高中物理機(jī)械能知識(shí)梳理
高中物理機(jī)械能知識(shí)梳理
機(jī)械能相關(guān)知識(shí)對(duì)物理學(xué)的發(fā)展具有十分重要的作用,這些知識(shí)點(diǎn)也是歷來是高中物理力學(xué)的重要內(nèi)容。下面是學(xué)習(xí)啦小編給大家?guī)淼母咧形锢頇C(jī)械能知識(shí)梳理，希望對(duì)你有幫助。
高中物理機(jī)械能知識(shí)
1.功
(1)功的定義：力和作用在力的方向上通過的位移的乘積。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：
①恒力的功可根據(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)化的量度反過來可求功。
(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①平均功率：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。②瞬時(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，但不能長時(shí)間超過額定功率。
(4)交通工具的啟動(dòng)問題通常說的機(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)過程是先作加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，后以最大速度vm=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：Ek=mv2/2
(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。
?、趦烧叩奈锢硪饬x不同：動(dòng)能和功相聯(lián)系，動(dòng)能的變化用功來量度;動(dòng)量和沖量相聯(lián)系，動(dòng)量的變化用沖量來量度。③兩者之間的大小關(guān)系為EK=P2/2m
★★★★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)能定理無分量式。
(3)應(yīng)用動(dòng)能定理只考慮初、末狀態(tài)，沒有守恒條件的限制，也不受力的性質(zhì)和物理過程的變化的影響。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)械能守恒定律簡捷。
(4)當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)是由幾個(gè)物理過程所組成，又不需要研究過程的中間狀態(tài)時(shí)，可以把這幾個(gè)物理過程看作一個(gè)整體進(jìn)行研究，從而避開每個(gè)運(yùn)動(dòng)過程的具體細(xì)節(jié)，具有過程簡明、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)。③重力勢(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，E=Ek+Ep。
(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：
①系統(tǒng)初態(tài)的總機(jī)械能E1等于末態(tài)的總機(jī)械能E2，即E1=E2
?、谙到y(tǒng)減少的總重力勢(shì)能ΔEP減等于系統(tǒng)增加的總動(dòng)能ΔEK增，即ΔEP減=ΔEK增
?、廴粝到y(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ΔEA減=ΔEB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
?、儆米龉砼袛啵悍治鑫矬w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。
?、谟媚芰哭D(zhuǎn)化來判定：若物體系中只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化而無機(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題，除非題目特別說明，機(jī)械能必定不守恒，完全非彈性碰撞過程機(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：WG=Ep1-Ep2。
(3)合外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化：W合=Ek2-Ek1(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：WF=E2-E1
9.能量和動(dòng)量的綜合運(yùn)用
動(dòng)量與能量的綜合問題，是高中力學(xué)最重要的綜合問題，也是難度較大的問題。分析這類問題時(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題的方法。
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