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1、文檔供參考,可復(fù)制、編制,期待您的好評(píng)與關(guān)注! 高一物理難點(diǎn):機(jī)械能守恒定律的使用(文/王尚)高考物理試題中常見(jiàn)對(duì)機(jī)械能問(wèn)題的考察,一般來(lái)說(shuō)題目會(huì)設(shè)計(jì)機(jī)械能守恒與不守恒兩種情況。對(duì)于機(jī)械能不守恒類問(wèn)題,我們一般運(yùn)用動(dòng)能定理、能量守恒定律、功能關(guān)系等分析求解;對(duì)于機(jī)械能守恒類問(wèn)題一般運(yùn)用機(jī)械能守恒定律來(lái)求解,使用該定律要首先判斷是否滿足其使用的前提條件。機(jī)械能守恒定律的概念及守恒條件機(jī)械能包括動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能。重力勢(shì)能是物體與地球共有的,機(jī)械能是運(yùn)動(dòng)物體、彈簧(或發(fā)生彈性形變的其它物體)和地球組成的系統(tǒng)共有的。重力做功與路徑無(wú)關(guān),重力的功等于重力勢(shì)能的減少量。對(duì)于涉及機(jī)械能的物理問(wèn)題,應(yīng)
2、首先選擇有相互作用的物體系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程為研究對(duì)象,然后分析在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互作用力。運(yùn)用機(jī)械能守恒定律列式時(shí),若按機(jī)械能總量相等列式,需要選取重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能參考位置;若按減少量等于增量列式,不需要選取勢(shì)能的參考位置。在研究的過(guò)程中,系統(tǒng)內(nèi)的相互作用力中,如果只有重力、彈簧彈力做功,是機(jī)械能守恒的條件。因此,使用機(jī)械能守恒定律的前提條件是:若系統(tǒng)內(nèi)只有重力、彈力作用,或雖有非重力、非彈力作用,但這些力不做功,則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,否則機(jī)械能不守恒。機(jī)械能不守恒應(yīng)選擇動(dòng)能定理或功能關(guān)系對(duì)于涉及機(jī)械能的物理過(guò)程,若系統(tǒng)內(nèi)物體間有非重力、非彈力做功,比如摩擦力、電場(chǎng)力、安培力等力做功,
3、或系統(tǒng)外物體的力對(duì)系統(tǒng)內(nèi)物體做功,則系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒。對(duì)此問(wèn)題,一般運(yùn)用動(dòng)能定理或功能關(guān)系分析求解。當(dāng)大家通過(guò)認(rèn)真審題發(fā)現(xiàn)該物理wuli.in題中系統(tǒng)內(nèi)是否有非重力、非彈力作用或他們是否做功,不能明確判定時(shí)也可運(yùn)用動(dòng)能定理分析求解。多過(guò)程問(wèn)題中,若不涉及中間狀態(tài)量的分析求解,可將整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程視為整體運(yùn)用動(dòng)能定理。合力的功等于研究對(duì)象動(dòng)能的增量;還需注意的一點(diǎn)是:克服某力做的功與某力的功等值反號(hào)。結(jié)合牛頓動(dòng)力學(xué)求解對(duì)于涉及力與運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題,若機(jī)械能守恒,且不涉及時(shí)間、加速度、力,可直接運(yùn)用機(jī)械能守恒定律分析求解,若涉及時(shí)間、加速度、力,筆者建議借助牛頓第二定律、勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律等方程來(lái)求解。對(duì)
4、于系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程,可運(yùn)用機(jī)械能守恒定律或動(dòng)能定理;對(duì)于某個(gè)狀態(tài),(文/王尚)功能關(guān)系與機(jī)械能守恒是讓很多同學(xué)頭疼的概念。下面筆者將這兩者做一個(gè)深入的解析,如下:1.功能關(guān)系的概念高中物理課本中,有這樣一句不起眼的話:做功的過(guò)程是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程,功是能的轉(zhuǎn)化的量度。這就是功能關(guān)系的表述。需要強(qiáng)調(diào)的是:功是一種過(guò)程量,它和一段位移(一段時(shí)間)相對(duì)應(yīng);而能是一種狀態(tài)量,它個(gè)一個(gè)時(shí)刻(或者狀態(tài))相對(duì)應(yīng)。兩者的單位是相同的(都是J),但不能說(shuō)功就是能,也不能說(shuō)功變成了能。能量轉(zhuǎn)化和守恒定律是自然界最基本的定律之一。在不同形式的能量發(fā)生相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程中,功扮演著重要的角色。或者說(shuō),能量是一個(gè)”點(diǎn)”,而功是
5、從一個(gè)點(diǎn)到另一個(gè)點(diǎn)之間的”線”。在不同形式的能量發(fā)生相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程中,功扮演著重要的角色,但不能說(shuō)功就是能,也不能說(shuō)”功變成了能”。功能關(guān)系并沒(méi)有一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆匠虂?lái)描述,針對(duì)不同的做功和能量轉(zhuǎn)化,對(duì)應(yīng)不同的方程。一個(gè)力做功,總是要引起能量的改變的,到底變?yōu)槭裁茨芰?,這就是功能關(guān)系。王尚老師來(lái)舉個(gè)例子來(lái)幫助同學(xué)們理解。比如,某個(gè)力推著小車在粗糙的平面上加速,這個(gè)力所做的功,一部分轉(zhuǎn)化為了小車的動(dòng)能,而另一部分,就是摩擦生熱。如果寫(xiě)一個(gè)方程的話,那么就是W=Ek+Q;2.機(jī)械能守恒定律概念:在只有重力或彈力做功的物理系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)能與勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化,總的機(jī)械能能夠保持不變。機(jī)械能不是一種能量,而是三種
6、能量之和,機(jī)械能=動(dòng)能+彈性勢(shì)能+重力勢(shì)能。重力勢(shì)能可正可負(fù),其具體數(shù)值與零勢(shì)能面的選擇有關(guān)。機(jī)械能守恒定律的兩種表述(1)在只有重力、彈力做功的情形下,物體的動(dòng)能和勢(shì)能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,但機(jī)械能的總量保持不變。(2)如果沒(méi)有摩擦和介質(zhì)阻力,物體只發(fā)生動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化時(shí),機(jī)械能的總量保持不變。機(jī)械能守恒定律的表達(dá)形式定義式:Ek+E重+E彈=恒定量;或者寫(xiě)成Ep+Ek=Ep+Ek(其中Ep包括重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能wuli.in)機(jī)械能守恒定律我們還可以這樣表述。Ep+Ek=0;E1+E2=0;E增=E減;用定義法表述時(shí),需要規(guī)定重力勢(shì)能的參考平面。用第二種表述的時(shí)候,由于考慮的變化量,所以不必規(guī)
7、定重力勢(shì)能的參考平面(重力勢(shì)能的改變量與參考平面的選取沒(méi)有關(guān)系),在解題中王尚推薦同學(xué)們優(yōu)先考慮使用第二種方法。小結(jié):機(jī)械能守恒是有前提的,即只有重力和彈力做功的過(guò)程。我們研究的是在滿足前提條件下,這樣的過(guò)程中動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化,即能量之間的轉(zhuǎn)化。功能關(guān)系并沒(méi)有前提條件。功能關(guān)系研究的是某個(gè)力所做的功,引起的(好幾種)能量變化。(物理網(wǎng)博客)物理難點(diǎn):力的封閉三角形法則使用須知(文/王尚)在應(yīng)用力的封閉三角形法則求解物理題時(shí),同學(xué)們應(yīng)該注意以下幾個(gè)問(wèn)題:(1)用三角形法則求解受力分析題,一定要注意其前提條件,那就是物體必須受力平衡,而且物體必須僅受到三個(gè)力的作用。(2)有時(shí)候受
8、到四個(gè)力(或更多的力),也是可以用三角形法則來(lái)解題的,使用的技巧就是其中的兩個(gè)力可以合成一個(gè)力,這樣四個(gè)力的問(wèn)題可以簡(jiǎn)化為三個(gè)力,也可以借助于三角形法則來(lái)求解。對(duì)比來(lái)看,四力平衡三角形法則應(yīng)用真的很難,主要是遇到這一類的問(wèn)題不好想出來(lái)是要用三角形法則求解了。(3)三角形法則在應(yīng)用的時(shí)候,主要是來(lái)分析物體的某個(gè)力的大小變化、兩個(gè)力方向夾角變化、求某個(gè)力的極值的問(wèn)題,遇到類似的受力分析物理wuli.in問(wèn)題,同學(xué)們要有意識(shí)地優(yōu)先選擇力的封閉三角形法則。(4)用三角形法則解題,要首先畫(huà)出已知條件多的力,比如重力,大小和方向都已知,再畫(huà)條件少的力(比如拉力),還有,一定要首尾順次連接起來(lái)(根據(jù)其定義)
9、。遇到問(wèn)題分析不明白,原文整理王尚可以多畫(huà)幾個(gè)三角形來(lái)輔助分析。相對(duì)正交分解法來(lái)說(shuō),力的封閉三角形法則比較偏,考題也較少,也更有難度,與幾何了解緊密,要想把這里學(xué)通吃透,同學(xué)們課下一定要多去做、總結(jié)一些典型題。(文/王尚)第一宇宙速度的推導(dǎo)過(guò)程(文/王尚)第一宇宙速度的推導(dǎo)其實(shí)并不是很麻煩的過(guò)程。把這個(gè)推導(dǎo)的過(guò)程需要的分析方法和公式掌握了,理解了其前因后果關(guān)系,對(duì)物理必修2中萬(wàn)有引力與航天這個(gè)章節(jié)的學(xué)習(xí)是非常有幫助的。在講解第一宇宙速度的推導(dǎo)過(guò)程前,同學(xué)們一定要知道第一宇宙速度的含義;其實(shí)我們就是根據(jù)其含義推導(dǎo)的。高中物理必修2課本上關(guān)于第一宇宙速度的概念:【物體在地面附近繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)
10、的速度,叫做第一宇宙速度。】這種解釋是有前提描述的,地球是一個(gè)絕對(duì)的球體(沒(méi)有山脈等),同時(shí)也忽視了地球表面大氣層。繞地做圓周運(yùn)動(dòng),也必然滿足圓周運(yùn)動(dòng)的前提條件,必須有外力提供向心力。而唯一存在的指向圓心的外力,也就是地球?qū)υ撐矬w的萬(wàn)有引力。王尚注:物體已經(jīng)離開(kāi)地面,成為一顆“自由”的衛(wèi)星,因此不再受到地面的支持力作用;只有萬(wàn)有引力作用在該物體上。理解了上面的分析過(guò)程,下面的方程同學(xué)們就很容易理解了。由【萬(wàn)有引力=向心力】可得:可得第一宇宙速度:v1我們知道,地球表面的萬(wàn)有引力基本上與重力是相當(dāng)?shù)模虼?,還可以這也是第一宇宙速度的表達(dá)式,是不帶G和M的另一種表達(dá),帶入數(shù)據(jù)計(jì)算后,兩個(gè)計(jì)算式的結(jié)果是一樣的。第一宇宙速度大小v1=7.9公里/秒;根據(jù)萬(wàn)有引力等于向心力的公式,隨著R的增加,速度v減小的。因此,第一宇宙速度,是航天器最小發(fā)射速度(發(fā)射成功的最小速度),
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