内容正文:
3.机械能守恒定律 功能关系 动量
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功和功率(Ⅱ)
(1)功的两个不可缺少的因素:力和在力的方向上发生的位移。
①恒力做功的计算公式:W=Flcos α。
②当F为变力时,用动能定理W=ΔEk或功能关系求功。所求得的功是该过程中外力对物体(或系统)做的总功(或者说是合外力对物体做的功)。
③利用F-l图象与坐标轴所围的面积求功。
④利用W=Pt计算。
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注意 摩擦力、空气阻力做功取决于物体运动的路程,不是位移。①摩擦力做功的特点:a.摩擦力既可对物体做正功,也可对物体做负功。b.在相互间存在静摩擦力的系统内,一对静摩擦力做功之和为零,没有机械能转化为内能。c.在相互间存在滑动摩擦力的系统内,一对滑动摩擦力的净功为负值,在数值上等于滑动摩擦力与相对位移的乘积。
②作用力和反作用力做功的特点:
a.作用力和反作用力中可以一个做正功,另一个做负功或不做功。
b.作用力和反作用力可以都做正功或都做负功。
c.作用力和反作用力做功之和可以为零,也可以不为零。
(2)功率:描述做功快慢的物理量,是标量。
①功率定义式:P= 。所求功率是时间t内的平均功率。
②功率计算式:P=Fvcos α。其中α是力与速度间的夹角。
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动能和动能定理(Ⅱ)
说明:①研究对象是单一物体,有时也可以是系统。②W是外力功,包括自身重力。③合力功由W合=W1+W2+W3+…或W合=F合l来计算。④ΔEk是动能增量,ΔEk>0、ΔEk=0、ΔEk<0分别表示动能增加、不变和减少。
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重力做功与重力势能(Ⅱ)
(1)重力势能Ep=mgh,式中的h是物体相对零势能面的高度,它与零势能面的选择有关。
(2)重力做功将引起物体重力势能的变化,重力做多少正功,重力势能就减少多少;重力做多少负功,重力势能就增加多少,WG=-ΔEp。
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功能关系、机械能守恒定律及其应用(Ⅱ)
(1)做功的过程就是能量转化的过程,功是能量转化的量度,中学阶段常见的功能关系有:
①重力做功等于重力势能的变化(重力做正功,重力势能减少);②弹力做功等于弹性势能的变化(弹力做正功,弹性势能减少);③合外力做功等于动能的变化(动能定理);④重力或弹力以外的其他力做的功等于机械能的变化;⑤一对相互作用的滑动摩擦力做的总功,等于系统增加的内能(摩擦生热);⑥电场力做功等于电势能的变化(电场力做正功,电势能减少)。
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(2)机械能守恒定律:在只有系统内重力和弹簧弹力做功时,物体的动能与重力势能、弹性势能相互转化,机械能总量保持不变。机械能守恒定律有以下几种表达形式:
①可任选两个状态(一般选择过程的初、末状态),研究对象的机械能相等,即E1=E2,利用E1=E2建立方程需要选择零势能面。
②系统势能(包括重力势能和弹性势能)减少多少,动能就增加多少,反之亦然,即ΔEp=-ΔEk。
③系统内某一部分机械能减少多少,另一部分机械能就增加多少,即ΔE1=-ΔE2。
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动量、动量定理、动量守恒定律及其应用(Ⅱ)
(1)动量:运动物体的质量与速度的乘积,p=mv。动量是矢量,动量的方向与物体速度的方向相同。
(2)动量定理
①内容:物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化。
②表达式:F合t=mv'-mv
(3)动量守恒定律的表达式
①p'=p,其中p'、p分别表示系统的末动量和初动量。
②m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'
③Δp1=-Δp2,此式表明:当两个相互作用的物体组成的系统动量守恒时,系统内两个物体动量的变化必定大小相等,方向相反(或者说,一个物体动量的增加量等于另一个物体动量的减少量)。
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(4)动量守恒定律成立的条件
①系统不受外力或系统所受外力的矢量和为零。
②系统所受的外力的合力虽不为零,但系统外力比内力小得多,如碰撞问题中的摩擦力、爆炸过程中的重力等。外力比相互作用的内力小得多,可以忽略不计。
③系统所受外力的