ch3-4 (第二次课)势能 功能原理 机械能守恒定律(动量冲量)
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《机械能守恒定律》讲义一、机械能守恒定律的基本概念在物理学中,机械能守恒定律是一个极其重要的概念。
那什么是机械能呢?机械能是动能与势能的总和,其中动能是物体由于运动而具有的能量,势能则包括重力势能和弹性势能。
重力势能是物体由于被举高而具有的能量,其大小与物体的质量、被举高的高度以及重力加速度有关;弹性势能是物体由于发生弹性形变而具有的能量,它取决于形变的程度和物体的弹性系数。
机械能守恒定律指出:在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,而总的机械能保持不变。
这意味着,如果一个物体在运动过程中,只有重力或弹力对它做功,那么它的机械能不会增加或减少,只是在动能和势能之间进行转换。
为了更好地理解这个概念,我们来举几个简单的例子。
比如一个自由落体的物体,在下落的过程中,它的高度逐渐降低,重力势能减小,但速度越来越快,动能增加。
因为只有重力做功,所以机械能守恒,重力势能的减少量等于动能的增加量。
再比如一个水平放置的弹簧,一端固定,另一端连接一个物体。
当物体压缩弹簧时,动能逐渐减小,弹性势能增加;当弹簧恢复原状时,弹性势能减小,动能增加。
在这个过程中,只有弹力做功,机械能同样守恒。
二、机械能守恒定律的表达式机械能守恒定律可以用多种表达式来描述,常见的有以下几种:1、 E₁= E₂,即初态的机械能等于末态的机械能。
这里的 E 表示机械能,包括动能和势能。
2、动能的增加量等于势能的减少量,即ΔEₖ =ΔEₖ 。
3、重力势能的减少量等于动能的增加量与弹性势能的增加量之和,即ΔEₖ₁=ΔEₖ +ΔEₖ₂。
这些表达式从不同的角度反映了机械能守恒的关系,在具体问题中,我们可以根据实际情况选择合适的表达式来解题。
三、机械能守恒定律的条件机械能守恒定律的成立是有条件的,那就是只有重力或弹力做功。
这里要注意的是,“只有重力或弹力做功”包含了三层意思:第一,物体只受重力或弹力的作用,不受其他力的作用。
这种情况比较简单,例如在真空中自由下落的物体。
机械能守恒知识点总结机械能守恒是物理学中的一个重要概念,它指的是在一个封闭系统内,当只有重力做功且没有非保守力做功时,机械能守恒。
机械能守恒定律对于解决力学问题起到了重要的作用。
本文将对机械能守恒的基本概念、应用及相关公式进行总结。
一、机械能的定义机械能指的是物体在运动过程中所具有的能量形式,包括动能和势能两个部分。
动能是物体由于运动而具有的能量,它与物体的质量和速度有关;势能是物体由于位置而具有的能量,它与物体的质量、重力加速度和高度有关。
二、机械能守恒定律在一个封闭系统内,当只有重力做功且没有非保守力做功时,机械能守恒。
这意味着系统的总机械能不会发生改变。
当物体从一个位置运动到另一个位置时,动能和势能之间可以相互转化,但它们的总和保持不变。
三、机械能守恒的应用1. 自由落体运动:在自由落体中,重力是唯一的做功力,且为保守力,因此机械能守恒。
在没有空气阻力的情况下,物体下落时势能减少,动能增加;上升时势能增加,动能减少。
2. 弹簧振子:弹簧振子是另一个常见的机械能守恒的例子。
当弹簧振子从最大位移处通过平衡位置时,势能最大,动能最小;当通过平衡位置时,势能最小,动能最大。
这个过程中,机械能始终保持不变。
3. 机械能守恒定律在机械工程中的应用:机械能守恒定律在工程领域有着广泛的应用。
例如,在液压系统中,液体通过压力做功,机械能守恒定律可以帮助我们分析液体的压力变化与流速变化之间的关系。
四、相关公式1. 动能的计算公式:动能(K)= 1/2 ×质量(m) ×速度的平方(v^2)2. 势能的计算公式:重力势能(PE)= 质量(m) ×重力加速度(g) ×高度(h)3. 机械能守恒的计算公式:动能(K)+ 势能(PE)= 常数五、实例分析以一个简单的带有弹簧的滑雪跳台为例,假设滑雪者从起跳台的最高点开始下滑。
该系统中只有重力和弹簧的弹力做功,忽略空气阻力和其他非保守力。
高三物理知识点总结机械能守恒如何提高学习率,需要我们从各方面去努力。
小编为大家整理了高三物理知识点总结:机械能守恒,希望对大家有所帮助。
机械能守恒
一、知识点
(一)能、势能、动能的概念
(二)功
1功的定义、定义式及其计算
2正功和负功的判断:力与位移夹角角度、动力学角度(三)功率
1功率的定义、定义式
2额定功率、实际功率的概念
3功率与速度的关系式:瞬时功率、平均功率
4功率的计算:力与速度角度、功与时间角度
(四)重力势能
1重力做功与路径无关
2重力势能的表达式
3重力做功与重力势能的关系式
4重力势能的相对性:零势能参考平面
5重力势能系统共有
(五)动能和动能定理
1动能的表达式
2动能定理的内容、表达式
(六)机械能守恒定律:内容、表达式
二、重点考察内容、要求及方式
1正负功的判断:夹角角度、动力学角度:力对物体产生的加速度与物体运动方向一致或相反,导致物体加速或减速,动能增大或减小(选择、判断)
2功的计算:重力做功、合外力做功(动能定理或功的定义角度)(填空、计算)
3功率的计算:力与速度角度、功与时间角度(填空、计算) 4机车启动模型:功率与速度、力的关系式;运动学规律(填空、计算)
5动能定理与受力分析:求牵引力、阻力;要求正确受力分析、运动学规律(计算)
6机械能守恒定律应用:机械能守恒定律表达式、设定零势能参考平面;求解动能、高度等
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机械能守恒定律知识点总结一、机械能守恒定律的定义在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,而总的机械能保持不变,这就是机械能守恒定律。
二、机械能守恒的条件机械能守恒的条件是“只有重力或弹力做功”。
这包含以下三种情况:1、只受重力作用,比如自由落体运动。
2、受其他力,但其他力不做功。
3、除重力和弹力外,其他力做功的代数和为零。
需要注意的是,“只有重力或弹力做功”并不等同于“只受重力或弹力作用”。
比如,物体在光滑斜面上下滑时,受到重力、支持力和摩擦力,但支持力不做功,摩擦力做功为零,只有重力做功,机械能守恒。
三、机械能的组成机械能包括动能、重力势能和弹性势能。
1、动能:物体由于运动而具有的能,表达式为$E_{k}=\frac{1}{2}mv^2$,其中$m$是物体的质量,$v$是物体的速度。
动能与物体的质量和速度的平方成正比。
2、重力势能:物体由于被举高而具有的能,表达式为$E_{p}=mgh$,其中$m$是物体的质量,$g$是重力加速度,$h$是物体相对参考平面的高度。
重力势能与物体的质量、重力加速度以及相对高度有关。
3、弹性势能:物体由于发生弹性形变而具有的能,其大小与形变程度和劲度系数有关。
四、机械能守恒定律的表达式1、守恒观点:初态机械能等于末态机械能,即$E_{k1}+E_{p1}=E_{k2}+E_{p2}$。
2、转化观点:动能的增加量等于势能的减少量,即$\Delta E_{k}=\Delta E_{p}$。
3、转移观点:系统内 A 部分机械能的增加量等于 B 部分机械能的减少量。
五、机械能守恒定律的应用步骤1、确定研究对象和研究过程。
2、分析研究对象在研究过程中的受力情况,判断机械能是否守恒。
3、选取合适的零势能面,确定初、末状态的机械能。
4、列方程求解。
六、常见的机械能守恒模型1、自由落体运动:物体只在重力作用下从静止开始下落,机械能守恒。
2、平抛运动:物体在水平方向做匀速直线运动,竖直方向做自由落体运动,只有重力做功,机械能守恒。
【物理干货】机械能守恒定律知识点总结,考前必背!一、功1、概念:一个物体受到力的作用,并在力的方向上发生了一段位移,这个力就对物体做了功。
功是能量转化的量度。
2、条件:力和力的方向上位移的乘积3、公式:W=FScosθ4、功是标量,但它有正功、负功。
某力对物体做负功,也可说成“物体克服某力做功”。
5、功是一个过程所对应的量,因此功是过程量。
6、功仅与F、S 、θ有关,与物体所受的其它外力、速度、加速度无关。
7、几个力对一个物体做功的代数和等于这几个力的合力对物体所做的功。
即W总=W1+W2+…+Wn 或W总= F合Scosθ8、合外力的功的求法:方法1:先求出合外力,再利用W=Flcosα求出合外力的功。
方法2:先求出各个分力的功,合外力的功等于物体所受各力功的代数和。
9、判断一个力是否做功的几种方法(1)根据力和位移的方向的夹角判断,此法常用于恒力功的判断,由于恒力功W=Flcos α,当α=90°,即力和作用点位移方向垂直时,力做的功为零.(2)根据力和瞬时速度方向的夹角判断,此法常用于判断质点做曲线运动时变力的功.当力的方向和瞬时速度方向垂直时,作用点在力的方向上位移是零,力做的功为零.(3)根据质点或系统能量是否变化,彼此是否有能量的转移或转化进行判断.若有能量的变化,或系统内各质点间彼此有能量的转移或转化,则必定有力做功.10、各种力做功的特点(1)重力做功的特点:只跟初末位置的高度差有关,而跟运动的路径无关.(2)弹力做功的特点:对接触面间的弹力,由于弹力的方向与运动方向垂直,弹力对物体不做功;对弹簧的弹力做的功,高中阶段没有给出相关的公式,对它的求解要借助其他途径如动能定理、机械能守恒、功能关系等.(3)摩擦力做功的特点:摩擦力做功跟物体运动的路径有关,它可以做负功,也可以做正功,做正功时起动力作用.如用传送带把货物由低处运送到高处,摩擦力就充当动力.摩擦力的大小不变、方向变化(摩擦力的方向始终和速度方向相反)时,摩擦力做功可以用摩擦力乘以路程来计算,即W=F·L.(1)W总=F合Lcosα,α是F合与位移L的夹角;(2)W总=W1+W2+W3+¡为各个分力功的代数和;(3)根据动能定理由物体动能变化量求解:W总=ΔEk.11、变力做功的求解方法(1)用动能定理或功能关系求解.(2)将变力的功转化为恒力的功.①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的乘积,如滑动摩擦力、空气阻力做功等;②当力的方向不变,大小随位移做线性变化时,可先求出力对位移的平均值=,再由W=Lcosα计算,如弹簧弹力做功;③作出变力F随位移变化的图象,图线与横轴所夹的¡°面积¡±即为变力所做的功;④当变力的功率P一定时,可用W=Pt求功,如机车牵引力做的功.二、功率1、概念:功跟完成功所用时间的比值,表示力(或物体)做功的快慢。
机械能守恒定律的定义整理海阔凭你跃,天高任你飞。
愿你信心满满,尽展聪明才智;妙笔生花,谱下锦绣文章;冷静细心,发挥如鱼得水;心想事成,努力备考,考到理想院校!下面是小编给大家带来的机械能守恒定律的定义,欢迎大家阅读参考,我们一起来看看吧!机械能守恒定律的定义在只有重力或弹力做功的物体系统内(或者不受其他外力的作用下),物体系统的动能和势能(包括重力势能和弹性势能)发生相互转化,但机械能的总能量保持不变。
这个规律叫做机械能守恒定律。
机械能守恒定律机械能守恒定律(law of conservation of mechanical energy)是动力学中的基本定律,即任何物体系统如无外力做功,系统内又只有保守力(见势能)做功时,则系统的机械能(动能与势能之和)保持不变。
外力做功为零,表明没有从外界输入机械功;只有保守力做功,即只有动能和势能的转化,而无机械能转化为其他能,符合这两条件的机械能守恒对一切惯性参考系都成立。
这个定律的简化说法为:质点(或质点系)在势场中运动时,其动能和势能的和保持不变;或称物体在重力场中运动时动能和势能之和不变。
这一说法隐含可以忽略不计产生势力场的物体(如地球)的动能的变化。
这只能在一些特殊的惯性参考系如地球参考系中才成立。
如图所示,若不考虑一切阻力与能量损失,滚摆只受重力作用,在此理想情况下,重力势能与动能相互转化,而机械能不变,滚摆将不断上下运动。
初中物理中的功与机械能1功1、做功的含义:如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了一段距离,这个力的作用就显示出成效,力学里就说这个力做了功。
力学里所说的功包括两个必要因素:一是作用在物体上的力,二是物体在这个力的方向上移动的距离。
不做功的三种情况:有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。
2、功的计算:作用在物体上力越大,使物体移动的距离越大,这个力的成效越显著,说明力所做的功越多。
物理学中把力与在力的方向上移动的距离的乘积叫做功:功=力×力的方向上移动的距离用公式表示:W=FS,符号的意义及单位:W——功——焦耳(J)F——力——牛顿(N)S——距离——米(m)功的单位:焦耳(J),1J=1N·m。