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第五章机械能.ppt

1、 功和功率:1、功:功的计算公式:做功的两个不可缺少的因素:(1)力;(2)在力的方向上发生的位移;功是标量、是过程量。注意:当=时,W=0。例如:线吊小球做圆周运动时,线的拉力不做功;当 时,力对物体做负功,也说成物体克服这个力做了功(取正值)2、功率:定义:文字表述:_;公式表示:_;物理意义:_;国际单位:_;其他单位:1千瓦=1000瓦特。其他计算公式:平均功率_;瞬时功率_。额定功率是发动机正常工作时的最大功率;实际输出功率小于或等于额定功率。重力势能和弹性势能:1、重力势能:(1)重力做功的特点:重力对物体做的功只跟起点和终点的位置有关,而跟物体的运动的路径无关。(2)重力势能的定

2、义:文字表述:_;公式表示:_性质:重力势能是标量、状态量、相对量。当物体位于所选择的参考平面(零势面)的上方(下方)时,重力势能为正直(负值)。但重力势能的差值与参考平面的选择无关。重力势能属于物体和地球组成的系统。(3)重力势能与重力做功的联系:重力做的功等于物体的重力势能的减小,即WG=mgh1mgh2;如重力做负功,即mgh10时,EK2 EK1,动能增大;当W0时,EK2 EK1 动能减小;当W=0时 EK2=EK1 动能不变。注意:(1)功和能是两个不同的概念,但相互之间有密切的联系,这种联系体现于动能定理上,外力对物体做的总功等于物体动能的增量,一般来说,不是等于物体动能的本身。

3、(2)外力对物体所做的总功等于物体受到的所有外力的功(包括各段的运动过程)的代数和。(3)适用对象:适用于单个物体。机械能守恒定律:内容:_;条件:只有重力(或弹力)做功,其他力不做功。这里的弹力指研究弹性势能的物体(如弹簧)的弹力,不是指通常的拉力、推力。不能误认为“只受重力(弹力)作用”。表达式:E2=E1。注意:(1)研究对象是系统;(2)分清初、末状态。推导:应用等量转换法,根据动能定理 WG=EK2-EK1 推出 EK2+EP2=EK1+EP1重力做功与重力势能的关系 WG=EP1-EP2(即E1=E2)本章专题剖析本章专题剖析1、功的计算方法:(1)W=FScos,该方法主要适用于

4、求恒力的功;(2)W=Pt,该方法主要适用于求恒定功率时牵引力做功;(3)用动能定理求功,如果我们所研究的多个力中,只有一个力是变力,其余的都是恒力,而且这些恒力所做的功比较容易计算,研究对象本身的动能增量也比较容易计算时,用动能定理就可以求出这个变力所做的功;(4)利用功是能量转化的量度求,如果物体只受重力和弹力作用,或只有重力或弹力做功时,满足机械能守恒定律。如果求弹力这个变力做的功,可用机械能守恒定律来求解。【例题2】质量为4000kg的汽车,由静止开始以恒定的功率前进,它经秒的时间前进425m,这时候它达到最大速度15m/s。假设汽车在前进中所受阻力不变,求阻力为多大。分析:汽车在运动

5、过程中功率恒定,速度增加,所以牵引力不断减小,当减小到与阻力相等时速度达到最大值。汽车所受的阻力不变,牵引力是变力,牵引力所做的功不能用功的公式直接计算。由于汽车的功率恒定,汽车功率可用P=Fv求,速度最大时牵引力和阻力相等,故P=Fvm=fvm,所以汽车的牵引力做的功为W汽车=Pt=fvmt根据动能定理有:W汽车fs=mvm2/2,即fvmtfs=mvm2/2代入数值解得:f=6000N。2、机械能守恒定律的应用应用机械能守恒定律的基本思路:应用机械能守恒定律时,相互作用的物体间的力可以是变力,也可以是恒力,只要符合守恒条件,机械能就守恒。而且机械能守恒,只涉及物体系的初、末状态的物理量,而

6、不须分析中间过程的复杂变化,使处理问题得到简化。应用的基本思路如下;(1)选取研究对象-物体系或物体。(2)根据研究对象所经历的物理过程,进行受力,做功分析,判断机械能是否守恒。(3)恰当地选取参考平面,确定研究对象在过程的初、末态时的机械能。(4)根据机械能守恒定律列方程,进行求解。【例题3】在距离地面20m高处以15m/s的初速度水平抛出一小球,不计空气阻力,取g10m/s2,求小球落地速度大小。取地面为参考平面,抛出时小球具有的重力势能Ep1mgh,动能为落地时小球的重力势能为,动能为根据机械能守恒定律E2=E1,得Mgh+=落地时小球的速度大小为v=25m/s221mvytrwersmm423221

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