高中物理第7章機械能守恒定律優(yōu)化總結課件（人教版必修2）

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歡迎進入物理課堂 本章優(yōu)化總結 專題歸納整合 章末綜合檢測 本章優(yōu)化總結 知識網(wǎng)絡構建 知識網(wǎng)絡構建 專題歸納整合 功的計算在中學物理中占有十分重要的地位 功的計算公式W Flcos 只能用于恒力做功的情況 不適用于變力做功的計算 在實際問題中 我們往往要求計算出變力的功 下面介紹幾種求變力做功的常用方法 2 用微元法求變力的功在力沿圓周做功的情況下 力F的方向始終與速度方向相同 若將圓周分成許多極短的小圓弧 每段圓弧都可看成一段極短的直線 這些短直線與速度的方向相同 力F對質(zhì)點所做的功等于它在每一小段上做功的代數(shù)和 這樣 變力做功的問題就能轉化為恒力做功的問題了 3 用圖象法求變力的功在F l圖象中 圖線與兩坐標軸所圍的 面積 的代數(shù)和表示力F做的功 面積 有正有負 在l軸上方的 面積 為正 在l軸下方的 面積 為負 4 用等效法求變力的功若某一變力做功等效于某一恒力做功 則就可以應用公式W Flcos 來求 在此類問題中 一般要用到能量轉化與守恒的方法 判斷出做功與能量轉化的關系 5 用動能定理求變力的功動能定理是求解變力做功的常用方法 在研究某一物體受到力的持續(xù)作用而發(fā)生狀態(tài)改變時 如涉及位移和速度而不涉及時間時 應首先考慮應用動能定理 6 利用W Pt計算此種方法多用于功率恒定的情況 如圖7 1所示 一輛汽車通過一根繩PQ跨過定滑輪提升井中質(zhì)量為m的物體 繩的P端拴在車后的掛鉤上 Q端拴在物體上 設繩的總長不變 繩的質(zhì)量 定滑輪的質(zhì)量和尺寸 滑輪上的摩擦力圖7 1 都忽略不計 開始時 車在A處 左右兩側繩都已繃緊并且是豎直的 左側繩長為H 提升時車加速向左運動 沿水平方向從A經(jīng)過B駛向C 設A到B的距離也為H 車過B點時的速度為v0 求車由A運動到B的過程中 繩Q端的拉力對物體所做的功 精講精析 車向左加速 物體向上加速 繩子拉力是變力 不能直接用定義式求繩子拉力做的功 只能應用動能定理 應用動能定理 一般比應用牛頓第二定律結合運動學公式解題要簡單 在分析過程的基礎上不用研究物體的運動過程中細節(jié)的變化 只需考慮整個過程的做功量及過程的始末動能 4 動能定理的研究對象可以是單一物體 也可以是能夠看作單一物體的系統(tǒng) 動能定理適用于直線運動 也適用于曲線運動 因此 比牛頓第二定律的適用范圍更廣泛 5 應用動能定理可以把物體經(jīng)歷的物理過程分為幾段處理 也可以把全過程看作整體階段來處理 在應用動能定理解題時 要注意以下幾個問題 1 正確分析物體受力 要考慮物體所受的所有外力 包括重力 2 要弄清各個外力做功的情況 計算時應把各已知功的正負號代入動能定理的表達式 3 在計算功時 要注意有些力不是全過程都做功的 必須根據(jù)不同情況分別對待 求出總功 4 動能定理的計算式為標量式 v必須是相對同一參考系的速度 5 動能是狀態(tài)量 具有瞬時性 用平均速度計算動能是無意義的 質(zhì)量為5 103kg的汽車在t 0時刻速度v0 10m s 隨后以P 6 104W的額定功率沿平直公路繼續(xù)前進 經(jīng)72s達到最大速度 設汽車受恒定阻力 其大小為2 5 103N 求 1 汽車的最大速度vm 2 汽車在72s內(nèi)經(jīng)過的路程s 答案 1 24m s 2 1252m 1 判斷機械能守恒的方法一般有兩種 1 對某一物體 若只有重力 或系統(tǒng)內(nèi)的彈力 做功 其他力不做功 或其他力做功的代數(shù)和為零 則該物體的機械能守恒 2 對某一系統(tǒng) 物體間只有動能和重力勢能及彈性勢能相互轉化 系統(tǒng)跟外界沒有發(fā)生機械能的傳遞 機械能也沒有轉變成其他形式的能 如沒有內(nèi)能產(chǎn)生 則系統(tǒng)的機械能守恒 2 應用機械能守恒定律解題的一般步驟 1 明確研究對象 選取研究過程 2 對物體進行受力分析 分析各力做功情況 判斷機械能是否守恒 3 選取參考平面 確定物體在始末狀態(tài)的機械能 4 根據(jù)機械能守恒定律列方程求解 選取不同的參考平面應以解題方便為原則 如圖7 2所示 一輕桿可繞O點的水平軸無摩擦地轉動 桿兩端各固定一個小球 球心到O軸的距離分別為r1和r2 球的質(zhì)量分別為m1和m2 且m1 m2 r1 r2 將桿由水平位置從靜止開始釋放 不考慮空氣阻力 求小球m1擺到最低點時的速度是多少 圖7 2 1 能量是物體對外做功的本領能量的具體值往往無多大意義 我們關心的大多是能量的變化量 能量的變化必須通過做功才能實現(xiàn) 某種力做功往往與某一具體的能量變化相聯(lián)系 即所謂功能關系 2 功是能量轉化的量度 1 合外力對物體所做的功等于物體動能的改變 W合 Ek2 Ek1 即動能定理 2 重力做功對應重力勢能的改變 WG Ep Ep1 Ep2 重力做正功 重力勢能減少 重力做負功 重力勢能增加 3 彈簧彈力做功與彈性勢能的改變相對應 WF Ep Ep1 Ep2 彈力做正功 彈性勢能減少 彈力做負功 彈性勢能增加 4 除重力 或系統(tǒng)內(nèi)的彈力 以外的其他力做的功與物體機械能的增量相對應 即W E 5 一對相互作用的滑動摩擦力做功的代數(shù)和等于系統(tǒng)內(nèi)能的增量 即Ff s相對 Q 3 用功能關系解決的兩類問題 1 已知功求能量的轉化或能量的數(shù)值 2 已知能量轉化數(shù)值求某個力做功 2011年寧德高一檢測 電動機帶動水平傳送帶以速度v勻速轉動 一質(zhì)量為m的小木塊由靜止輕放在傳送帶上 若小木塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為 如圖7 3所示 當小木塊與傳送帶相對靜止時 求 圖7 3 1 小木塊的位移 2 傳送帶轉過的路程 3 小木塊獲得的動能 4 摩擦過程產(chǎn)生的熱量 5 電動機帶動傳送帶勻速轉動輸出的總能量 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全