高中物理機(jī)械能知識(shí)復(fù)習(xí)
高中物理機(jī)械能知識(shí)復(fù)習(xí)
機(jī)械能相關(guān)知識(shí)是高中物理課本中的重點(diǎn)，具體有哪些知識(shí)點(diǎn)需要我們復(fù)習(xí)呢?下面是學(xué)習(xí)啦小編給大家?guī)?lái)的高中物理機(jī)械能知識(shí)復(fù)習(xí)，希望對(duì)你有幫助。
高中物理機(jī)械能知識(shí)復(fù)習(xí)
1.功
(1)功的定義:力和作用在力的方向上通過(guò)的位移的乘積.是描述力對(duì)空間積累效應(yīng)的物理量，是過(guò)程量.
定義式:W=F·s·cosθ，其中F是力，s是力的作用點(diǎn)位移(對(duì)地)，θ是力與位移間的夾角.
(2)功的大小的計(jì)算方法:
?、俸懔Φ墓筛鶕?jù)W=F·S·cosθ進(jìn)行計(jì)算，本公式只適用于恒力做功.
②根據(jù)W=P·t，計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)平均做功.
③利用動(dòng)能定理計(jì)算力的功，特別是變力所做的功.
④根據(jù)功是能量轉(zhuǎn)化的量度反過(guò)來(lái)可求功.
(3)摩擦力、空氣阻力做功的計(jì)算:功的大小等于力和路程的乘積.
發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩物體的這一對(duì)相互摩擦力做的總功:W=fd(d是兩物體間的相對(duì)路程)，且W=Q(摩擦生熱)
2.功率
(1)功率的概念:功率是表示力做功快慢的物理量，是標(biāo)量.求功率時(shí)一定要分清是求哪個(gè)力的功率，還要分清是求平均功率還是瞬時(shí)功率.
(2)功率的計(jì)算
?、倨骄β?P=W/t(定義式) 表示時(shí)間t內(nèi)的平均功率，不管是恒力做功，還是變力做功，都適用.
?、谒矔r(shí)功率:P=F·v·cosα P和v分別表示t時(shí)刻的功率和速度，α為兩者間的夾角.
(3)額定功率與實(shí)際功率 ： 額定功率:發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的最大功率. 實(shí)際功率:發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際輸出的功率，它可以小于額定功率，但不能長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)額定功率.
(4)交通工具的啟動(dòng)問(wèn)題通常說(shuō)的機(jī)車的功率或發(fā)動(dòng)機(jī)的功率實(shí)際是指其牽引力的功率.
?、僖院愣üβ蔖啟動(dòng):機(jī)車的運(yùn)動(dòng)過(guò)程是先作加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，后以最大速度v m=P/f 作勻速直線運(yùn)動(dòng)， .
?、谝院愣恳啟動(dòng):機(jī)車先作勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)功率增大到額定功率時(shí)速度為v1=P/F，而后開(kāi)始作加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，最后以最大速度vm=P/f作勻速直線運(yùn)動(dòng)。
3.動(dòng)能:物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫做動(dòng)能.表達(dá)式:
(1)動(dòng)能是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量.
(2)動(dòng)能和動(dòng)量的區(qū)別和聯(lián)系
?、賱?dòng)能是標(biāo)量，動(dòng)量是矢量，動(dòng)量改變，動(dòng)能不一定改變;動(dòng)能改變，動(dòng)量一定改變.
②兩者的物理意義不同:動(dòng)能和功相聯(lián)系，動(dòng)能的變化用功來(lái)量度;動(dòng)量和沖量相聯(lián)系，動(dòng)量的變化用沖量來(lái)量度.
③兩者之間的大小關(guān)系為
4. ★★★★動(dòng)能定理:外力對(duì)物體所做的總功等于物體動(dòng)能的變化.表達(dá)式
(1)動(dòng)能定理的表達(dá)式是在物體受恒力作用且做直線運(yùn)動(dòng)的情況下得出的.但它也適用于變力及物體作曲線運(yùn)動(dòng)的情況.
(2)功和動(dòng)能都是標(biāo)量，不能利用矢量法則分解，故動(dòng)能定理無(wú)分量式.
(3)應(yīng)用動(dòng)能定理只考慮初、末狀態(tài)，沒(méi)有守恒條件的限制，也不受力的性質(zhì)和物理過(guò)程的變化的影響.所以，凡涉及力和位移，而不涉及力的作用時(shí)間的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，都可以用動(dòng)能定理分析和解答，而且一般都比用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和機(jī)械能守恒定律簡(jiǎn)捷.
(4)當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)是由幾個(gè)物理過(guò)程所組成，又不需要研究過(guò)程的中間狀態(tài)時(shí)，可以把這幾個(gè)物理過(guò)程看作一個(gè)整體進(jìn)行研究，從而避開(kāi)每個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的具體細(xì)節(jié)，具有過(guò)程簡(jiǎn)明、方法巧妙、運(yùn)算量小等優(yōu)點(diǎn).
5.重力勢(shì)能
(1)定義:地球上的物體具有跟它的高度有關(guān)的能量，叫做重力勢(shì)能，
?、僦亓?shì)能是地球和物體組成的系統(tǒng)共有的，而不是物體單獨(dú)具有的.
②重力勢(shì)能的大小和零勢(shì)能面的選取有關(guān).
?、壑亓?shì)能是標(biāo)量，但有“+”、“-”之分.
(2)重力做功的特點(diǎn):重力做功只決定于初、末位置間的高度差，與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān).WG =mgh.
(3)做功跟重力勢(shì)能改變的關(guān)系:重力做功等于重力勢(shì)能增量的負(fù)值.即
.
6.彈性勢(shì)能:物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量.
★★★ 7.機(jī)械能守恒定律
(1)動(dòng)能和勢(shì)能(重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能)統(tǒng)稱為機(jī)械能，
.
(2)機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容:在只有重力(和彈簧彈力)做功的情形下，物體動(dòng)能和重力勢(shì)能(及彈性勢(shì)能)發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變.
(3)機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式
(4)系統(tǒng)機(jī)械能守恒的三種表示方式:
?、傧到y(tǒng)初態(tài)的總機(jī)械能E 1 等于末態(tài)的總機(jī)械能E 2 ，即E1 =E2
②系統(tǒng)減少的總重力勢(shì)能ΔE P減 等于系統(tǒng)增加的總動(dòng)能ΔE K增 ，即ΔE P減 =ΔE K增 ③若系統(tǒng)只有A、B兩物體，則A物體減少的機(jī)械能等于B物體增加的機(jī)械能，即ΔE A減 =ΔE B增
[注意]解題時(shí)究竟選取哪一種表達(dá)形式，應(yīng)根據(jù)題意靈活選取;需注意的是:選用①式時(shí)，必須規(guī)定零勢(shì)能參考面，而選用②式和③式時(shí)，可以不規(guī)定零勢(shì)能參考面，但必須分清能量的減少量和增加量.
(5)判斷機(jī)械能是否守恒的方法
①用做功來(lái)判斷:分析物體或物體受力情況(包括內(nèi)力和外力)，明確各力做功的情況，若對(duì)物體或系統(tǒng)只有重力或彈簧彈力做功，沒(méi)有其他力做功或其他力做功的代數(shù)和為零，則機(jī)械能守恒.
②用能量轉(zhuǎn)化來(lái)判定:若物體系中只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化而無(wú)機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化，則物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒.
?、蹖?duì)一些繩子突然繃緊，物體間非彈性碰撞等問(wèn)題，除非題目特別說(shuō)明，機(jī)械能必定不守恒，完全非彈性碰撞過(guò)程機(jī)械能也不守恒.
8.功能關(guān)系
(1)當(dāng)只有重力(或彈簧彈力)做功時(shí)，物體的機(jī)械能守恒.
(2)重力對(duì)物體做的功等于物體重力勢(shì)能的減少:W G =E p1 -E p2 .
(3)合外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化:W 合 =E k2 -E k1 (動(dòng)能定理)
(4)除了重力(或彈簧彈力)之外的力對(duì)物體所做的功等于物體機(jī)械能的變化:W F =E 2 -E 1
9.能量和動(dòng)量的綜合運(yùn)用
動(dòng)量與能量的綜合問(wèn)題，是高中力學(xué)最重要的綜合問(wèn)題，也是難度較大的問(wèn)題.分析這類問(wèn)題時(shí)，應(yīng)首先建立清晰的物理圖景，抽象出物理模型，選擇物理規(guī)律，建立方程進(jìn)行求解.這一部分的主要模型是碰撞.而碰撞過(guò)程，一般都遵從動(dòng)量守恒定律，但機(jī)械能不一定守恒，對(duì)彈性碰撞就守恒，非彈性碰撞就不守恒，總的能量是守恒的，對(duì)于碰撞過(guò)程的能量要分析物體間的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)換.從而建立碰撞過(guò)程的能量關(guān)系方程.根據(jù)動(dòng)量守恒定律和能量關(guān)系分別建立方程，兩者聯(lián)立進(jìn)行求解，是這一部分常用的解決物理問(wèn)題的方法.
高中物理機(jī)械能守恒局限性
對(duì)于“機(jī)械能的總量保持不變”，我做一個(gè)補(bǔ)充解釋。課本中對(duì)于重力勢(shì)能有一個(gè)默認(rèn)定義，就是以地面作為零勢(shì)能面。但這個(gè)參照面可以任意更改。比如，考慮把一個(gè)鐵球丟進(jìn)井里，也是機(jī)械能守恒，你可以取井底作為零勢(shì)能參照面，你也可以取海拔20米處作為零勢(shì)能參照面。從理論上講都允許。只有先確定參照面，你才能計(jì)算機(jī)械能總量到底是多少。選擇不同的參照面，機(jī)械能的總量就不同，理論上存在無(wú)數(shù)種可能。
機(jī)械能守恒是能量守恒的一種。即便是能量守恒，也沒(méi)辦法講能量的總量。熱能、光能、核能、勢(shì)能、動(dòng)能、質(zhì)量能等等，能量的總量根本無(wú)法計(jì)算。能量守恒定律，為什么叫定律不叫定理呢?由實(shí)驗(yàn)證明得來(lái)的叫定律，由數(shù)學(xué)推導(dǎo)出來(lái)的叫定理。實(shí)驗(yàn)并不是要測(cè)量總能量是多少，也無(wú)法測(cè)量。實(shí)驗(yàn)測(cè)量的是能量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中的損失。得出的結(jié)論是：不同的能量之間可以相互轉(zhuǎn)換，而且是等值轉(zhuǎn)換。這樣的能量守恒定律才是我們可以利用的結(jié)論。你回想一下，你是不是這樣做實(shí)驗(yàn)的?
既然能量是等值轉(zhuǎn)換，所以科學(xué)家就以此推斷，總能量不會(huì)改變，是守恒的。但是對(duì)宇宙間的物質(zhì)和能量，目前尚有諸多疑問(wèn)。實(shí)際上，經(jīng)典的能量守恒定律曾經(jīng)被打擊過(guò)一次，就是愛(ài)恩斯坦的 E=mc²。后來(lái)進(jìn)行了修正，叫質(zhì)能守恒定律。出于習(xí)慣，仍然叫能量守恒定律，把質(zhì)量當(dāng)成能量的固化形式。
我認(rèn)為，機(jī)械能守恒定律適用于彈簧系統(tǒng)和簡(jiǎn)單的重力系統(tǒng)。假如題目比較復(fù)雜，你就要當(dāng)心一點(diǎn)，因?yàn)槟憧赡茉诓恢挥X(jué)中采用了不同的參照面，那你就掉進(jìn)了陷阱。有時(shí)候采用能量等值轉(zhuǎn)換來(lái)解題更為便妥和靠譜。比如，物體重力勢(shì)能的改變等于重力做的功，或者等于外力克服重力做的功。
高中物理機(jī)械能守恒定律與動(dòng)能定理的區(qū)別
機(jī)械能守恒定律反映的是物體初、末狀態(tài)的機(jī)械能間關(guān)系，且守恒是有條件的，而動(dòng)能定理揭示的是物體動(dòng)能的變化跟引起這種變化的合外力的功間關(guān)系，既關(guān)心初末狀態(tài)的動(dòng)能，也必須認(rèn)真分析對(duì)應(yīng)這兩個(gè)狀態(tài)間經(jīng)歷的過(guò)程中做功情況.
規(guī)律方法
1、單個(gè)物體在變速運(yùn)動(dòng)中的機(jī)械能守恒問(wèn)題
2、系統(tǒng)機(jī)械能守恒問(wèn)題
點(diǎn)評(píng)
(1)對(duì)繩索、鏈條這類的物體，由于在考查過(guò)程中常發(fā)生形變，其重心位置對(duì)物體來(lái)說(shuō)，不是固定不變的，能否確定其重心的位里則是解決這類問(wèn)題的關(guān)鍵，順便指出的是均勻質(zhì)量分布的規(guī)則物體常以重心的位置來(lái)確定物體的重力勢(shì)能.此題初態(tài)的重心位置不在滑輪的頂點(diǎn)，由于滑輪很小，可視作對(duì)折來(lái)求重心，也可分段考慮求出各部分的重力勢(shì)能后求出代數(shù)和作為總的重力勢(shì)能.至于零勢(shì)能參考面可任意選取，但以系統(tǒng)初末態(tài)重力勢(shì)能便于表示為宜.
(2)此題也可以用等效法求解，鐵鏈脫離滑輪時(shí)重力勢(shì)能減少，等效為一半鐵鏈至另一半下端時(shí)重力勢(shì)能的減少，然后利用ΔEP=-ΔEK求解，留給同學(xué)們思考.
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3.高中物理必修二機(jī)械能及其守恒定律知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)