機械能知識點詳細歸納

第六章：機械能第一模塊：功和功率『夯實基礎(chǔ)知識』（一）功：1、概念：一個物體受到力的作用，并且在這個力的方向上發(fā)生了一段位移，就說這個力對物體做了功。2、做功的兩個必要因素：力和物體在力的方向上的位移3、公式：W＝FScosα（α為F與s的夾角）．功是力的空間積累效應(yīng)。4、單位：焦耳（J）5、意義：功是能轉(zhuǎn)化的量度，反映力對空間的積累效果。6、說明(1)公式只適用于恒力做功位移是指力的作用點通過位移(2)要分清“誰做功，對誰做功”。即：哪個力對哪個物體做功。(3)力和位移都是矢量：可以分解力也可以分解位移。如：位移：沿力方向分解，與力垂直方向分解。(4)功是標(biāo)量，沒有方向，但功有正、負值。其正負表示力在做功過程中所起的作用。正功表示動力做功(此力對物體的運動有推動作用)，負功表示阻力做功．(5)功大小只與F、s、α這三個量有關(guān)．與物體是否還受其他力、物體運動的速度、加速度等其他因素?zé)o關(guān)（二）功的四個基本問題。涉及到功的概念的基本問題，往往會從如下四個方面提出。1、做功與否的判斷問題：物體受到力的作用，并在力的方向上通過一段位移，我們就說這個力對物體做了功。由此看來，做功與否的判斷，關(guān)鍵看功的兩個必要因素，第一是力；第二是力的方向上的位移。而所謂的“力的方向上的位移”可作如下理解：當(dāng)位移平行于力，則位移就是力的方向上的位的位移；當(dāng)位移垂直于力，則位移就不是力的方向上的位移；當(dāng)位移與力既不垂直又不平行于力，則可對位移進行正交分解，其平行于力的方向上的分位移仍被稱為力的方向上的位移。2、會判斷正功、負功或不做功。判斷方法有：（1）用力和位移的夾角θ判斷;當(dāng)時F做正功，當(dāng)時F不做功，當(dāng)時F做負功。（2）用力和速度的夾角θ判斷定;（3）用動能變化判斷。3、做功多少的計算問題：（1）按照定義求功。即：W=Fscosθ。公式中F是做功的力；S是F所作用的物體發(fā)生的位移；而θ則是F與S間的夾角。這種方法也可以說成是：功等于恒力和沿該恒力方向上的位移的乘積。具體求功時可以有兩種處理辦法①W等于力F乘以物體在力F方向上的分位移scosα，即將物體的位移分解為沿F方向上和垂直F方向上的兩個分位移②W等于力F在位移s方向上的分力Fcosα乘以物體的位移s，即將力F分解為沿s方向和垂直s方向的兩個分力在高中階段，這種方法只適用于恒力做功。至于變力做功的計算，通常可以利用功能關(guān)系通過能量變化的計算來了解變力的功。（2）W=Pt（3）用動能定理W=ΔEk或功能關(guān)系求功。當(dāng)F為變力時，高中階段往往考慮用這種方法求功。這種方法的依據(jù)是：做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程，功是能的轉(zhuǎn)化的量度。如果知道某一過程中能量轉(zhuǎn)化的數(shù)值，那么也就知道了該過程中對應(yīng)的功的數(shù)值（4）能量的轉(zhuǎn)化情況求，（功是能量轉(zhuǎn)達化的量度）（5）F-s圖象，圖象與位移軸所圍均“面積”為功的數(shù)值．（6）多個力的總功求解①用平行四邊形定則求出合外力，再根據(jù)w＝Fscosα計算功．注意α應(yīng)是合外力與位移s間的夾角．②分別求各個外力的功：W1＝F1scosα1，W2=F2scosα2……再求各個外力功的代數(shù)和．4、做功意義的理解問題：做功意味著能量的轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)化，做多少功，相應(yīng)就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化。（三）了解常見力做功的特點：（1）一類是與勢能相關(guān)的力，如重力、彈簧的彈力、電場力等，它們的功與路程無關(guān)系，只與位移有關(guān)。重力做功和路徑無關(guān)，只與物體始末位置的高度差h有關(guān)：W=mgh，當(dāng)末位置低于初位置時，W＞0，即重力做正功；反之則重力做負功。（2）摩擦力做功靜摩擦力做功的特點①靜摩擦力可以做正功，也可以做負功，還可以不做功。②在靜摩擦力做功的過程中，只有機械能的相互轉(zhuǎn)移（靜摩擦力起著傳遞機械能的作用），而沒有機械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能．滑動摩擦力做功的特點①滑動摩擦力可以對物體做正功，也可以對物體做負功，當(dāng)然也可以不做功。②做功與物體的運動路徑有關(guān)。滑動摩擦力做功要看物體運動的路程，這是摩擦力做功的特點，必須牢記。③一對滑動摩擦力做功的過程中，如圖所示，上面不光滑的長木板，放在光滑的水平地面上，一小木塊以速度V0從木板的左端滑上木板，當(dāng)木塊和木板相對靜止時，木板相對地面滑動了S，小木塊相對木板滑動了d，則由動能定理知：滑動摩擦力對木塊所做功為：滑動摩擦力對木板所做功為：得：式表明木塊和木板組成的系統(tǒng)的機械能的減少量等于滑動摩擦力與木塊相對木板的位移的乘積。這部分減少的能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。（3）一對作用力和反作用力做功的特點：①作用力與反作用力同時存在，作用力做功時，反作用力可能做功，也可能不做功，可能做正功，也可能做負功，不要以為作用力與反作用力大小相等、方向相反，就一定有作用力、反作用力的功數(shù)值相等。②一對互為作用反作用的摩擦力做的總功可能為零（靜摩擦力）、可能為負（滑動摩擦力），但不可能為正（3）斜面上支持力做功問題：①斜面固定不動，物體沿斜面下滑時斜面對物體的支持力不做功②斜面置于光滑的水平面上，一個物體沿斜面下滑，物體受到的支持力對物體做負功，如圖所示，物體下滑到斜面底端，斜面由于不受地面摩擦，后退一段距離，需要注意的是位移S是物體相對于地面的位移，不要認(rèn)為是斜面，否則會得出物體受到的支持力做功為0的錯誤結(jié)論。SSFPQF′功率1、功率的定義：功跟完成這些功所用時間的比值叫做功率，它表示物體做功的快慢．2、功率的定義式：，所求出的功率是時間t內(nèi)的平均功率。3、功率的計算式：P=Fvcosθ，其中θ是力與速度間的夾角。該公式有兩種用法：①求某一時刻的瞬時功率。這時F是該時刻的作用力大小，v取瞬時值，對應(yīng)的P為F在該時刻的瞬時功率；②當(dāng)v為某段位移（時間）內(nèi)的平均速度時，則要求這段位移（時間）內(nèi)F必須為恒力，對應(yīng)的P為F在該段時間內(nèi)的平均功率。③重力的功率可表示為PG=mgVy，即重力的瞬時功率等于重力和物體在該時刻的豎直分速度之積4、單位：瓦（w），千瓦（kw）；5、標(biāo)量6、功率的物理意義：功率是描述做功快慢的物理量。7、通常講的汽車的功率是指汽車的牽引力的功率二、汽車的兩種起動問題汽車的兩種加速問題。當(dāng)汽車從靜止開始沿水平面加速運動時，有兩種不同的加速過程，但分析時采用的基本公式都是和F-f=ma①恒定功率的加速。由公式P=Fv和F-f=ma知，由于P恒定，隨著v的增大，F(xiàn)必將減小，a也必將減小，汽車做加速度不斷減小的加速運動，直到F=f，a=0，這時v達到最大值?？梢姾愣üβ实募铀僖欢ú皇莿蚣铀?。這種加速過程發(fā)動機做的功只能用W=Pt計算，不能用W=Fs計算（因為F為變力）。②恒定牽引力的加速。由公式P=Fv和F-f=ma知，由于F恒定，所以a恒定，汽車做勻加速運動，而隨著v的增大，P也將不斷增大，