重力势能、动能定理
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高中物理动能定理机械能守恒定律公式高中物理动能定理机械能守恒定律公式1、功的计算:力和位移同(反)方向:W=Fl,功的单位:焦尔(J)2、功率:3、重力的功:重力做功:为重力和竖直方向位移乘积W=mglcosα=mgh重力势能:为重力和高度的乘积. Ep=mgh位置高低与重力势能的变化: W=mglcosθ=mgh=mg(h2-h1)4、动能定理:物理意义:力在一个过程中对物体做功,等于物体在这个过程中动能的变化。
注意:a、如果物体受多个力的作用,则W为合力做功。
b、适用于变力做功、曲线运动等,广泛应用于实际问题。
=EK2-EK15、机械能守恒定律:只有重力或弹力做功的系统内,动能和势能可以相互转化,而总的机械能保持不变。
EP1+EK1=EK2+EP26、能量守恒定律:能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一种形式转化为其它形式,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。
高中物理动能定理知识点做功可以改变物体的能量.所有外力对物体做的总功等于物体动能的增量. W1+W2+W3+……=½m vt2-½mv021.反映了物体动能的变化与引起变化的原因——力对物体所做功之间的因果关系.可以理解为外力对物体做功等于物体动能增加,物体克服外力做功等于物体动能的减小.所以正功是加号,负功是减号。
2.“增量”是末动能减初动能.ΔEK>0表示动能增加,ΔEK<0表示动能减小.3、动能定理适用单个物体,对于物体系统尤其是具有相对运动的物体系统不能盲目的应用动能定理.由于此时内力的功也可引起物体动能向其他形式能(比如内能)的转化.在动能定理中.总功指各外力对物体做功的代数和.这里我们所说的外力包括重力、弹力、摩擦力、电场力等.4.各力位移相同时,可求合外力做的功,各力位移不同时,分别求力做功,然后求代数和.5.力的独立作用原理使我们有了牛顿第二定律、动量定理、动量守恒定律的分量表达式.但动能定理是标量式.功和动能都是标量,不能利用矢量法则分解.故动能定理无分量式.在处理一些问题时,可在某一方向应用动能定理.6.动能定理的表达式是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得出的.但它也适用于变为及物体作曲线运动的情况.即动能定理对恒力、变力做功都适用;直线运动与曲线运动也均适用.7.对动能定理中的位移与速度必须相对同一参照物.学好高中物理的方法三个基本基本概念要清楚,基本规律要熟悉,基本方法要熟练。
高考物理科普动能与动能定理动能与动能定理动能是物理学中的一个重要概念,用来描述物体的运动状态。
在高考物理中,学生需要对动能与动能定理有一定的了解。
本文将介绍什么是动能以及动能定理的含义和应用。
一、动能的定义动能(kinetic energy)是一个物体由于运动而具有的能量。
简单来说,物体的动能与物体的质量和速度有关。
动能的单位是焦耳(J)。
动能的计算公式如下:动能 = 1/2 ×质量 ×速度²其中,质量的单位是千克(kg),速度的单位是米/秒(m/s)。
例如,质量为2千克的物体以10米/秒的速度运动,其动能为:动能 = 1/2 × 2 kg × (10 m/s)² = 100 J这表示该物体由于运动而具有100焦耳的能量。
二、动能定理动能定理(kinetic energy theorem)是描述物体动能变化的定理。
它的表述如下:物体的动能的变化量等于作用在物体上的净外力所做的功。
净外力指的是物体受到的所有外力的矢量和,而功即为力对物体的作用在物体上产生的能量转移。
根据动能定理,如果一个物体受到净外力作用,其动能就会发生改变。
当净外力与物体运动方向一致时,物体的动能增加;当净外力与物体运动方向相反时,物体的动能减少。
三、动能定理的应用动能定理在物理学中具有很多应用。
以下是一些常见的应用场景:1. 能量转换:动能定理可以用来描述机械能的转换。
例如,当一个物体在上升过程中受到重力作用时,其动能会逐渐减小,而重力势能会逐渐增加;当物体下落时,动能增加,而重力势能减小。
2. 简谐振动:对于简谐振动,动能和势能之间会发生周期性的转换。
例如,弹簧振子的动能在振动过程中会由最大值转变为最小值,而势能则相反。
3. 碰撞过程:在碰撞过程中,动能定理可以用来分析物体的速度和动量变化。
例如,当两个物体碰撞时,动能定理可以帮助计算碰撞后物体的速度。
四、总结动能与动能定理是高考物理中的重要知识点。
动能定理的实际应用在我们的日常生活和众多科学领域中,动能定理都发挥着极其重要的作用。
那什么是动能定理呢?简单来说,动能定理描述了合外力对物体所做的功等于物体动能的变化。
先让我们来了解一下动能定理的表达式:W =ΔEk ,其中 W 是合外力对物体做的功,ΔEk 是物体动能的变化量。
动能 Ek = 1/2 mv²,m 是物体的质量,v 是物体的速度。
接下来,我们看看动能定理在实际生活中的一些应用。
在体育运动中,比如跳远。
运动员在助跑阶段积累动能,通过快速奔跑获得较大的速度,从而在起跳时具有较大的动能。
当运动员起跳后,在空中运动的过程中,只有重力做功,动能和重力势能相互转化。
运动员起跳时的动能越大,在空中能够达到的高度和水平距离就越远。
再来说说汽车的行驶。
汽车的发动机做功,使汽车获得动能。
在加速过程中,发动机的牵引力做功,增加了汽车的动能,使其速度不断提高。
而在刹车时,摩擦力做功,消耗汽车的动能,使其逐渐停下来。
在建筑工地上,起重机吊起重物的过程中,起重机的拉力对重物做功,增加了重物的动能和重力势能。
通过动能定理,我们可以计算出起重机需要做多少功,从而选择合适功率的起重机。
在能源领域,水力发电就是动能定理的一个典型应用。
水从高处流下,具有较大的动能。
通过水轮机,水的动能转化为水轮机的机械能,进而带动发电机发电。
在航天领域,火箭的发射也离不开动能定理。
火箭燃料燃烧产生的推力对火箭做功,使火箭的动能不断增加,从而能够克服地球引力进入太空。
动能定理还在碰撞实验中有着重要的应用。
例如,两个物体发生碰撞时,通过测量碰撞前后物体的速度,可以利用动能定理计算出碰撞过程中损失的能量,从而分析碰撞的性质和效果。
在物理学研究中,科学家们也常常利用动能定理来解决各种问题。
比如,研究微观粒子的运动时,虽然微观粒子的运动规律与宏观物体有所不同,但在某些情况下,动能定理仍然可以提供有用的信息和帮助。
总之,动能定理在我们的生活和科学研究中无处不在,它为我们理解和解决各种与物体运动和能量转化相关的问题提供了有力的工具。
高中物理电学公式高中物理动能定理机械能守恒定律公式动能定理和机械能守恒定律公式是高中物理的重点内容和难点知识,同时在高考中占有很大的比重。
下面小编给高中同学带来物理动能定理以及机械能守恒定律公式,希望对你有帮助。
高中物理动能定理机械能守恒定律公式1、功的计算:力和位移同方向:W=Fl,功的单位:焦尔2、功率:3、重力的功:重力做功:为重力和竖直方向位移乘积W=mglcosα=mgh重力势能:为重力和高度的乘积. Ep=mgh位置高低与重力势能的变化: W=mglcosθ=mgh=mg4、动能定理:物理意义:力在一个过程中对物体做功,等于物体在这个过程中动能的变化。
注意:a、如果物体受多个力的作用,则W为合力做功。
b、适用于变力做功、曲线运动等,广泛应用于实际问题。
=EK2-EK15、机械能守恒定律:只有重力或弹力做功的系统内,动能和势能可以相互转化,而总的机械能保持不变。
EP1+EK1=EK2+EP26、能量守恒定律:能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一种形式转化为其它形式,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。
高中物理动能定理知识点做功可以改变物体的能量.所有外力对物体做的总功等于物体动能的增量. W1+W2+W3+……=½mvt2-½mv021.反映了物体动能的变化与引起变化的原因——力对物体所做功之间的因果关系.可以理解为外力对物体做功等于物体动能增加,物体克服外力做功等于物体动能的减小.所以正功是加号,负功是减号。
2.“增量”是末动能减初动能.ΔEK>0表示动能增加,ΔEK学好高中物理的方法三个基本基本概念要清楚,基本规律要熟悉,基本方法要熟练。
在学习物理的过程中,总结出一些简练易记实用的推论或论断,对帮助解题和学好物理是非常有用的。
独立做题要独立地,保质保量地做一些题。
独立解题,可能有时慢一些,有时要走弯路,但这是走向成功必由之路。
高中物理动能定理机械能守恒定律公式高中物理动能定理机械能守恒定律公式1、功的计算:力和位移同(反)方向:W=Fl, 功的单位:焦尔(J)2、功率:3、重力的功:重力做功:为重力和竖直方向位移乘积W=mglcos&alpha;=mgh重力势能:为重力和高度的乘积。
Ep=mgh位置高低与重力势能的变化: W=mglcos&theta;=mgh=mg(h2—h1)4、动能定理:物理意义:力在一个过程中对物体做功,等于物体在这个过程中动能的变化。
注意: a、假如物体受多个力的作用,则W为合力做功。
b、适用于变力做功、曲线运动等,广泛应用于实际问题。
=EK2-EK15、机械能守恒定律:只有重力或弹力做功的系统内,动能和势能能够相互转化,而总的机械能保持不变。
EP1+EK1=EK2+EP26、能量守恒定律:能量既可不能消灭,也可不能创生,它只会从一种形式转化为其它形式,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、高中物理动能定理知识点做功能够改变物体的能量、所有外力对物体做的总功等于物体动能的增量。
W1+W2+W3+……=&frac12;mvt2—&frac12;mv021、反映了物体动能的变化与引起变化的原因—-力对物体所做功之间的因果关系、能够理解为外力对物体做功等于物体动能增加,物体克服外力做功等于物体动能的减小、因此正功是加号,负功是减号。
2。
“增量”是末动能减初动能。
&Delta;EK&gt;0表示动能增加,&Delta;EK&lt;0表示动能减小。
3、动能定理适用单个物体,关于物体系统尤其是具有相对运动的物体系统不能盲目的应用动能定理、由于此时内力的功也可引起物体动能向其他形式能(比如内能)的转化、在动能定理中、总功指各外力对物体做功的代数和、这个地方我们所说的外力包括重力、弹力、摩擦力、电场力等、4、各力位移相同时,可求合外力做的功,各力位移不同时,分别求力做功,然后求代数和。
重力势能 动能定理教学目标1、理解重力势能2、理解重力势能与重力做功的关系3、理解动能定理4、能够运用动能定理解决问题基础知识归纳一、重力势能1、重力做功的特点对于确定的物体,其重力大小、方向不变,当沿不同的路径向下或向上运动时,可知,重力做功只与初、末位置的高度差有关,与路径无关,故:(1)物体运动时,重力做功只与起点、终点位置有关,与路径无关;(2)重力做功的大小等于重力与初、末位置高度差的乘积。
物体向下运动,重力做正功;物体向上运动,重力做负功。
2、重力势能(1)定义:物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。
(2)定义式:p mgh E =,在国际单位制中,其单位是焦(J )。
(3)说明:①重力势能是 标量 .②重力势能是 相对 的,是相对零势能面而言的,只有选定零势能面以后,才能具体确定重力势能的量值,故E p =mgh 中的h 是物体相对零势能面的距离.一般我们取地面为零势能面。
③重力势能可正,可负,可为零.若物体在零势能面上方,重力势能为 正 ;物体在零势能面下方,重力势能为 负 ;物体处在零势能面上,重力势能为 零 .④重力势能属于 物体和地球 共有.通常所说“物体的重力势能”实际上是一种不严谨的习惯说法。
3、重力做功与重力势能变化间的关系重力做正功,重力势能 减少 ;重力做负功,重力势能 增加 。
重力所做的功等于重力势能 变化量 的负值,即W G =-ΔE p =-(Ep 2-Ep 1)=-(mgh 2-mgh 1)=Ep 1-Ep 2 二、动能1、概念:物体由于运动而具有的能,叫做动能。
2、定义式:221mv E k =3、单位:与功的单位相同,国际单位:焦(J )4、注意:(1)动能是标量,有大小但是无方向。
(2)动能是状态量,与某一时刻、某一位置的速度相对应。
(3)动能具有相对性,参考系不同,动能不同,一般以地面为参考系。
三、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动能的变化。
2、表达式:12k k E E W -=3、对动能定理的理解:(1)W 总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=W 1+ W 2+ W 3+…….特别是在全过程的各个阶段受力有变化的情况下,只要把各个力在各个阶段所做的功都按照代数和加起来,就可以得到总功。
(2)动能定理适用单个物体,对于物体系统尤其是具有相对运动的物体系统不能盲目的应用动能定理。
由于此时内力的功也可引起物体动能向其他形式能(比如内能)的转化。
在动能定理中,总功指各外力对物体做功的代数和,这里我们所说的外力包括重力、弹力、摩擦力、电场力等.(3)不论做什么运动形式,受力如何,动能定理总是适用的。
(4)做功的过程是能量转化的过程,动能定理中的等号“=”的意义是一种因果联系的数值上相等的符号,它并不意谓着“功就是动能的增量”,也不意谓着“功转变成动能”,而意谓着“合外力的功是物体动能变化的原因,合外力对物体做多少功物体的动能就变化多少”。
(5)W 总>0时,E k 2>E k 1,物体的动能增加;W 总<0时,E k 2<E k 1,物体的动能减小;W 总=0时,E k 2=E k 1,物体的动能不变。
4、动能定理应用的基本步骤应用动能定理涉及一个过程,两个状态.所谓一个过程是指做功过程,应明确该过程各外力所做的总功;两个状态是指初末两个状态的动能.动能定理应用的基本步骤是: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,受哪些力?每个力是否做功?在哪段位移过程中做功?正功?负功?做多少功?求出代数和.③明确过程始末状态的动能E k1及E K2④列方程 W =E K 2一E k 1,必要时注意分析题目的潜在条件,补充方程进行求解典例精析1、重力做功的特点【例1】沿着高度相同、坡度不同、粗糙程度也不同的斜面向上拉同一物体到顶端,以下说法正确的是( )A .沿坡度小、长度大的斜面上升克服重力做的功多B .沿长度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多C .沿坡度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功少D .上述几种情况重力做功同样多解析:重力做功与物体运动的具体路径无关,只与物体初、末位置的高度差有关,无论是光滑路径或粗糙路径,也不论是直线运动还是曲线运动,只要初末位置的高度差相同,重力做功就相同.因此,无论坡度大小、长度大小及粗糙程度如何,只要高度差相同,克服重力做的功就一样多,故选D.答案:D 2、重力势能【例2】一实心铁球与一实心木球质量相等,将它们放在同一水平地面上,下列说法正确的是( )A .铁球的重力势能大于木球的重力势能B .铁球的重力势能等于木球的重力势能C .铁球的重力势能小于木球的重力势能D .上述三种情况都有可能 答案:C3、重力做功与势能的关系【例3】如图所示,一个质量为M 的物体,放在水平地面上,物体上方安装一个长度为L 、劲度系数为k 的轻弹簧,现用手拉着弹簧上端的P 点缓慢向上移动,直到物体离开地面一段距离,在这一过程中,P 点的位移(开始时弹簧处于原长)是H ,则物体重力势能的增加量为A .MgHB .MgH +kMg 2)(C .MgH -kMg 2)(D .MgH -kMg答案:C【例4】如图所示,一个质量为m 、半径为r 、体积为V 的铁球,用一细线拴住,慢慢地放入截面积为S 、深度为h 的水中.已知水的密度为ρ,求铁球从刚与水面接触至与杯底接触的过程中,水与铁球的重力势能分别变化了多少?水与铁球组成的系统总的重力势能变化了多少?答案:铁球重力势能减少了mgh ,水的重力势能增加了21ρgV 2/S ,铁球与水总的重力势能减少了mgh -21ρgs (Δh )2=mgh -21ρgV 2/S【练习1】地面上竖直放置一根劲度系数为k ,原长为L 0的轻质弹簧,在其正上方有一质量为m 的小球从h 高处自由落到下端固定于地面的轻弹簧上,弹簧被压缩,求小球速度最大时重力势能是多少?(以地面为参考平面)解析:当mg =kx 时,小球的速度最大, 所以x =mg /k .此时小球离地面高度为:H =L 0-x =L 0-mg /k 重力势能E p =mgH +mg (L 0-mg /k )=mgL 0-m 2g 2/k . 答案:E p =mgL 0-m 2g 2/k4、动能定理【例5】用拉力F 使一个质量为m 的木箱由静止开始在水平冰道上移动了s ,拉力F 跟木箱前进的方向的夹角为α,木箱与冰道间的摩擦因数为μ,求木箱获得的速度?解析:()[]021sin cos 2-=--mv s F mg F αμα 【练习2】质量为20g 的子弹,以300m/s 的速度水平射入厚度是10mm 的钢板,射穿后的速度是100m/s ,子弹受到的平均阻力是多大?5、多过程问题【例6】一物体静止在不光滑的水平面上,已知m =1kg ,μ=0.1,现用水平外力F =2N 拉其运动5m 后立即撤去水平外力F ,求其还能滑多远?【练习3】铁球1m 高处掉入沙坑,则已知铁球在下陷过程中受到沙子的平均阻力为铁球重力的20倍,则铁球在沙中下陷深度为多少m ?解析:解法一:分段列式自由下落:0212-=mv mgH 沙坑减速:2210mv h f mgh -=-解法二:全程列式()0=-+h f h H mg6、变力做功【例7】运动员踢球的平均作用力为200N ,把一个静止的质量为1kg 的球以10m/s 的速度踢出,水平面上运动60m 后停下,则运动员对球做的功?如果运动员踢球时球以10m/s 迎面飞来,踢出速度仍为10m/s,则运动员对球做的功为多少?【练习4】一颗质量m =10g 的子弹,以速度v =600m/s 从枪口飞出,子弹飞出枪口时的动能为多少?若测得枪膛长s =0.6m ,则火药引爆后产生的高温高压气体在枪膛内对子弹的平均推力多大?【例8】从高为5m处以水平速度8m/s抛出一质量为0.2kg的皮球,皮球落地速度为12m/s,求此过程中皮球克服空气阻力做的功?(g=9.8m/s2)【练习5】如图所示,光滑1/4圆弧半径为0.8m,有一质量为1.0kg的物体自A点从静止开始下滑到B点,然后沿水平面前进4m,到达C点停止。
求:(1)在物体沿水平运动中摩擦力做的功。
(2)物体与水平面间的动摩擦因数。
课外作业1、下列说法中正确的是()A.地面上的物体重力势能一定为零B.质量大的物体重力势能一定大C.不同的物体中离地面最高的物体重力势能最大D.离地面有一定高度的物体其重力势能可能为零答案:D2、关于重力势能,下列说法中正确的是()A.物体的位置一旦确定,它的重力势能的大小也随之确定B.物体与零势面的距离越大,它的重力势能也越大C.一个物体的重力势能从-5J变化到-3J,重力势能变小了D.重力势能的减小量等于重力对物体做的功解析:物体的重力势能与参考面有关,同一物体在同一位置相对不同的参考面的重力势能不同,A选项错.物体在零势面以上,距零势面的距离越大,重力势能越大;物体在零势面以下,距零势面的距离越大,重力势能越小,B选项错.重力势能中的正、负号表示大小,-5 J的重力势能小于-3 J的重力势能,C选项错.重力做的功量度了重力势能的变化,D选项正确答案:D3、物体在运动过程中克服重力做功为100J,则下列说法中正确的是()A.物体的重力势能一定增加了100JB.物体的重力势能一定减小了100JC.物体的动能一定增加100JD.物体的动能一定减小100J答案:A4、质量为m的小球,从离桌面H高处由静止下落,桌面离地面的高度为h,如图所示,若以桌面为参考面,那么小球落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化是()A.mgh,减少mg(H-h)B.mgh,增加mg(H+h)C.-mgh,增加mg(H-h)D.-mgh,减少mg(H+h)答案:D5、在高处的某一点将两个质量相同的小球以相同的速率v0分别竖直上抛和竖直下抛,下列结论正确的是(不计空气阻力)()A.从抛出到刚着地,重力对两球做的功相等B.从抛出到刚着地,重力对两球做的都是正功C.从抛出到刚着地,重力对两球做功的平均功率相同D.两球刚着地时,重力的瞬时功率相等解析:两球质量相等,下落高度也相等,所以重力所做的功相等,故A对;两球都下落了,所以重力所做的总功都为正功,故B对;两球所做总功相等,由动能定理可知,他们的末速度相等,由P=FV,所以着地时,瞬时功率相等,故D对答案:ABD6、物体做自由落体运动,其相对于地面的重力势能与下落速度的关系如图所示,其中正确的是()答案:C7、在离地面一定高度处,以相同的动能,向各个方向抛出多个质量相同的小球,这些小球到达地面时,有相同的()A.动能B.速度C.速率D.位移答案:AC8、甲、乙、丙三个物体具有相同的动能,甲的质量最大,丙的最小,要使它们在相同的距离内停止,若作用在物体上的合力为恒力,则合力()A.甲的最大B.丙的最大C.都一样大D.取决于它们的速度答案:C9、质量为m的物体静止在粗糙的水平地面上,若物体受到水平力F的作用从静止起通过位移s后获得的动能为E1,当物体受水平力2F作用,从静止通过相同位移s,它获得的动能为E2,则()A.E2=E1B.E2=2E1C.E2>2E l D.E1<E2<2E l答案:C10、如图,长为L的细线拴一个质量为m的小球悬挂于O位置且线恰被拉直.求放手后小球摆到O点正下方的过程中:(1)球的重力做的功;H hO(2)线的拉力做的功; (3)外力对小球做的总功. 答案:(1)W G =mgL (2)W F =0 (3)W 总=mgL11、一个人站在距地面高h = 15m 处,将一个质量为m = 100g 的石块以v 0 = 10m/s 的速度斜向上抛出。