成都七中16届高一理科物理机械能和能源单元复习

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1 高一下期末机械能和能源单元复习 基础知识回顾 一、功 1.功的概念 (1)定义:___________________________________________________,就说这个力做了功. (2)做功的两个必要条件:a、____; b、_________________________. (3)功的单位:______. (4)功是标量,只有大小,没有方向. (5)功是过程量,即做功必定对应一个过程(位移)应明确是哪个力在哪个过程中对哪个物体做功. 2、功的计算 (1)功的一般计算公式: ___________ (2)条件:适用于恒力所做的功 3、正负功的意义 (1)根据功的计算公式W=Flcosθ可得到以下几种情况: ①当θ=90o时,cosθ=0,则W=0即力对物体________ ②当00≤θ<90o时, cosθ>0,则W>0,即力对物体做______ ③当90o(2)功的正负既不表示方向,也不表示大小,它表示:正功是动力对物体做功,负功是阻力对物体做功. 4、作用力与反作用力的功 作用力与反作用力同时存在,作用力做功时,反作用力可能做功,也可能不做功,可能做正功也可能做负功; 5、总功的求法 (1)先求外力的合力F合,再应用功的公式求出总功:W=F合lcosα (2)先分别求出各外力对物体所做的功W1、W2、W3……,总功即这些功的代数和:

W=W1+W2+W3+……

二、功率 1.功率的概念 (1)___________________________比值叫做功率. (2)物理意义:描述做功的快慢. (3)单位:在国际单位制中,功率的单位是_______,符号_____ 2.功率的计算

(1)功率的计算公式tPW (2)平均功率与瞬时功率 公式:_________________________________________ 其区别在于:平均功率粗略描述做功的快慢;瞬时功率精确描述做功快慢. 3.机械的额定功率与实际功率 三、动能定理 1、动能的概念 :______________________________,公式:_______________ (1)动能是标量,与速度的方向无关. (2)动能是状态量,也是相对量,应为公式中的v为瞬时速度,且与参照系的选择有关. 2、动能定理 内容及表达式_________________________________________________ 2

3、求功的三种方法 (1)根据功的公式W = Fscosα(只能求恒力的功). (2)根据功率求功W=Pt (P应是恒定功率或平均功率).

(3)根据动能定理求功:21222121mvmvW (W为合外力总功). 四、势能 1、重力势能 (1)定义: __________________________________________________ (2)公式:___________ (3)说明: ①重力势能是标量. ②重力势能是相对的,是相对零势面而言的,只有选定零势面以后,才能具体确定重力势能的量值,故EP=mgh中的h是物体相对零势面的距离.一般我们取地面为零势面. ③重力势能可正,可负,可为零.若物体在零势面上方,重力势能为正;物体在零势面下方,重力势能为负;物体处在零势面上,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. ⑤重力势能是相对的,但重力势能的变化却是绝对的,即与零势能面的选择无关. 2、重力做功 (1)公式:WG=mgh h为初、末位置间的高度差. (2)特点:重力做功与路径无关,只与初、末位置有关(即由初末位置间的高度差决定). 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______;重力做负功,重力势能_____。重力所做的功等于重力势能变化量的负值,即: WG=-△EP=-(EP2-EP1)=-(mgh2-mgh1)=EP1-EP2 4、弹性势能 (1)定义:______________________________________________称为弹性势能. (2)说明: ①弹性势能是标量. ②劲度系数越大,形变越大,弹性势能越大(可多记公式:EP=Kx2/2). ③弹力所做的功与弹性势能的改变的关系跟重力做功与重力势能的改变的关系相同,即弹力所做的功也等于弹性势能改变量的负值. 五、机械能守恒定律 1.机械能 (1)定义:机械能是物体动能、重力势能、弹性势能的统称,也可以说成物体动能和势能之总和. (2)说明 ①机械能是标量,单位为焦耳(J). ②机械能中的势能只包括重力势能和弹性势能,不包括其他各种势能. 2.机械能守恒定律 (1)条件:____________________________________________________________ (2)内容:在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与重力势能可以相互转化,而总的机械能保持不变. (2)表达式:_____________________________________ 3.应用机械能守恒定律解题的思路与方法 3

(1)选择研究对象——物体或物体系 (2)对研究对象所经历的过程,进行受力分析,做功情况分析,判断机械能是否守恒 (3)选择初、末状态及参考平面,确定研究对象在初、末状态的机械能 (4)根据机械能守恒定律列方程或方程组 (5)求解、检查、作答 5.几种常见的功和能量转化的关系 (1)合外力对物体所做的功等于物体_________的变化:W合=EK2-EK1 此即动能定理. (2)只有重力(或弹力)做功时,物体的机械能守恒:E1=E2 (3)重力做功(或弹力做功)与重力势能的变化(或弹性势能的变化)的关系: WG=-△EP=EP1-EP2

(4)重力和弹簧弹力之外的其它外力对物体所做的功WF,等于物体机械能的变化,即

WF=△E=E2-E1

WF>0,机械能增加.

WF<0,机械能减少. 6.功和能的区别和联系 (1)相同点:功和能都是标量,单位均为焦耳. (2)不同点:功是过程量,能是状态量. (3)关系:①能的形式多种多样,如机械能、分子势能、电能、光能、内能、风能、原子能. ②各种形式的能可以相互转化. ③做功的过程就是能量由一种形式转化为另一种形式的过程. ④在量值关系上,做了多少功,就有多少能量发生了转化. 综上所述,功是能量转化的量度.做功的过程就是能量转化的过程,能量的转化是通过做功来实现的,力做功与能量的转化有对应关系,因此我们利用功和能的关系分析问题时,一定要搞清楚有哪些力做功,分别伴随着哪几种形式的能之间的转化,什么形式的能增加了,什么形式的能减少了. 7 .能量守恒定律 (1)内容:能量既不会_______,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________保持不变. (2)导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是:确认了永动机的不可能性和发现了各种自然现象之间的相互关系与转化. (3)建立能量转化与守恒定律工作最有成效的三位科学家是:迈尔、焦耳、亥姆霍兹. 知识框架: 4

θ 图5-1-1 θ N FN

G

典型题型: 一、判断力是否做功及其正负的方法: 1.看力F与l夹角α——常用于恒力做功的情形. 2.看力F与v方向夹角α——常用于曲线运动情形. 若α为锐角做正功,若α为直角则不做功,若α为钝角则做负功. 【例1】如图5-1-1所示,小物体位于光滑的斜面上,斜面位于光滑的水平地面上,从地面上看,在小物体沿斜面下滑的过程中,斜面对小物体的作用力( ) A.垂直于接触面,做功为零 B.垂直于接触面,做功不为零 C.不垂直于接触面,做功为零 D.不垂直于接触面,做功不为零 二、求变力的功: 1.化变力为恒力: (1)分段计算功,然后用求和的方法求变力所做的功. (2)用转换研究对象的方法求变力所做的功. 2. 若F是位移l的线性函数时,先求平均值122FFF,由coslFW求其功.

3. 作出变力变化的F-l图象,图象与位移轴所围的“面积”即为变力做的功. 【例2】以一定的速度竖直向上抛出一小球,小球上升的最大速度为h,空气的阻力大小恒为F,则从抛出至落回出发点的过程中,空气阻力对小球做的功为( ) A.0 B.-Fh C.-2Fh D.-4Fh 三、分析摩擦力做功: 不论是静摩擦力,还是滑动摩擦力既可以对物体做正功,也可以对物体做负功,还可能不对物体做功. 【例3】物块从光滑曲面上的P点自由滑下,通过粗糙的静止水平传送带以后落到地面上的Q点,若传送带的皮带轮沿逆时针方向转动起来,使传送带随之运动,如图5-1-4所示,再把物块放到P点自由滑下则( ) A.物块将仍落在Q点 B.物块将会落在Q点的左边 C.物块将会落在Q点的右边 D.物块有可能落不到地面上 四、机车的启动问题 【例4】质量是2000kg、额定功率为80kW的汽车,在平直公路上行驶中的最大速度为20m/s.若汽车从静止开始做匀加速直线运动,加速度大小为2m/s2,运动中的阻力不变.求:①汽车所受阻力的大小.②3s末汽车的瞬时功率.③汽车做匀加速运动的时间。④汽车在匀加速运动中牵引力所做的功.

【例5】卡车在平直公路上从静止开始加速行驶,经时间t前进距离s,速度达到最大值vm。设此过程中发动机功率恒为P,卡车所受阻力为f,则这段时间内,发动机所做的功为( ) A.Pt B.fs C.Pt-fs D.fvmt 五、动能定理的应用 【例6】总质量为M的列车,沿平直轨道匀速前进.末节车厢质量为m,在行驶中途脱钩,

图5-1-4