机械能守恒定律知识点总结(精华版)
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机械能守恒定律笔记重点一、机械能的概念1. 动能- 定义:物体由于运动而具有的能,表达式为E_{k}=(1)/(2)mv^2,其中m是物体的质量,v是物体的速度。
- 动能是标量,且恒为正值。
2. 重力势能- 定义: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是物体相对于参考平面的高度。
- 重力势能是标量,但有正负之分。
参考平面上方的物体重力势能为正,参考平面下方的物体重力势能为负。
3. 弹性势能- 定义:发生弹性形变的物体的各部分之间,由于有弹力的相互作用而具有的能。
对于弹簧,其弹性势能表达式为E_{p}=(1)/(2)kx^2(k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量)。
- 弹性势能也是标量,且恒为正值。
- 机械能:动能和势能(重力势能、弹性势能)统称为机械能,表达式为E = E_{k}+E_{p}(这里E_{p}包括重力势能和弹性势能)。
二、机械能守恒定律1. 内容- 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。
2. 表达式- E_{1}=E_{2},即初状态的机械能等于末状态的机械能。
- Δ E_{k}=-Δ E_{p},动能的增加量等于势能的减少量(或者动能的减少量等于势能的增加量)。
3. 条件- 对单个物体:只有重力做功(如自由落体运动、平抛运动等)。
- 对多个物体组成的系统:- 只有重力或弹力做功。
例如,一个弹簧和一个物体组成的系统,在只有弹簧弹力做功时,系统机械能守恒。
- 其他力不做功或者其他力做功的代数和为零。
如光滑斜面上滑块与弹簧组成的系统,若斜面光滑,滑块下滑过程中,除重力和弹簧弹力外无其他力做功,系统机械能守恒。
三、机械能守恒定律的应用1. 解题步骤- 确定研究对象(单个物体或系统)。
- 分析研究对象的受力情况,判断是否满足机械能守恒定律的条件。
- 选取合适的参考平面(确定重力势能的零点)。
- 确定初状态和末状态的机械能(分别计算动能和势能)。
机械能守恒定律主要知识点归纳
1.重力势能是由于物体与地球间互相作用,由相对位置决定的能量,为物体与地球这个系统所共有。
表达式Ep=mgh。
2.重力势能具有相对性,随着所选参考平面的不同,重力势能的数值也不同。
3.重力势能是标量、状态量.但也有正负。
正值表示物体在参考平面上方,负值表示物体在参考平面下方。
4.重力做功的特点:
(1)重力对物体所做的功只跟起点和终点的位置有关,而跟物体运动途径无关。
(2)重力对物体做正功,物体重力势能减小,减少的重力势能等于重力所做的功;重力做负功(物体克制重力做功),重力势能增加,增加的重力势能等于克制重力所做的功.
即WG=一△Ep
5。
机械能守恒定律:在只有重力或弹簧的弹力做功的条件下,只发生物体的动能和重力势能、弹性势能间互相转化,机械能总量不变。
6.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:
E初=E末
(2)系统重力势能的减少量等于系统动能的增加量,即:
△Ep减=△Ek增
(3)假设系统内只有A,B两物体,那么A物体减少的机械能等于B物体增加的机械能,即:
△EA减=△EB增
7.功能原理△E=W,有多少能址发生了转化,力就相应做了多少功;力做了多少功,就相应有多少能量发生转化;除重力和弹簧的弹力以外的力对物体(或系统)做的功,等于物体(或系统)机械能的变化量。
第七章机械能守恒定律一、功的概念1、四种计算方法:(1)定义式计算:(2)平均功率计算:(3)动能定理计算:(4)功能关系计算:2、各种力做功的特点:(1)重力做功:(2)弹力做功:(3)摩擦力做功:(4)电场力:(5)洛伦兹力:(6)一对相互作用力做功:二、能量的概念1、重力势能:2、弹性势能:3、动能:4、机械能:5、内能:微观本质:物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和。
宏观表现:摩擦生热、热传递三、功能关系的本质:功是能量转化的量度(不同能量之间的转化通过做功实现)四、动能定理应用步骤:(1)选取研究对象,明确并分析运动过程.(2)分析受力及各力做功的情况,求出总功.受哪些力→各力是否做功→做正功还是负功→做多少功→确定求总功思路→求出总功(3)明确过程初、末状态的动能E k1及E k2.(4)列方程W=E k2-E k1,必要时注意分析题目潜在的条件,列辅助方程进行求解.五、机械能守恒定律应用步骤:(1)选取研究对象——物体或系统;(2)根据研究对象所经历的物理过程,进行受力、做功分析,判断机械能是否守恒;(3)恰当地选取参考平面,确定研究对象在过程初、末状态时的机械能;(4)选取适当的机械能守恒定律的方程形式(E k1+E p1=E k2+E p2、ΔE k=-ΔE p或ΔE A=-ΔE B)进行求解.六、能量守恒定律:七、功率1、平均功率:2、瞬时功率:两种方式以恒定功率启动以恒定加速度启动P-t图和v-t图OA段过程分析v↑⇒F=P(不变)v↓⇒a=F-F阻m↓a=F-F阻m不变⇒F不变⇒v↑P=Fv↑直到P额=Fv1运动性质加速度减小的加速直线运动匀加速直线运动,维持时间t0=v1aAB段过程分析F=F阻⇒a=0⇒F阻=Pv m v↑⇒F=P额v↓⇒a=F-F阻m↓运动性质以v m匀速直线运动加速度减小的加速运动BC段无F=F阻⇒a=0⇒以v m=P额F阻匀速运动八、习题:例1、如图所示,质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为μ,现使斜面水平向左匀速移动距离l.(1)摩擦力对物体做的功为(物体与斜面相对静止) ()A.0 B.μmgl cos θC.-mgl sin θcos θD.mgl sin θcos θ(2)斜面对物体的弹力做的功为()A.0 B.mgl sin θcos2θC.-mgl cos2θD.mgl sin θcos θ(3)重力对物体做的功为()A.0 B.mgl C.mgl tan θD.mgl cos θ(4)斜面对物体做的功是多少各力对物体所做的总功是多少例2、水平传送带以速度v 匀速传动,一质量为m 的小物块A 由静止轻放在传送带上,若小物块与传送带间的动摩擦因数为,如图所示,设工件质量为m ,当它在传送带上滑动一段距离后速度达到v 而与传送带保持相对静止,则在工件相对传送带滑动的过程中( ) A .滑摩擦力对工件做的功为mv 2/2B .工件的机械能增量为mv 2/2C .工件相对于传送带滑动的路程大小为v 2/2μgD .传送带对工件做功为零例3、质量为m 的物体静止在光滑水平面上,从t =0时刻开始受到水平力的作用.力的大小F 与时间t 的关系如图 所示,力的方向保持不变,则( )A .3t 0时刻的瞬时功率为5F 20t 0mB .3t 0时刻的瞬时功率为15F 20t 02mC .在t =0到3t 0这段时间内,水平力的平均功率为23F 20t 02mD .在t =0到3t 0这段时间内,水平力的平均功率为25F 20t 06m例4、如图所示,光滑斜面的顶端固定一弹簧,一物体向右滑行,并冲上固定在地面上的斜面.设物体在斜面最低点A 的速度为v ,压缩弹簧至C 点时弹簧最短,C 点距地面高度为h ,则从A 到C 的过程中弹簧弹力做功是( )A .mgh -12mv 2 mv 2-mgh C .-mgh D .-(mgh +12mv 2)例5、2010年广州亚运会上,刘翔重归赛场,以打破亚运会记录的成绩夺得110 m 跨栏的冠军.他采用蹲踞式起跑,在发令枪响后,左脚迅速蹬离起跑器,向前加速的同时提升身体重心.如图所示,假设刘翔的质量为m ,起跑过程前进的距离为s ,重心升高为h ,获得的速度为v ,克服阻力做功为W 阻,则在此过程中( )A .运动员的机械能增加了12mv 2B .运动员的机械能增加了12mv 2+mghC .运动员的重力做功为mghD .运动员自身做功W 人=12mv 2+mgh例6、如图所示,竖直向上的匀强电场中,绝缘轻质弹簧竖直立于水平地面上,上面放一质量为m 的带正电小球,小球与弹簧不连接,施加外力F 将小球向下压至某位置静止.现撤去F ,小球从静止开始运动到离开弹簧的过程中,重力、电场力对小球所做的功分别为W 1和W 2,小球离开弹簧时速度为v ,不计空气阻力,则上述过程中 ( )A .小球与弹簧组成的系统机械能守恒B .小球的重力势能增加-W 1C .小球的机械能增加W 1+12mv 2D .小球的电势能减少W 2+12mv 2例7、若礼花弹在由炮筒底部击发至炮筒口的过程中,克服重力做功W 1,克服炮筒阻力及空气阻力做功W 2,高压燃气对礼花弹做功W 3,则礼花弹在炮筒内运动的过程中(设礼花弹发射过程中质量不变) ( ) A .礼花弹的动能变化量为W 3+W 2+W 1 B .礼花弹的动能变化量为W 3-W 2 C .礼花弹的机械能变化量为W 3-W 2 D .礼花弹的机械能变化量为W 3-W 2-W 1例8、如图9所示,竖直环A半径为r,固定在木板B上,木板B放在水平地面上,B的左右两侧各有一挡板固定在地上,B不能左右运动,在环的最低点静放有一小球C,A、B、C的质量均为m.现给小球一水平向右的瞬时速度v,小球会在环内侧做圆周运动,为保证小球能通过环的最高点,且不会使环在竖直方向上跳起(不计小球与环的摩擦阻力),瞬时速度必须满足()A.最小值4gr B.最大值6gr`C.最小值5gr D.最大值3gr例9、在一次探究活动中,某同学设计了如图6所示的实验装置,将半径R=1 m的光滑半圆弧轨道固定在质量M =0.5 kg、长L=4 m的小车上表面中点位置,半圆弧轨道下端与小车的上表面水平相切.现让位于轨道最低点的质量m=0.1 kg的光滑小球随同小车一起沿光滑水平面向右做匀速直线运动.某时刻小车碰到障碍物而瞬时处于静止状态(小车不反弹),之后小球离开圆弧轨道最高点并恰好落在小车的左端边沿处,该同学通过这次实验得到了如下结论,其中正确的是(g取10 m/s2)()A.小球到达最高点的速度为210 m/sB.小车向右做匀速直线运动的速度约为6.5 m/sC.小车瞬时静止前后,小球在轨道最低点对轨道的压力由1 N瞬时变为ND.小车与障碍物碰撞时损失的机械能为J例10、如图所示,摩托车做特技表演时,以v0=10.0 m/s的初速度冲向高台,然后从高台水平飞出.若摩托车冲向高台的过程中以P=kW的额定功率行驶,冲到高台上所用时间t=s,人和车的总质量m=×102 kg,台高h=5.0 m,摩托车的落地点到高台的水平距离x=10.0 m.不计空气阻力,取g=10 m/s2.求:(1)摩托车从高台飞出到落地所用时间;(2)摩托车落地时速度的大小;(3)摩托车冲上高台过程中克服阻力所做的功.例11、如图4所示,半径R=1.0 m的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内,轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向间的夹角θ=37°,另一端点C为轨道的最低点.C点右侧的水平路面上紧挨C点放置一木板,木板质量M=1 kg,上表面与C点等高.质量m=1 kg的物块(可视为质点)从空中A点以v0=1.2 m/s的速度水平抛出,恰好从轨道的B端沿切线方向进入轨道.已知物块与木板间的动摩擦因数μ1=,木板与路面间的动摩擦因数μ2=,sin 37°=,cos 37°=,取g=10 m/s2.试求:(1)物块经过轨道上的C点时对轨道的压力;(2)设木板受到的最大静摩擦力跟滑动摩擦力相等,则木板至少多长才能使物块不从木板上滑下。
机械能守恒定律知识点总结机械能守恒定律1.内容: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.2.表达式(1)守恒观点:E k1+E p1=E k2+E p2(要选零势能参考平面).(2)转化观点:ΔE k=-ΔE p(不用选零势能参考平面).(3)转移观点:ΔEA增=ΔEB减(不用选零势能参考平面).3.机械能守恒的条件只有重力(或弹力)做功或虽有其他外力做功但其他力做功的代数和为零考点一机械能守恒的判断方法1.利用机械能的定义判断(直接判断):分析动能和势能的和是否变化.2.用做功判断:若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功,或有其他力做功,但其他力做功的代数和为零,则机械能守恒.3.用能量转化来判断:若物体系统中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化,则物体系统机械能守恒.4.(1)机械能守恒的条件绝不是合外力的功等于零,更不是合外力为零;“只有重力做功”不等于“只受重力作用”.(2)分析机械能是否守恒时,必须明确要研究的系统.(3)只要涉及滑动摩擦力做功,机械能一定不守恒.对于一些绳子突然绷紧、物体间碰撞等情况,除非题目特别说明,否则机械能必定不守恒.考点二机械能守恒定律及应用1.三种表达式的选择如果系统(除地球外)只有一个物体,用守恒观点列方程较方便;对于由两个或两个以上物体组成的系统,用转化或转移的观点列方程较简便.2.应用机械能守恒定律解题的一般步骤(2)分析受力情况和各力做功情况,确定是否符合机械能守恒条件.(3)确定初末状态的机械能或运动过程中物体机械能的转化情况.(4)选择合适的表达式列出方程,进行求解.(5)对计算结果进行必要的讨论和说明.3.(1)应用机械能守恒定律解题时,要正确选择系统和过程.(2)对于通过绳或杆连接的多个物体组成的系统,注意找物体间的速度关系和高度变化关系(3)链条、液柱类不能看做质点的物体,要按重心位置确定高度.。
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。
机械守恒知识点一、知识概述《机械能守恒知识点》①基本定义:机械能呢,就是动能和势能(包括重力势能和弹性势能)的总和。
通俗来讲,如果在一个系统里,没有摩擦力、空气阻力这些会消耗能量的坏家伙捣乱,机械能的总量就不会变。
比如说,一个小球在光滑的斜面上滚来滚去,它的动能和重力势能你高我低互相转换,但总的机械能是不变的。
②重要程度:在力学里面相当重要。
就好比是好多机械运动问题的一把万能钥匙。
如果我们想知道东西动来动去的时候速度啊、高度啊这些东西的关系,机械能守恒经常就能派上大用场。
③前置知识:你得先知道动能咋回事儿(物体由于运动具有的能,跟速度和质量有关),重力势能(跟物体质量和高度有关),弹性势能(物体因为弹性形变具有的能)的概念,还有对功、能量转化有点了解。
④应用价值:在工程设计上可以用来设计很多东西,像过山车设计的时候就要保证机械能守恒,不能半道没能量了。
在物理研究里,去分析天体运动啊这些比较复杂的事情的时候也能用得着。
二、知识体系①知识图谱:在整个力学的能量部分里头,它是非常重要的一块。
就好比是大树干上的一个大树杈,周围还有别的能量知识相关的细分的树枝啥的。
②关联知识:和能量守恒定律那是亲戚关系,毕竟机械能守恒是能量守恒的一种特殊情况。
跟牛顿第二定律也能拉上关系,因为力能改变物体运动状态,这就和机械能里面动能的变化有关系。
③重难点分析:- 掌握难度:理解容易,但是在复杂情况里识别机械能守恒的条件比较难。
比如说一个系统里面有好几个东西在相互作用,还有些摩擦,你就得仔细分析到底能不能用机械能守恒。
- 关键点:确定研究对象和系统,还有就是看有没有像摩擦力那种非保守力在消耗能量。
④考点分析:- 在考试中的重要性:很重要,物理考试里好多关于运动的大题可能就用到它。
- 考查方式:要么是直接让算某个状态下的机械能,要么就是根据机械能守恒去求速度、高度这些物理量。
三、详细讲解【理论概念类】①概念辨析:- 准确含义就是在符合规定条件(只有重力或弹力做功)的系统内,动能、重力势能和弹性势能相互转化,但机械能总量不变。
高中物理第八章机械能守恒定律总结(重点)超详细单选题1、如图甲所示,质量0.5kg的小物块从右侧滑上匀速转动的足够长的水平传送带,其位移与时间的变化关系如图乙所示。
图线的0~3s段为抛物线,3~4.5s段为直线,(t1=3s时x1=3m)(t2=4.5s时x2=0)下列说法正确的是()A.传送带沿逆时针方向转动B.传送带速度大小为 1m/sC.物块刚滑上传送带时的速度大小为 2m/sD.0~4.5s内摩擦力对物块所做的功为-3J答案:DAB.根据位移时间图象的斜率表示速度,可知:前2s物体向左匀减速运动,第3s内向右匀加速运动。
3-4.5s 内x-t图象为一次函数,说明小物块已与传送带保持相对静止,即与传送带一起向右匀速运动,因此传送带沿顺时针方向转动,且速度为v=ΔxΔt=34.5−3m/s=2m/s故AB错误;C.由图象可知,在第3s内小物块向右做初速度为零的匀加速运动,则x=12at2其中x=1mt=1s解得a=2m/s2根据牛顿第二定律μmg=ma 解得μ=0.2在0-2s内,对物块有v t2−v02=−2ax 解得物块的初速度为v0=4m/s 故C错误;D.对物块在0~4.5s内,根据动能定理W f=12mv2−12mv02解得摩擦力对物块所做的功为W f=−3J故D正确。
故选D。
2、如图所示,用锤头击打弹簧片,小球A做平抛运动,小球B做自由落体运动。
若A、B两球质量相等,且A球做平抛运动的初动能是B球落地瞬间动能的3倍,不计空气阻力。
则A球落地瞬间的速度方向与竖直方向的角度为()A.30°B.45°C.60°D.120°答案:C设B落地的速度为v,则有E kB=12mv2设A做平抛运动的初速度为v0,则有E kA=12mv02=3E kB=3×12mv2解得v0=√3v因A在竖直方向的运动是自由落体运动,故A落地时竖直方向的速度也为v,设A球落地瞬间的速度方向与竖直方向的角度为θ,则有tanθ=v0v=√3解得θ=60∘故选C。
机械能知识点总结一、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。
2条件:. 力和力的方向上位移的乘积3公式:W=F S cos θW ——某力功,单位为焦耳(J )F ——某力(要为恒力),单位为牛顿(N ) S ——物体运动的位移,一般为对地位移,单位为米(m )θ——力与位移的夹角4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”。
功的正负表示能量传递的方向,即功是能量转化的量度。
当)2,0[πθ∈时,即力与位移成锐角,力做正功,功为正; 当2πθ=时,即力与位移垂直,力不做功,功为零; 当],2(ππθ∈时,即力与位移成钝角,力做负功,功为负;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=W 1+W 2+…+Wn 或W 总= F 合Scos θ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。
2公式:tW P =(平均功率) θυcos F P =(平均功率或瞬时功率) 3单位:瓦特W4分类:额定功率:指发动机正常工作时最大输出功率实际功率:指发动机实际输出的功率即发动机产生牵引力的功率,P 实≤P 额。
5应用:(1)机车以恒定功率启动时,由υF P =(P 为机车输出功率,F 为机车牵引力,υ为机车前进速度)机车速度不断增加则牵引力不断减小,当牵引力f F =时,速度不再增大达到最大值max υ,则f P /m ax =υ。
(2)机车以恒定加速度启动时,在匀加速阶段汽车牵引力F 恒定为f ma +,速度不断增加汽车输出功率υF P =随之增加,当额定P P =时,F 开始减小但仍大于f 因此机车速度继续增大,直至f F =时,汽车便达到最大速度max υ,则f P /m ax =υ。
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。
机械能守恒定律知识点总结机械能是指物体的动能和势能的总和,其中动能是物体由于运动而具有的能量,势能是物体由于位置和形状而具有的能量。
根据机械能的定义和守恒定律,可以得出以下几个知识点:1. 机械能的定义:机械能等于动能和势能的总和。
动能是物体由于运动而具有的能量,可以通过动能公式E_k = 1/2 mv^2计算,其中m是物体的质量,v是物体的速度。
势能是物体由于位置和形状而具有的能量,常见的势能有重力势能、弹性势能等。
2.动能的转化:当物体在运动过程中受到外力作用时,动能可以转化为其他形式的能量。
例如,当物体受到摩擦力的阻碍时,动能会逐渐转化为热能,使得物体的速度减小。
3.势能的转化:在重力场中,物体的高度决定了其重力势能的大小。
当物体从高处落下时,其重力势能逐渐转化为动能。
同样地,当物体被抛起时,其动能逐渐转化为重力势能。
4.机械能守恒定律的条件:机械能守恒定律只在满足一定条件下成立。
首先,系统必须是孤立的,即没有外力对系统做功。
其次,系统中不能有能量损耗,例如摩擦力的损耗。
5.实际情况下的机械能守恒:在实际情况下,机械能守恒往往不成立,因为很难找到一个完全孤立且没有能量损耗的系统。
例如,在运动中,摩擦力会将机械能转化为热能,使物体的总能量减少。
6.应用:机械能守恒定律广泛应用于物理学和工程领域。
例如,利用机械能守恒定律可以计算出弹射物的最大射高、最远射程等问题。
同时,在机械能守恒的基础上,也可以进行动力学分析和设计。
7.机械能守恒原理的推导:机械能守恒定律可以通过能量守恒原理和功的定义推导得出。
根据能量守恒原理,一个孤立系统的总机械能不变。
根据功的定义,外力所做的功等于物体的动能的增加量。
由此可以推导出机械能守恒定律。
总之,机械能守恒定律是物体运动中能量转化和守恒的基本定律之一、通过理解和应用机械能守恒原理,可以解决许多与能量转化和运动相关的问题。
然而,在实际情况下,机械能守恒往往不成立,因此需要考虑其他能量转化和损耗的因素。
机械能知识点总结
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。
2条件:. 力和力的方向上位移的乘积
3公式:W=F S cos θ
W ——某力功,单位为焦耳(J )
F ——某力(要为恒力)
,单位为牛顿(N ) S ——物体运动的位移,一般为对地位移,单位为米(m )
θ——力与位移的夹角
4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”。
功的正负表示能量传递的方向,即功是能量转化的量度。
当)2,
0[πθ∈时,即力与位移成锐角,力做正功,功为正; 当2π
θ=时,即力与位移垂直,力不做功,功为零; 当],2(ππ
θ∈时,即力与位移成钝角,力做负功,功为负;
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=W 1+W 2+…+Wn 或W 总= F 合Scos θ
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。
2公式:t
W P =
(平均功率) θυcos F P =(平均功率或瞬时功率) 3单位:瓦特W
4分类:
额定功率:指发动机正常工作时最大输出功率
实际功率:指发动机实际输出的功率即发动机产生牵引力的功率,P 实≤P 额。
5应用:
(1)机车以恒定功率启动时,由υF P =(P 为机车输出功率,F 为机车牵引力,υ为机车前进速度)机车速度不断增加则牵引力不断减小,当牵引力f F =时,速度不再增大达到最大值m ax υ,则f P /max =υ。
(2)机车以恒定加速度启动时,在匀加速阶段汽车牵引力F 恒定为f ma +,速度不断增加汽
车输出功率υF P =随之增加,当额定P P =时,F 开始减小但仍大于f 因此机车速度继续增大,直至f F =时,汽车便达到最大速度m ax υ,则f P /max =υ。
三、重力势能
1定义:物体由于被举高而具有的能,叫做重力势能。
2公式:mgh E P =
h ——物体具参考面的竖直高度
3参考面
a 重力势能为零的平面称为参考面;
b 选取:原则是任意选取,但通常以地面为参考面
若参考面未定,重力势能无意义,不能说重力势能大小如何
选取不同的参考面,物体具有的重力势能不同,但重力势能改变与参考面的选取无关。
4标量,但有正负。
重力势能为正,表示物体在参考面的上方;
重力势能为负,表示物体在参考面的下方;
重力势能为零,表示物体在参考面的上。
5单位:焦耳(J )
6重力做功特点:物体运动时,重力对它做的功之跟它的初、末位置有关,而跟物体运动的路径无关。
7重力做功与重力势能的关系:21P P G E E W -=
重力做正功时,物体重力势能减少;重力做负功时,物体重力势能增加。
四、弹性势能
1概念:发生弹性形变的物体的各部分之间,由于弹力的相互作用具有势能,称之为弹性势能。
2弹簧的弹性势能:22
1kx E P = 影响弹簧弹性势能的因素有:弹簧的劲度系数k 和弹簧形变量x 。
3弹力做功与弹性势能的关系:21P P F E E W -=
弹力做正功时,物体弹性势能减少;弹力做负功时,物体弹性势能增加。
4势能:相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫势能,势能是系统所共有的。
五、动能
1概念:物体由于运动而具有的能量,称为动能。
2动能表达式:22
1υm E K = 3动能定理(即合外力做功与动能关系):12K K E E W -=
4理解:①合F 在一个过程中对物体做的功,等于物体在这个过程中动能的变化。
②合F 做正功时,物体动能增加;合F 做负功时,物体动能减少。
③动能定理揭示了合外力的功与动能变化的关系。
4适用范围:适用于恒力、变力做功;适用于直线运动,也适用于曲线运动。
5应用动能定理解题步骤:
a 确定研究对象及其运动过程
b 分析研究对象在研究过程中受力情况,弄清各力做功
c 确定研究对象在运动过程中初末状态,找出初、末动能
d 列方程、求解。
六、机械能
1机械能包含动能和势能(重力势能和弹性势能)两部分,即P K E E E +=。
2机械能守恒定律: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,即 21E E =
2211P K P K E E E E +=+
ΔΕK = —ΔΕP
ΔΕ1 = —ΔΕ2。
3机械能守恒条件:
做功角度:只有重力或弹力做功,无其它力做功;
外力不做功或外力做功的代数和为零;
系统内如摩擦阻力对系统不做功。
能量角度:首先只有动能和势能之间能量转化,无其它形式能量转化;只有系统内能量的交换,
没有与外界的能量交换。
4运用机械能守恒定律解题步骤:
a 确定研究对象及其运动过程
b 分析研究对象在研究过程中受力情况,弄清各力做功,判断机械能是否守恒
c 恰当选取参考面,确定研究对象在运动过程中初末状态的机械能
d 列方程、求解。
七、能量守恒定律
1内容:能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变,
即2211其它机械能其它机械能E E E E +=+。
2能量耗散:无法将释放能量收集起来重新利用的现象叫能量耗散,它反映了自然界中能量转化具有方向性。