运动而具有的能叫动能、动能的大小Ekmv2/2 动能是标量。 2动能是状态量,具有相对性,因为v为瞬时速度与参照物的选择有关 3. 动能与动量大小的关系为:P2=2mEk,二、动能定理 1、内容:作用在物体上的合外力的功等于物体动能的变化 2、表达式:,3、对动能定理的理解 (1)W合是所有外力对物体做的总功,等于所有外力对物体做功的代数和。 即 w合=W1+W2+W3 若物体所受外力为恒力。 w合=F合scos,(2)W合0,则表示合外力作为动力对物体做功。 物体的动能增加。Ek0 W合0则表示合外力作为阻力对物体做功。 物体
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