2-2 功和能(3)
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初中物理功和能的知识点总结一、功的概念:1.功是物体受到力作用而产生的效果,是力对物体做的有效作用。
2. 功的计算公式为W = F * s * cosθ,其中W为功,F为力,s为位移,θ为力和位移之间的夹角。
3.功的单位是焦耳(J)或牛·米(N·m)。
4.功的正负性:当力和位移的方向一致时,功为正;当力和位移的方向相反时,功为负。
5.功和能的关系:力对物体进行的功等于物体所具有的能量的变化,即功可以转化为能量。
二、能的概念:1.能是物体进行物理活动所具有的能力。
能是物体由于自身的一些特性而拥有的性质。
2.能的单位是焦耳(J)。
3.能的形式:能分为势能和动能两种形式。
-动能是物体运动时所具有的能量,与物体的质量和速度有关。
-势能是物体由于自身的位置或状态而具有的能量,与物体的位置和形状有关。
4.功和能的转化:当力对物体做功时,能可以转化为功;当物体消耗能量时,能可以转化为功。
三、能的转化与守恒:1.能的转化:能可以从一个物体转移到另一个物体,或者转化为其他形式的能。
2.能的守恒:能在宏观尺度上是守恒的,即能在不同形式之间转化时总量保持不变。
-机械能守恒:在不考虑摩擦阻力的情况下,机械系统中的势能和动能之和保持不变。
-动量守恒:在封闭系统中,系统的总动量在相互作用发生前后保持不变。
四、各种形式的能:1.动能:动能是物体由于运动所具有的能量,动能的大小与物体的质量和速度的平方成正比,动能公式为Ek=1/2*m*v^22.势能:势能是物体由于位置或状态而具有的能量,可分为重力势能、弹性势能等。
-重力势能:物体在重力作用下由高处移动到低处时,具有的能量,重力势能公式为Ep=m*g*h。
-弹性势能:物体在受力变形后恢复原状时所具有的能量,弹性势能公式为Ep=1/2*k*x^23.热能:热能是物体分子间热运动所具有的能量,与物体的温度有关。
4.电能:电能是由电荷所具有的能量,与电荷的大小和电势差有关。
1.功:W=Fscosα(定義式){W:功(J),F:恒力(N),s:位移(m),α:F、s間的夾角}2.重力做功:Wab=mghab{m:物體的品質,g=9.8m/s2≈10m/s2,hab:a與b高度差(hab=ha-hb)}3.電場力做功:Wab=qUab{q:電量(C),Uab:a與b之間電勢差(V)即Uab=φa-φb}4.電功:W=UIt(普適式){U:電壓(V),I:電流(A),t:通電時間(s)}5.功率:P=W/t(定義式){P:功率[瓦(W)],W:t時間內所做的功(J),t:做功所用時間(s)}6.汽車牽引力的功率:P=Fv;P平=Fv平{P:暫態功率,P平:平均功率}7.汽車以恒定功率啟動、以恒定加速度啟動、汽車*大行駛速度(vmax=P額/f)8.電功率:P=UI(普適式){U:電路電壓(V),I:電路電流(A)}9.焦耳定律:Q=I2Rt{Q:電熱(J),I:電流強度(A),R:電阻值(Ω),t:通電時間(s)}10.純電阻電路中I=U/R;P=UI=U2/R=I2R;Q=W=UIt=U2t/R=I2Rt11.動能:Ek=mv2/2{Ek:動能(J),m:物體品質(kg),v:物體瞬時速度(m/s)}12.重力勢能:EP=mgh{EP:重力勢能(J),g:重力加速度,h:豎直高度(m)(從零勢能面起)}13.電勢能:EA=qφA{EA:帶電體在A點的電勢能(J),q:電量(C),φA:A點的電勢(V)(從零勢能面起)}14.動能定理(對物體做正功,物體的動能增加):W合=mvt2/2-mvo2/2或W合=ΔEK{W合:外力對物體做的總功,ΔEK:動能變化ΔEK=(mvt2/2-mvo2/2)}15.機械能守恆定律:ΔE=0或EK1+EP1=EK2+EP2也可以是mv12/2+mgh1=mv22/2+mgh216.重力做功與重力勢能的變化(重力做功等於物體重力勢能增量的負值)WG=-ΔEP注:(1)功率大小表示做功快慢,做功多少表示能量轉化多少;(2)O0≤α<90O做正功;90O<α≤180O做負功;α=90o不做功(力的方向與位移(速度)方向垂直時該力不做功);(3)重力(彈力、電場力、分子力)做正功,則重力(彈性、電、分子)勢能減少(4)重力做功和電場力做功均與路徑無關(見2、3兩式);(5)機械能守恆成立條件:除重力(彈力)外其他力不做功,只是動能和勢能之間的轉化;(6)能的其他單位換算:1kWh(度)=3.6×106J,1eV=1.60×10-19J;*(7)彈簧彈性勢能E=kx2/2,與勁度係數和形變量有關。
专题二错误!考向一功和功率的计算(选择题)1.恒力做功的公式W=Fl cos α(通过F与l间的夹角α判断F是否做功及做功的正、负)。
2.功率(1)平均功率:P=错误!=F错误!cosα。
(2)瞬时功率:P=Fvcos α(α为F与v的夹角)。
错误!(2014·全国新课标Ⅱ)一物体静止在粗糙水平地面上。
现用一大小为F1的水平拉力拉动物体,经过一段时间后其速度变为v。
若将水平拉力的大小改为F2,物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2v。
对于上述两个过程,用WF1、WF2分别表示拉力F1、F2所做的功,Wf1、Wf2分别表示前后两次克服摩擦力所做的功,则() A.WF2>4WF1, W f2>2Wf1B.WF2>4WF1, Wf2=2W f1C.WF2<4WF1, W f2=2W f1D.WF2<4WF1,Wf2<2W f1[思路探究](1)两次物体的加速度、位移存在什么关系?提示:因为前后两次t相等,由a=vt,x=错误!t知,a1∶a2=1∶2,x1∶x2=1∶2。
(2)两次合力做功存在什么关系?提示:由动能定理知W合1∶W合2=1∶4。
[解析]由x=错误!t知,前后两次的位移之比x1∶x2=1∶2,由W f=fx知W f1∶W f2=1∶2;由动能定理知,WF1-W f1=\f(1,2)m v2,WF2-W f2=\f(1,2)m·(2v)2,所以WF2-Wf2=4(WF1-W f1),又因为W f2=2W f1,所以4WF1-WF2>0,即WF2<4WF1,C 正确。
[答案]C[感悟升华]计算功和功率时应注意的问题1.(2014·乐山模拟)如图所示,自动卸货车始终静止在水平地面上,在液压机的作用下,车厢与水平面间的θ角逐渐增大且货物相对车厢静止的过程中,下列说法正确的是( )A.货物受到的摩擦力增大B.货物受到的支持力不变C.货物受到的支持力对货物做正功D.货物受到的摩擦力对货物做负功解析:选AC 货物处于平衡状态,则有mgsin θ=f,mg cos θ=N,θ增大,f增大,N减小,A正确,B错误;货物受到的支持力的方向与速度方向始终相同,做正功,C正确;摩擦力的方向与速度方向始终垂直,不做功,D错误。
作业: P161
习题2-19,21,22,23,24
1. 明确系统及初、末状态。
2. 适用于惯性系。
p0
k0p k 0E E E E E +=+⇒=Δ0
,0NI e ==A A 3. 机械能守恒定律
NI A Q 与参照系无关, 而e A 与参照系有关。
•在某一惯性系中机械能守恒,但在另一惯性系中机械能不一定守恒。
•系统中的动能和势能可以转换, 各质点间的机械能也可以互换, 但保持系统的总机械能不变。
)
()(p0k0p k NI e E E E E A A +−+=+若
说明
飞机的升力
m
R
M
Cygnus X-1
第一个黑洞的侯选者:X 射线双星天鹅座
X-1
银河系中心超大质量黑洞Sgr A*
M = 8.7M Sun
Sun
6103.4M M ×≈
Example.Two satellites A and B of the same mass are going around Earth in concentric orbits. The
distance of satellite B from Earth's center is twice
that of satellite A. What is the ratio of the tangential speed of B to that of A?
1.1/2
2.(1/2)1/2
3. 1
4.21/2
5. 2
Answer:2.
Example. A rock, initially at rest with respect to Earth and located an infinite distance away is released and
accelerates toward Earth. An observation tower is built
3 Earth-radii high to observe the rock as it plummets to
Earth. Neglecting friction, the rock's speed when it hits the ground is
1.twice
2.three times
3.four times
4.six times
5.eight times
6.nine times
7.sixteen times
its speed at the top of the tower.Answer:1.
1. 当m
1=m
2
时,则:
10
2
20
1
v
v
v
v=
=
一维弹性碰撞中, 质量相等的两个质点在碰撞中交换彼此的速度。
2. 若v
20=0,且m
2
>>m
1
,则:
()
2
1
20 2
10
2
1
12
m m
v m
v
m
m
v
++
−
=
()
2
1
10 1
20
1
2
22
m m
v m
v
m
m
v
++
−=
0 2
10 1≈
−
≈v
v
v
质量很小的质点与质量很大的静止质点碰撞后,调转运动方向,而质量很大的质点几乎保持不动。
3. 若v
20=0,且m
2
<<m
1
,则:
10
2
10
1
2v
v
v
v≈
≈
质量很大的入射质点碰撞后速度几乎不变,但质量很小的质点却以近两倍的速度运动起来。
中子减速剂的选择?
Example.If all three collisions in the figure shown here are totally inelastic, which bring(s) the car on the left to a halt?
1. I
2. II
3. III
4. I, II
5. I, III
6. II, III
7. all three
Answer:7.
Example.If all three collisions in the figure shown are totally inelastic, which cause(s) the most
damage?
1. I
2. II
3. III
4. I, II
5. I, III
6. II, III
7. all three
Answer:3.
A B
作业: P162
习题2-26,29,30,31,36。