高一物理机械能和能源考点分析及公式汇编
一.本章考点
l功的简单计算;理解正功、负功的物理意义(动力做功为正功得到能量;阻力做功为负功消耗能量);总功的计算(两种思路:先分再总、先合再总)〔选择题、填空题、计算题〕(考试指数90%)
l动能定理的应用。(合外力所做的总功改变了物体的动能)〔选择题、填空题、计算题〕(考试指数100%)
l机械能守恒定律的应用。(条件:只有重力做功时,初末状态的机械能不变)〔选择题、填空题、计算题〕(考试指数100%)
l平均功率、瞬时功率;以及有关机动车(一定要将牵引力带入计算)功率的有关计算;汽车的最大速度问题。〔选择题、填空题、计算题〕(考试指数100%)
l验证动能定理、机械能守恒定律的实验。〔实验题〕(考试指数100%)
二.本章公式
1.功:W=Fscosq(适用于恒力的功的计算)
理解正功、零功、负功。
功是能量转化的量度。
重力的功------量度------重力势能的变化WG=mg△h=-△EP=EP1-EP2
合外力的功------量度-------动能的变化W合=W总=DEk=Ek2一Ek1
2.动能和势能:
动能:Ek=
重力势能:Ep=mgh(具有相对性,其大小与参考面的选择有关)
3.动能定理:外力对物体所做的总功等于物体动能的变化(增量)。
公式:W合=DEk=Ek2一Ek1=
4.机械能守恒定律:机械能=动能+重力势能+弹性势能
条件:系统只有内部的重力或弹力做功。
公式:mgh1+或者-DEp=DEk
5.能量转化与守恒定律:总的减少的能量=总的增加的能量
该定律适合自然界中的所有运动形式。
公式:或者DE减=DE增、或写成-DE1=DE2
6.功率:
P=(在t时间内力对物体做功的平均功率)
P=FVcos
对于机动车,F表示牵引力,不是合外力;
若V为即时速度时,P为即时功率;
若V为平均速度时,P为平均功率;
机动车行驶的最大速度Vmax=P0/f(P0表示额定功率)
高三物理《机械能》知识点总结
1.功
(1)功的定义:力和作用在力的方向上通过的位移的乘积。是描述力对空间积累效应的物理量,是过程量。
定义式:W=F·s·cosθ,其中F是力,s是力的作用点位移(对地),θ是力与位移间的夹角。
(2)功的大小的计算方法:
①恒力的功可根据W=F·S·cosθ进行计算,本公式只适用于恒力做功。②根据W=P·t,计算一段时间内平均做功。③利用动能定理计算力的功,特别是变力所做的功。④根据功是能量转化的量度反过来可求功。
(3)摩擦力、空气阻力做功的计算:功的大小等于力和路程的乘积。
发生相对运动的两物体的这一对相互摩擦力做的总功:W=fd(d是两物体间的相对路程),且W=Q(摩擦生热)
2.功率
(1)功率的概念:功率是表示力做功快慢的物理量,是标量。求功率时一定要分清是求哪个力的功率,还要分清是求平均功率还是瞬时功率。
(2)功率的计算①平均功率:P=W/t(定义式)表示时间t内的平均功率,不管是恒力做功,还是变力做功,都适用。②瞬时功率:P=F·v·cosαP和v分别表示t时刻的功率和速度,α为两者间的夹角。
(3)额定功率与实际功率:额定功率:发动机正常工作时的最大功率。实际功率:发动机实际输出的功率,它可以小于额定功率,但不能长时间超过额定功率。
(4)交通工具的启动问题通常说的机车的功率或发动机的功率实际是指其牵引力的功率。
①以恒定功率P启动:机车的运动过程是先作加速度减小的加速运动,后以最大速度vm=P/f作匀速直线运动。
②以恒定牵引力F启动:机车先作匀加速运动,当功率增大到额定功率时速度为v1=P/F,而后开始作加速度减小的加速运动,最后以最大速度vm=P/f作匀速直线运动。
3.动能:物体由于运动而具有的能量叫做动能。表达式:Ek=mv2/2
(1)动能是描述物体运动状态的物理量。
(2)动能和动量的区别和联系
①动能是标量,动量是矢量,动量改变,动能不一定改变;动能改变,动量一定改变。
②两者的物理意义不同:动能和功相联系,动能的变化用功来量度;动量和冲量相联系,动量的变化用冲量来量度。③两者之间的大小关系为EK=P2/2m
4.★★★★动能定理:外力对物体所做的总功等于物体动能的变化。
表达式:
(1)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。但它也适用于变力及物体作曲线运动的情况。(2)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。
(3)应用动能定理只考虑初、末状态,没有守恒条件的限制,也不受力的性质和物理过程的变化的影响。所以,凡涉及力和位移,而不涉及力的作用时间的动力学问题,都可以用动能定理分析和解答,而且一般都比用牛顿运动定律和机械能守恒定律简捷。
(4)当物体的运动是由几个物理过程所组成,又不需要研究过程的中间状态时,可以把这几个物理过程看作一个整体进行研究,从而避开每个运动过程的具体细节,具有过程简明、方法巧妙、运算量小等优点。
5.重力势能
(1)定义:地球上的物体具有跟它的高度有关的能量,叫做重力势能,
。
①重力势能是地球和物体组成的系统共有的,而不是物体单独具有的。②重力势能的大小和零势能面的选取有关。③重力势能是标量,但有+、-之分。
(2)重力做功的特点:重力做功只决定于初、末位置间的高度差,与物体的运动路径无关。WG=mgh。
(3)做功跟重力势能改变的关系:重力做功等于重力势能增量的负值。即
。
6.弹性势能:物体由于发生弹性形变而具有的能量。
★★★7.机械能守恒定律
(1)动能和势能(重力势能、弹性势能)统称为机械能,E=Ek+Ep。
(2)机械能守恒定律的内容:在只有重力(和弹簧弹力)做功的情形下,物体动能和重力势能(及弹性势能)发生相互转化,但机械能的总量保持不变。
(3)机械能守恒定律的表达式
(4)系统机械能守恒的三种表示方式:
①系统初态的总机械能E1等于末态的总机械能E2,即E1=E2
②系统减少的总重力势能ΔEP减等于系统增加的总动能ΔEK增,即ΔEP减=ΔEK增
③若系统只有A、B两物体,则A物体减少的机械能等于B物体增加的机械能,即ΔEA减=ΔEB增
[注意]解题时究竟选取哪一种表达形式,应根据题意灵活选取;需注意的是:选用①式时,必须规定零势能参考面,而选用②式和③式时,可以不规定零势能参考面,但必须分清能量的减少量和增加量。
(5)判断机械能是否守恒的方法
①用做功来判断:分析物体或物体受力情况(包括内力和外力),明确各力做功的情况,若对物体或系统只有重力或弹簧弹力做功,没有其他力做功或其他力做功的代数和为零,则机械能守恒。
②用能量转化来判定:若物体系中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化,则物体系统机械能守恒。
③对一些绳子突然绷紧,物体间非弹性碰撞等问题,除非题目特别说明,机械能必定不守恒,完全非弹性碰撞过程机械能也不守恒。
8.功能关系
(1)当只有重力(或弹簧弹力)做功时,物体的机械能守恒。
(2)重力对物体做的功等于物体重力势能的减少:WG=Ep1-Ep2。
(3)合外力对物体所做的功等于物体动能的变化:W合=Ek2-Ek1(动能定理)
(4)除了重力(或弹簧弹力)之外的力对物体所做的功等于物体机械能的变化:WF=E2-E1
9.能量和动量的综合运用
动量与能量的综合问题,是高中力学最重要的综合问题,也是难度较大的问题。分析这类问题时,应首先建立清晰的物理图景,抽象出物理模型,选择物理规律,建立方程进行求解。这一部分的主要模型是碰撞。而碰撞过程,一般都遵从动量守恒定律,但机械能不一定守恒,对弹性碰撞就守恒,非弹性碰撞就不守恒,总的能量是守恒的,对于碰撞过程的能量要分析物体间的转移和转换。从而建立碰撞过程的能量关系方程。根据动量守恒定律和能量关系分别建立方程,两者联立进行求解,是这一部分常用的解决物理问题的方法。
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高一物理《机械能守恒定律》知识点总结
3、判断一个力是否做功的几种方法
(1)根据力和位移的方向的夹角判断,此法常用于恒力功的判断,由于恒力功W=Flcosα,当α=90°,即力和作用点位移方向垂直时,力做的功为零.
(2)根据力和瞬时速度方向的夹角判断,此法常用于判断质点做曲线运动时变力的功.当力的方向和瞬时速度方向垂直时,作用点在力的方向上位移是零,力做的功为零.
(3)根据质点或系统能量是否变化,彼此是否有能量的转移或转化进行判断.若有能量的变化,或系统内各质点间彼此有能量的转移或转化,则必定有力做功.
4、各种力做功的特点
(1)重力做功的特点:只跟初末位置的高度差有关,而跟运动的路径无关.
(2)弹力做功的特点:对接触面间的弹力,由于弹力的方向与运动方向垂直,弹力对物体不做功;对弹簧的弹力做的功,高中阶段没有给出相关的公式,对它的求解要借助其他途径如动能定理、机械能守恒、功能关系等.
(3)摩擦力做功的特点:摩擦力做功跟物体运动的路径有关,它可以做负功,也可以做正功,做正功时起动力作用.如用传送带把货物由低处运送到高处,摩擦力就充当动力.摩擦力的大小不变、方向变化(摩擦力的方向始终和速度方向相反)时,摩擦力做功可以用摩擦力乘以路程来计算,即W=F·l.
(1)W总=F合lcosα,α是F合与位移l的夹角;
(2)W总=W1+W2+W3+为各个分力功的代数和;
(3)根据动能定理由物体动能变化量求解:W总=ΔEk.
5、变力做功的求解方法
(1)用动能定理或功能关系求解.
(2)将变力的功转化为恒力的功.
①当力的大小不变,而方向始终与运动方向相同或相反时,这类力的功等于力和路程的乘积,如滑动摩擦力、空气阻力做功等;
②当力的方向不变,大小随位移做线性变化时,可先求出力对位移的平均值=2F1+F2,再由W=lcosα计算,如弹簧弹力做功;
③作出变力F随位移变化的图象,图线与横轴所夹的°面积±即为变力所做的功;
④当变力的功率P一定时,可用W=Pt求功,如机车牵引力做的功.
二、功率
1.计算式
(1)P=tW,P为时间t内的平均功率.
(2)P=Fvcosα
5.额定功率:机械正常工作时输出的最大功率.一般在机械的铭牌上标明.
6.实际功率:机械实际工作时输出的功率.要小于等于额定功率.
方式
过程
恒定功率启动
恒定加速度启动
过程分析
设牵引力为F
阶段一:
v↑F=v(P↓a=m(F-F阻↓
阶段二:F=F阻a=0P=F·vm=F阻·vm
阶段一:
a=m(F-F阻不变F不变v↑P=F·v↑,直到P=P额=F·vm′
阶段二:
v↑F=v(P额↓a=m(F-F阻↓
阶段三:
F=F阻时a=0v达最大值vm=F阻(P额
运动规律
加速度逐渐减小的变加速直线运动(对应下图的OA段)以vm匀速直线运动(对应下图中的AB段)
以加速度a做匀加速直线运动(对应下图中的OA段)匀加速运动能维持的时间t0=a(vm′以vm匀速直线运动,对应下图中的BC段
vt图象
三、动能
1.定义:物体由于运动而具有的能.2.公式:Ek=21mv2.单位:焦耳(J),1J=1N·m=1kg·m2/s2.4.矢标性:动能是标量,只有正值.
四、动能定理
1.内容:所有外力对物体做的总功等于物体动能的变化量,这个结论叫做动能定理.
2.表达式:w=Ek2-Ek1变化的大小由外力的总功来度量.
4.适用条件:动能定理既适用于直线运动,也适用于曲线运动;既适用于恒力做功,也适用于变力做功.
5.动能定理中涉及的物理量有F、s、m、v、W、Ek等,在处理含有上述物理量的力学问题时,可以考虑使用动能定理.无需注意其中运动状态变化的细节
6.应用动能定理解题的一般思路
(1)确定研究对象和研究过程.注意,动能定理一般只应用于单个物体,如果是系统,那么系统内的物体间不能有相对运动.
(2)对研究对象进行受力分析.(研究对象以外的物体施于研究对象的力都要分析,含重力)
(3)写出该过程中合外力做的功,或分别写出各个力做的功(注意功的正负).如果研究过程中物体受力情况有变化,要分别写出该力在各个阶段做的功.
(4)写出物体的初、末动能.
(5)按照动能定理列式求解.
五、机械能
1.重力做功的特点:重力做功与路径无关,只与初、末位置的高度差h有关.重力做功的大小WG=mgh,若物体下降,则重力做正功;若物体升高,则重力做负功(或说物体克服重力做功).
2.重力势能
(1)概念:物体的重力势能等于物体的重力和高度的乘积.(2)表达式:Ep=mgh,
(3)重力势能是标量,且有正负.其正、负表示大小.物体在参考平面以下,其重力势能为负,在参考平面以上,其重力势能为正.
六、机械能守恒定律
1.内容:在只有重力(或弹簧的弹力)做功的情况下,动能和势能发生相互转化,但总量保持不变,这个结论叫做机械能守恒定律.
2.机械能守恒的条件:
(1)只有重力或系统内弹力做功.
(2)受其他外力但其他外力不做功或做功的代数和为零.
3.表达式:
(1)Ek+Ep=Ek′+Ep′,表示系统初状态机械能的总和与末状态机械能的总和相等.
(2)ΔEk=-ΔEp,表示系统(或物体)机械能守恒时,系统减少(或增加)的重力势能等于系统增加(或减少)的动能,在分析重力势能的增加量或减少量时,可不选参考平面.
(3)ΔEA增=ΔEB减,表示若系统由A、B两部分组成,则A部分物体机械能的增加量与B部分物体机械能的减少量相等.
4.判断机械能是否守恒方法:
(1).利用机械能的定义判断(直接判断):若物体在水平面上匀速运动,其动能、势能均不变,机械能不变.若一个物体沿斜面匀速下滑,其动能不变,重力势能减少,其机械能减少.
(2).用做功判断:若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功,虽受其他力,但其他力不做功,机械能守恒.
(3).用能量转化来判断:若物体系统中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化,则物体系统机械能守恒.
(4).对一些绳子突然绷紧、物体间非弹性碰撞等,除非题目特别说明,否则机械能必定不守恒.
七.功能关系
1.合外力对物体做功等于物体动能的改变.W合=Ek2-Ek1,即动能定理.
2.重力做功对应重力势能的改变.WG=-ΔEp=Ep1-Ep2
重力做多少正功,重力势能减少多少;重力做多少负功,重力势能增加多少.
3.弹簧弹力做功与弹性势能的改变相对应.WF=-ΔEp=Ep1-Ep2
弹力做多少正功,弹性势能减少多少;弹力做多少负功,弹性势能增加多少.
4.除重力弹力以外的力的功与物体机械能的增量相对应,即W=ΔE.
5.克服滑动摩擦力在相对路程上做的功等于摩擦产生的热量:Q=Wf=f·s相
四、能量转化和守恒定律
能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能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,能量的总量保持不变。
文章来源:http://m.jab88.com/j/3822.html
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