高一机械能
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功和机械能知识点总结高一功和机械能知识点总结1. 引言在物理学中,功和机械能是非常重要的概念。
理解和应用这些概念可以帮助我们解释和描述物体的运动和相互作用。
本文将对功和机械能的相关知识点进行总结和解释。
2. 功(Work)在物理学中,功被定义为力对物体进行的作用造成的结果。
它是衡量一个力量对物体移动或变形所做的贡献的量。
功的计算公式为:功 = 力 ×距离× cosθ其中,力是作用于物体上的力量,距离是物体移动的距离,θ是力和运动方向之间的夹角。
3. 机械能(Mechanical Energy)机械能是指物体由于位置或运动而拥有的能量。
它包括动能和势能两个组成部分。
- 动能(Kinetic Energy)是指物体由于运动而具有的能量。
动能的公式为:动能 = 1/2 ×质量 ×速度²其中,质量是物体的质量,速度是物体的速度。
- 势能(Potential Energy)是指物体在特定位置上由于受力而拥有的能量。
势能的计算公式取决于力的类型和物体的位置。
4. 功和能量转化功和能量之间存在着密切的联系和转化关系。
- 做功时,力对物体进行作用,物体会发生位移,从而改变它的动能和势能。
- 功的正负符号表示能量转化的方向。
当力和位移方向一致时,功为正,代表能量转化为动能;当力和位移方向相反时,功为负,代表能量转化为势能。
- 根据能量守恒定律,一个封闭系统中,能量的总量保持不变,只是在动能和势能之间进行转化。
5. 功率(Power)功率是指单位时间内完成的功的量。
功率的公式为:功率 = 功 ÷时间功率的单位是瓦特(W)。
6. 实际应用功和机械能的概念在实际生活和工业中有着广泛的应用。
- 功率的概念在电力领域中非常重要。
我们通常使用功率来衡量电器的耗电量和工作效率。
- 机械能的转化应用于机械工程和运输领域。
例如,汽车引擎将化学能转化为机械能,从而使车辆运动。
机械能守恒定律【学习目标】1.明确机械能守恒定律的含义和适用条件.2.能准确判断具体的运动过程中机械能是否守恒. 3.熟练应用机械能守恒定律解题.4.知道验证机械能守恒定律实验的原理方法和过程.5.掌握验证机械能守恒定律实验对实验结果的讨论及误差分析. 【要点梳理】 #要点一、机械能 要点诠释:(1)物体的动能和势能之和称为物体的机械能.机械能包括动能、重力势能、弹性势能。
(2)重力势能是属于物体和地球组成的重力系统的,弹性势能是属于弹簧的弹力系统的,所以,机械能守恒定律的适用对象是系统.(3)机械能是标量,但有正、负(因重力势能有正、负).(4)机械能具有相对性,因为势能具有相对性(须确定零势能参考平面),同时,与动能相关的速度也具有相对性(应该相对于同一惯性参考系,一般是以地面为参考系),所以机械能也具有相对性. 只有在确定了参考系和零势能参考平面的情况下,机械能才有确定的物理意义.(5)重力势能是物体和地球共有的,重力势能的值与零势能面的选择有关,物体在零势能面之上的势能是正值,在其下的势能是负值.但是重力势能差值与零势能面的选择无关. ~(6)重力做功的特点:①重力做功与路径无关,只与物体的始、未位置高度筹有关. ②重力做功的大小:W =mgh .③重力做功与重力势能的关系:P G W E =-△.要点二、机械能守恒定律 要点诠释:(1)内容:在只有重力或弹力做功的物体系统内动能和势能可以相互转化,但机械能的总量保持不变,这个结论叫做机械能守恒定律. (2)守恒定律的多种表达方式.#当系统满足机械能守恒的条件以后,常见的守恒表达式有以下几种:①1122k P k P E E E E +=+,即初状态的动能与势能之和等于末状态的动能与势能之和. ②P k E E =-△△或P k E E =-△△,即动能(或势能)的增加量等于势能(或动能)的减少量. ③△E A =-△E B ,即A 物体机械能的增加量等于B 物体机械能的减少量.后两种表达式因无需选取重力势能零参考平面,往往能给列式、计算带来方便. (3)机械能守恒条件的理解.①从能量转化的角度看,只有系统内动能和势能相互转化,无其他形式能量之间(如内能)的转化②从系统做功的角度看,只有重力和系统内的弹力做功,具体表现在: ~a .只有重力做功的物体,如:所有做抛体运动的物体(不计空气阻力),机械能守恒.b .只有重力和系统内的弹力做功.如图(a)、(b)、右图所示.图(a)中小球在摆动过程中线的拉力不做功,如不计空气阻力,只有重力做功,小球的机械能守恒.图(b)中A、B间,B与地面间摩擦不计,A自B上自由下滑过程中,只有重力和A、B间的弹力做功,A、B 组成的系统机械能守恒.但对B来说,A对B的弹力做功,但这个力对B来说是外力,B的机械能不守恒.如下图,不计空气阻力,球在摆动过程中,只有重力和弹簧与球间的弹力做功,球与弹簧组成的系统机械能守恒,但对球来说,机械能不守恒.要点三、运用机械能守恒定律解题的步骤!要点诠释:(1)根据题意选取研究对象(物体或系统).(2)明确研究对象的运动过程,分析对象在过程中的受力情况,弄清各力做功的情况,判断机械能是否守恒.(3)恰当地选取零势能面,确定研究对象在过程中的始态和末态的机械能.(4)根据机械能守恒定律的不同表达式列方程,并求解结果.4.机械能守恒定律与动能定理的区别(1)机械能守恒定律和动能定理都是从做功和能量转化的角度来研究物体在力的作用下运动状态的改变,表达这两个规律的方程都是标量方程,这是它们的共同点.~(2)机械能守恒定律的研究对象是物体组成的系统,动能定理的研究对象是一个物体(质点).(3)机械能守恒定律是有条件的,就是只允许重力和弹力做功;而动能定理的成立没有条件的限制,它不但允许重力和弹力做功,还允许其他力做功.(4)机械能守恒定律着眼于系统初、末状态的机械能的表达式,动能定理着眼于过程中合外力做的功及初、末状态的动能的变化.要点四、如何判断机械能是否守恒要点诠释:(1)对某一物体,若只有重力做功,其他力不做功,则该物体的机械能守恒.(2)对某一系统,物体间只有动能和势能的转化,系统跟外界没有发生机械能的传递,也没有转化成其他形式的能(如内能),则系统的机械能守恒.对于某个物体系统包括外力和内力,只有重力或弹簧的弹力做功,其他力不做功或者其他力做的功的代数和等于零,则该系统的机械能守恒,也就是说重力做功或弹力做功不能引起机械能与其他形式的能的转化,只能使系统内的动能和势能相互转化、(3)机械能守恒的条件绝不是合外力做的功等于零,更不是合外力等于零,例如水平飞来的子弹打入静止在光滑水平面上的木块内的过程中,合外力的功及合外力都是零,但系统克服内部阻力做功,将部分机械能转化为内能,因而机械能的总量在减少.(4)一些绳子突然绷紧,物体间碰撞后合在一起等,除非题目特别说明,机械能一般不守恒. 要点五、实验:验证机械能守恒定律 要点诠释:1.实验原理通过实验,分别求做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量.若二者相等,说明机械能守恒,从而验证机械能守恒定律:△E P =△E k .2.实验器材打点计时器及电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、带有铁夹的铁架台、导线. 》3.实验步骤(1)如图所示装置,将纸带固定在重物上,让纸带穿过打点计时器.(2)用手握着纸带,让重物静止在靠近打点计时器的地方,然后接通电源,松开纸带,让重物自由落下,纸带上打下一系列小点.(3)从打出的几条纸带中挑选打的点呈一条直线且点迹清晰的纸带进行测量,记下第一个点的位置O ,并在纸带上从任意点开始依次选取几个计数点1、2、3、4、…,并量出各点到O 点的距离h 1、h 2、h 3、…,计算相应的重力势能减少量mgh n ,如图所示.(4)依步骤(3)所测的各计数点到O 点的距离h 1、h 2、h 3、…,根据公式1102n n h h v T+--=计算物体在打下点1、2、…时的即时速度v 1、v 2、….计算相应的动能212n mv . (5)比较212n mv 与n mgh 是否相等. 【4.实验结论在重力作用下,物体的重力势能和动能可以互相转化,但总的机械能守恒. 5.误差分析重物和纸带下落过程中要克服阻力,主要是纸带与计时器之间的摩擦力,计时器平面不在竖直方向,纸带平面与计时器平面不平行是阻力增大的原因,电磁打点计时器的阻力大于电火花计时器,交流电的频率f 不是50 Hz 也会带来误差,f <50Hz ,使动能E k <E P 的误差进一步加大f >50 Hz ,则可能出现E k >E P 的结果.本实验中的重力加速度g必须是当地的重力加速度,而不是纸带的加速度a.【典型例题】类型一、对守恒条件的理解【例1、下列说法中正确的是( )A.用绳子拉着物体匀速上升,只有重力和绳的拉力对物体做功,机械能守恒B.做竖直上抛运动的物体,只有重力对它做功,机械能守恒C.沿光滑斜面自由下滑的物体,只有重力对物体做功,机械能守恒D.用水平拉力使物体沿光滑水平面做匀加速直线运动,机械能守恒【思路点拨】本题考察机械能守恒的条件。
高一物理期末复习 第八章 机械能守恒定律【知识清单】 【知识点1】功1.功的公式:W = ,其中F 、l 、α分别为 、位移的大小、 . 2.功是 (填“矢”或“标”)量.在国际单位制中,功的单位是 ,符号是 . 【知识点2】正功和负功 1.力对物体做正功或负功的条件 由W = 可知(1)当α=π2时,W = ,力F 对物体 (填“做正功”“做负功”或“不做功”).(2)当0≤α<π2时,W 0,力F 对物体做 功(填“做正功”“做负功”或“不做功”).(3)当π2<α≤π时,W 0,力F 对物体做 功(填“做正功”“做负功”或“不做功”).【知识点3】总功的计算当一个物体在几个力的共同作用下发生一段位移时,这几个力对物体所做的总功等于: (1)各个力分别对物体所做功的 . (2)几个力的 对物体所做的功. 【知识点3】.功率①P = (定义式);②P =Fvcos α。
v 为平均速度,则P 为 功率;v 为瞬时速度,则P 为 功率.机车功率 (1)在水平面上静止开始匀加速行驶时,已知f 、m 、a 。
则t 时刻机车的功率P= ;(2)在水平面上匀速行驶时,阻力f=kv 2,则机车的功率P= 。
模型一 以恒定功率启动模型二 以恒定加速度启动【知识点4】重力做的功1.重力所做的功W G=,Δh指初位置与末位置的高度差.2.重力做功的特点:物体运动时,重力对它做的功只跟它的有关,而跟物体无关.【知识点5】重力势能1.定义:物体由于被举高而具有的能量叫重力势能.2.大小:物体的重力势能等于它所受与所处的乘积,表达式为E p= .3.单位: .4.重力做功和重力势能变化的关系:重力做正功,重力势能,重力做负功,重力势能 .关系式:W G= .5.重力势能的相对性①参考平面:物体的重力势能总是相对于来说的,这个叫作参考平面,在参考平面上物体的重力势能取为 .②重力势能的相对性:E p=mgh中的h是物体重心相对的高度.选择不同的参考平面,物体重力势能的数值是的,但重力势能的差值.(后两空选填“相同”或“不同”)③标矢性:重力势能为量,其正负表示重力势能的大小.物体在参考平面上方时,物体的高度为正值,重力势能为值;在参考平面下方时,物体的高度为负值,重力势能为值.【知识点6】弹性势能1.定义:发生形变的物体的各部分之间,由于有的相互作用而具有的势能,叫弹性势能.2.影响弹性势能的因素(1)弹性势能跟形变大小有关:同一弹簧,在弹性限度内,形变大小,弹簧的弹性势能就越大.(2)弹性势能跟劲度系数有关:在弹性限度内,不同的弹簧发生同样大小的形变,劲度系数,弹性势能越大.【知识点7】动能、动能定理1.表达式:E k = . 单位:与 的单位相同,国际单位为 ,符号为 . 2.标矢性:动能是 量,只有 ,没有方向. 3.动能定理①内容:力在一个过程中对物体做的功,等于物体在这个过程中 .②表达式:W = .如果物体受到几个力的共同作用,W 即为 ,它等于 .③动能定理既适用于恒力做功的情况,也适用于 做功的情况;既适用于直线运动,也适用于 运动.【知识点8】应用动能定理解题的一般步骤:(1)选取研究对象(通常是单个物体),明确它的运动过程.(2)对研究对象进行受力分析,明确各力做功的情况,求出外力做功的代数和. (3)明确物体在初、末状态的动能E k1、E k2.(4)列出动能定理的方程W =E k2-E k1,结合其他必要的辅助方程求解并验算. 【知识点9】机械能守恒定律1.机械能: 、 与 统称为机械能.2.内容:在只有 或 做功的物体系统内, 与 可以互相转化, 而 保持不变.3.表达式:12mv 22+mgh 2= 或E k2+E p2= .4.应用机械能守恒定律解决问题只需考虑运动的初状态和 ,不必考虑两个状态间 ,即可以简化计算. 5.判断机械能是否守恒的方法(1)做功条件分析:只有重力和系统内弹力做功,其他力不做功或做功的代数和始终为零. (2)能量转化分析:系统内只有动能、重力势能及弹性势能的相互转化,即系统内只有物体间的机械能相互转移,则机械能守恒.(3)定义判断法:如物体沿竖直方向或沿斜面匀速运动时,动能不变,势能变化,机械能不守恒. 【基础题组】1.关于功率概念,下列说法中正确的是 ( ) A .力对物体做的功越多,力做功的功率越大 B .功率是描述物体做功快慢的物理量C .从公式P =Fv 可知,汽车的发动机功率可以随速度的不断增大而提高D .当轮船航行时,如果牵引力与阻力相等时,合外力为零,此时发动机的实际功率为零,所以船行驶的速度也为零。
机械能总结高一(优秀4篇)机械能总结高一篇1本学期,我担任高一13至18班共6个教学班的化学教学,下面就本人的工作作一个小结。
化学教学是研究化学教学规律的一门学科。
它的研究对象是化学知识系统和化学教学过程中教与学的联系,相互作用及其统一。
它的中心任务是使学生掌握知识,发展智能,形成科学的世界观,培养创新精神和创新意识。
怎样才能在教与学的统一中完成这个中心任务呢通过对学生的研究,发现学生差别很大,主要表现在原有知识的基础上,学习方法上和信心上三方面。
针对这种情况我采取以下分层教学对策:一,弹性调节难度教学要坚持因材施教原则,一定要适合学生的胃口,对不同层次学生有不同要求。
若要求过高,过难,学生接受不了,会产生厌学情绪,成绩更差;若要求过低,学生会感觉太简单,无味,不投入精力学习,成绩平平,甚至后退。
所以我对不同层次学生掌握知识的深度,广度要求不同,进行弹性调节,使每个同学都能得到很好的发展。
二,加强方法指导对原有知识基础较好,学习方法得当,学习信心强的学生,重点是指导学生把知识向纵,横两个方向发展,开拓学生思维,让学生学有余味;对原有知识基础一般,学习方法欠佳,学习信心时弱时强的学生,重点是指导学生养成良好的阅读习惯,坚持由学生自己阅读,有利于学生积极思维,形成良好的学习习惯和方法。
三,课堂,课后有分别不管是难度和广度的调节,还是学习方法的指导,主要通过课堂教学来完成,教师的教法直接影响学生的学法,课堂教学是完成教学中心任务的主战场,是减轻学生负担,提高学生学习效率的主渠道,所以提高课堂效率也就显得尤为重要。
在备课时坚持启发性和因材施教的原则,根据化学学科的待点,多做实验,联系生活,从各方面激发学生的学习兴趣,有时候适当利用课件加强教学直观性。
注重课堂的节奏,容量大小,充分发挥教师语言的特点,形成以教师为主导,以学生为主体的教学模式,课后对不同的学生采取培优补差的方式。
四,积极抓好日常的教学工作程序,使教学工作有效开展按照学校的要求,我积极认真地做好课前的备课资料的搜集工作,然后集体备课,制作成教学课件后共享,全备课组共用。
高一物理单元复习第七章机械能守恒定律***机械能高考热点1、功和功率的计算(特别是变力做功)2、动能、势能,动能定理3、机械能守恒定律、能量守恒定律4、本章知识点与牛顿定律、圆周运动规律、电磁学知识的联系是高考热点。
压轴题多与本章有关第一单元、功和功率一、功的概念:(1)功:一个物体受到力的作用,并在力的方向上发生了一段位移,就说这个力是对物体做了功。
功总是与力和过程对应。
(2)功的两个必要因素:力和在力的方向上通过的位移。
(3)公式: W=Fscos α,α为F 与s 的夹角,F 是力的大小,s 是位移大小。
只适用于恒力的功。
(4)功的本质:功是能量转化的量度。
二、功的计算方法:1、公式法:W=FScos θ(只适用于恒力的功)2、动能定理:W 合=∆E k例1、如图所示,物体受到二个水平恒力F1和F2相作用,F1和F2相互垂直,物体沿光滑水平面从A 点运动到B 点的过程中,位移为S ,AB 连线与F1间的夹角为α,则下面关于外力做的总功的表达式一定正确的是: A、 B、(F1+F2)S C 、F1Scos α + F2Ssin αD 、F1Ssin α + F2Scos α例2:用一水平力F 将原来静止的质量为m 的物体从A 拉到B 。
1)如果该力为恒力,求力F 做的功。
2)如果物体缓慢从A 运动到B ,求力F 做的功。
3)如果力F 为恒力,而且物体到达B 点时速度恰好为零,求力F 做的功。
A B F1s F F ⋅+2221例3、如图,板长为L ,B 端放有质量为m 的小物体P ,物体与板的动摩擦因数为μ,开始时板水平,若在缓慢转过角度α程中,小物体P 受到的各力所做的功?例4、物块下滑过程中斜面对物块的作用力A 、垂直于接触面,做功为零B 、垂直于接触面,做功不为零C 、不垂直接触面,做功为零D 、不垂直接触面,做功不为零例5、一木块前端有一滑轮,绳的一端系在右方固定处,另一端穿过滑轮用力拉住,保持两股绳之间的夹角θ不变。
高中物理之机械能守恒定律知识点机械能包括动能;重力势能;弹性势能。
在不牵涉到弹力做功的情况下,物体所具有的机械能就是动能和重力势能的和。
机械能守恒的应用分为两种情况:判断一个物体的机械能是否守恒有两种方法:(1)物体在运动过程中只有重力做功,物体的机械能守恒。
(2)物体在运动过程中不受媒质阻力和摩擦阻力,物体的机械能守恒。
四类题型(1)阻力不计的抛体类包括竖直上抛;竖直下抛;斜上抛;斜下抛;平抛,只要物体在运动过程中所受的空气阻力不计。
那么物体在运动过程中就只受重力作用,也只有重力做功,通过重力做功,实现重力势能与机械能之间的等量转换,因此物体的机械能守恒。
(2)固定的光滑斜面类在固定光滑斜面上运动的物体,同时受到重力和支持力的作用,由于支持力和物体运动的方向始终垂直,对运动物体不做功,因此,只有重力做功,物体的机械能守恒。
(3)固定的光滑圆弧类在固定的光滑圆弧上运动的物体,只受到重力和支持力的作用,由于支持力始终沿圆弧的法线方向而和物体运动的速度方向垂直,对运动物体不做功,故只有重力做功,物体的机械能守恒。
(4)悬点固定的摆动类和固定的光滑圆弧类一样,小球在绕固定的悬点摆动时,受到重力和拉力的作用。
由于悬线的拉力自始至终都沿法线方向,和物体运动的速度方向垂直而对运动物体不做功。
因此只有重力做功,物体的机械能守恒。
系统的机械能守恒由两个或两个以上的物体所构成的系统,其机械能是否守恒,要看两个方面(1)系统以外的力是否对系统对做功,系统以外的力对系统做正功,系统的机械能就增加,做负功,系统的机械能就减少。
不做功,系统的机械能就不变。
(2)系统间的相互作用力做功,不能使其它形式的能参与和机械能的转换。
系统内物体的重力所做的功不会改变系统的机械能系统间的相互作用力分为三类①刚体产生的弹力:比如轻绳的弹力,斜面的弹力,轻杆产生的弹力等。
②弹簧产生的弹力:系统中包括有弹簧,弹簧的弹力在整个过程中做功,弹性势能参与机械能的转换。
机械能【基础概念】一、机械能E1.定义:物体由于做机械运动而具有的能叫机械能。
用符号E表示,它是动能和势能(包括重力势能和弹性势能)的统称。
2.表达式:E=E K+E P3.注意:①机械能是即时量,物体在某一时刻的机械能等于那一时刻的动能和势能之和。
②机械能是标量。
没有方向,只有大小,可有正负(因势能可有正负)。
③机械能具有相对性,因为势能具有相对性(须确定零势能参考平面),所以机械能也具有相对性。
另外与动能相关的速度也具有相对性(应该相对于同一惯性参考系,一般是地面)。
4.机械能的几种不同形式之间可以相互转化。
如自由落体和竖直上抛过程中,重力势能和动能之间发生相互转化。
将弹簧的一端接在气垫导轨的一端,另一端与一滑块相连,滑块在弹簧弹力的作用下沿水平气垫导轨(摩擦极小。
可以忽略不计)做往复运动时,动能和弹性势能可以相互转化。
一小球自由下落至一竖立弹簧上后的运动过程中,动能与重力势能及弹性势能发生相互转化。
二、机械能守恒定律1.推导:2.定律的表述:因研究对象的选取不同,机械能守恒定律有以下三种表述:①只有重力做功系统(研究对象是物体和地球组成的系统)中的机械能守恒定律: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只有弹簧弹力做功系统(研究对象是物体与弹簧组成的系统)中的机械能守恒定律:在只有弹簧弹力对物体做功的情形下,弹簧的弹性势能与物体的动能发生相互转化,但机械能的总量保持不变。
③只有重力和弹簧弹力做功系统(研究对象是物体与弹簧和地球组成的系统)中的机械能守恒定律:在只有重力和弹簧弹力做功的情形下,系统的动能和势能(包括重力势能和弹性势能)发生相互转化,但机械能的总量保持不变。
3.表达式:E K2+E P2=E Kl+E Pl或者E2=E1式中E Kl、E Pl、E1分别是初状态时的动能、势能和机械能;E K2、E P2、E2分别是末状态时的动能、势能和机械能。
4.适用条件:只有系统内的重力或弹簧弹力做功,其他力不做功或做功的代数和为零。
5.物理意义:定律包含两层意思:一是机械能的几种不同形式(动能与势能)之间相互转化,其转化的条件是系统内的重力或弹簧的弹力做功。
二是机械能的总量保持不变,其条件是只有系统内的重力或弹簧的弹力做功。
持恒定不变。
6. 对定律的理解:(1)机械能守恒定律指出了重力和弹性力对物体(或系统)的做功过程,必然伴随着物体(或系统)的动能和势能、或势能和动能之间相互转化的过程。
因此,“守恒”是一个动态概念,它与“不变”不同。
(2)机械能守恒的条件必须是“只有重力和弹性力做功.没有其他外力做功”。
不能把定律的成立条件说成是“只有重力和弹性力的作用”,“作用”与“做功”是不同的两个物理概念,不能相混.这里的弹性力,在中学物理中狭义地指弹簧中的弹力。
(3)机械能守恒是针对一个系统而言的,不能对单个物体运用。
(4)除重力和弹簧弹力以外的其他力对物体做功多少,是物体机械能变化的量度。
三、如何判断机械能是否守恒1.确定好研究对象和研究范围(哪个系统?哪一段物理过程?思想上一定要明确)。
2.分析系统所受各力的情况及各力做功的情况(不能漏掉任何一个做功因素)。
3.在下列几种情况下,系统机械能守恒 ①物体只受重力或弹簧弹力作用;②只有系统内的重力或弹簧弹力做功,其他力均不做功;③虽有多个力做功,但除系统内的重力或弹簧弹力以外的其他力做功的代数和为零; ④系统跟外界没有发生机械能的传递,系统内外也没有机械能与其他形式能之间的转化。
四、实验验证机械能守恒定律1.器材:重物、电磁打点计时器以及纸带,复写纸片,低压电源及两根导线,铁架台和铁夹,刻度尺,小夹子等。
2. 机械能守恒定律在验证实验中的具体表达式:在图1中,质量为m 的物体从O 点自由下落,以地作零重力势能面,下落过程中任意两点A 和B 的机械能分别为: E A =A A mgh mV +221, E B =B B mgh mV +221 如果忽略空气阻力,物体下落过程中的机械能守恒,于是有E A =E B ,即A A mgh mV +221=B B mgh mV +221上式亦可写成B A A B mgh mgh mV mV -=-222121该式左边表示物体由A 到B 过程中动能的增加,右边表示物体由A 到B 过程中重力势能的减少。
等式说明,物体重力势能的减少等于动能的增加。
为了方便,可以直接从开始下落的 O 点至任意一点(如图1中A 点)来进行研究,这时应有:mgh mV A =221----本实验要验证的表达式,式中h 是物体从O 点下落至A 点的高度,V A 是hh Ah B 图1A B物体在A 点的瞬时速度。
3.如何求出A 点的瞬时速度V A ?根据做匀加速运动的物体在某一段时间t 内的平均速度等于该时间中间时 刻的瞬时速度可求出A 点的瞬时速度V A 。
图2是竖直纸带由下而上实际打点后的情况。
从O 点开始依次取点1,2,3,…… 图中S 1,S 2,S 3,……分别为0~2点,1~3点,2~4点…… 各段间的距离。
根据公式tS V =,t=2×0.02S(纸带上任意两个相邻的点间所表示的时间都是0.02S),可求出各段的平均速度。
这些平均速度就等于是1,2,3,……各点相对应的即时速度V 1,V 2,V 3,…….例如:量出0~2点间距离S 1,则在这段时间里的平均速度tSV 11=,这就是点1处的瞬时速度V 1。
依次类推可求出点2,3,……处的瞬时速度V 2,V 3,……。
4.如何确定重物下落的高度?图2中h 1,h 2,h 3,……分别为纸带从O 点下落的高度。
根据以上数值可以计算出任意点的重力势能和动能,从而验证机械能守恒定律。
5.实验注意事项:①该实验中选取被打点纸带应注意两点:一是第一点O 为计时起点,O 点的速度应为零。
怎样判别呢?因为打点计时器每隔0.02S 打点一次,在最初的0.02S 内物体下落距离应为0.002m,所以应从几条纸带中选择第一、二两点间距离接近两年2mm 的纸带进行测量;二是在纸带上所选的点就是连续相邻的点,每相邻两点时间间隔 t=0.02S.②因为不需要知道物体在某点动能和势能的具体数值,所以不必测量物体的质量 m ,而只需验证nn gh V =221就行了。
③打点计时器要竖直架稳,使其两限位孔在同一竖直平面内,以尽量减少重物带着纸带下落时所受到的阻力作用。
④实验时,必须先接通电源,让打点计时器正常工作后才能松开纸带让重物下落。
⑤测量下落高度时,都必须从起始点算起,不能弄错。
为了减小测量 h 值的相对误差,选取的各个计数点要离起始点适当远些。
【典型例题解析】1 234S 1S 2S 3h 1h 2h 3h 4图2【例1】如图所示,斜面倾角为α,长为L ,AB 段光滑,BC 段粗糙,且BC =2 AB 。
质量为m 的木块从斜面顶端无初速下滑,到达C 端时速度刚好减小到零。
求物体和斜面BC 段间的动摩擦因数μ。
【例2】将小球以初速度v 0竖直上抛,在不计空气阻力的理想状况下,小球将上升到某一最大高度。
由于有空气阻力,小球实际上升的最大高度只有该理想高度的80%。
设空气阻力大小恒定,求小球落回抛出点时的速度大小v 。
【例3】质量为M 的木块放在水平台面上,台面比水平地面高出h =0.20m ,木块离台的右端L =1.7m 。
质量为m =0.10M 的子弹以v 0=180m/s 的速度水平射向木块,并以v =90m/s 的速度水平射出,木块落到水平地面时的落地点到台面右端的水平距离为s =1.6m ,求木块与台面间的动摩擦因数为μ。
【课堂练习】★★★★31.如图所示,电梯质量为M,它的水平地板上放置一质量为m 的物体,电梯在钢索的拉力作用下由静止开始竖直向上加速运动.当上升高度为H 时,电梯的速度达到v,则在这段过程中,下列说法中正确的是( ).【3】(A)电梯地板对物体的支持力所做的功等于2mv 2αCBALhsvv /fGGf(B)电梯地板对物体的支持力所做的功大于2mv 2(C)钢索的拉力所做的功等于MgH 2Mv 2+ (D)钢索的拉力所做的功大于MgH 2Mv 2+★★★★32.将物体以60J 的初动能竖直向上抛出,当它上升到某点P 时,动能减为10J,机械能损失10J,若空气阻力大小不变,则物体落回到抛出点时的动能为( ). 【4】 (A)36J (B)40J (C)48J (D)50J★★★★33.如图所示,一物块以150J 的初动能从斜面底端A 沿斜面向上滑动,到B 时动能减少100J,机械能减少30J,则第一次到达最高点时的势能为_____J.若物块回到A 时和挡板相碰无能量损失,则物块第二次到达最高点时的势能为________J.【4】★★★★34.如图所示,半径为r 、质量不计的圆盘盘面与地面相垂直,圆心处有一个垂直盘面的光滑水平固定轴O,在盘的最右边缘固定有一个质量为m 的小球A,在O 点的正下方离O 点r/2处固定一个质量也为m 的小球B.放开盘让其自由转动,问:(1)当A 球转到最低点时,两小球的重力势能之和减少了多少? (2)A 球转到最低点时的线速度是多大?(3)在转动过程中半径OA 向左偏离竖直方向的最大角度是多少?【6】★★★★35.如图所示,光滑圆管形轨道AB 部分平直,BC 部分是处于竖直平面内半径为R 的半圆,圆管截面半径r <<R.有一质量为m 、半径比r 略小的光滑小球以水平初速度v 0射入圆管,问: (1)若要使小球能从C 端出来,初速度v 0,多大?(2)在小球从C 端出来的瞬间,对管壁压力有哪几种典型情况?初速v 0各应满足什么条件?【6】★★★★36.如图所示,一根轻的刚性杆长为2l,中点A和右端点B各固定一个质量为m,的小球,左端O为水平转轴.开始时杆静止在水平位置,释放后将向下摆动.问杆从开始释放到摆到竖直位置的过程中,杆对B球做了多少功?【5】★★★★37.如图所示,一根可伸长的细绳,两端各拴有物体A和B(两物体可视为质点).跨在一横截面为半圆形的、半径为R的光滑圆柱面上,由图示位置从静止开始释放.若物体A能到达半圆柱的顶点C,则物体A和B的质量之比须满足什么条件?【8】。