高考物理 专题六 机械能及其守恒定律.ppt

知识点一知识点一 功功1.做功的两个要素做功的两个要素(1)作用在物体上的作用在物体上的_.(2)物体在物体在_上发生的位移上发生的位移.力的方向力的方向力力2.公式：公式：W_(1)是力与是力与_方向之间的夹角，方向之间的夹角，l为物体对地的位移为物体对地的位移.(2)该公式只适用于该公式只适用于_做功做功.(3)功是功是_(标或矢标或矢)量量.3.功的正负功的正负(1)90，力对物体做，力对物体做_功，或者说物体克服这个力做了功功，或者说物体克服这个力做了功.(3)90，力对物体不做功，力对物体不做功.Flcos 位移位移恒力恒力标标正正负负知识点二知识点二 功率功率1.定义：功与完成这些功所用时间的定义：功与完成这些功所用时间的_.物理意义：描述力对物体物理意义：描述力对物体_.比值比值做功的快慢做功的快慢平均功率平均功率平均功率平均功率瞬时功率瞬时功率【名师助学名师助学】判断正、负功的三种方法判断正、负功的三种方法(1)根据力和位移方向之间的夹角判断根据力和位移方向之间的夹角判断(2)根据力和速度方向之间的夹角判断根据力和速度方向之间的夹角判断(3)从能的转化角度来进行判断从能的转化角度来进行判断 知识点三知识点三 动能动能1.公式：公式：Ek_.(v v为物体的对地速度为物体的对地速度)2.动能是状态量，动能的变化量是过程量动能是状态量，动能的变化量是过程量.3.动能具有相对性，其值与参考系的选取有关，一般取地面为参动能具有相对性，其值与参考系的选取有关，一般取地面为参考系考系.知识点四知识点四 动能定理动能定理1.表达式：表达式：W合合ek_.2.物理意义：动能定理指出了外力对物体所做的总功与物体动能物理意义：动能定理指出了外力对物体所做的总功与物体动能变化之间的关系，即合外力的功是物体变化之间的关系，即合外力的功是物体_的量度的量度.3.动能定理的适用条件动能定理的适用条件(1)动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动；动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动；(2)既适用于恒力做功，也适用于变力做功；既适用于恒力做功，也适用于变力做功；(3)外力可以是各种性质的力，既可以是同时作用，也可以是不外力可以是各种性质的力，既可以是同时作用，也可以是不同时作用同时作用.Ek2Ek1动能变化动能变化【名师助学名师助学】动能定理公式中动能定理公式中“”表明的表明的“两种关系两种关系，一个相同一个相同”，“两两种关系种关系”即数量关系：合外力所做的功与物体动能的变化具有即数量关系：合外力所做的功与物体动能的变化具有等量代换关系；等量代换关系；“一个相同一个相同”即单位相同：国际单位都是焦耳即单位相同：国际单位都是焦耳.知识点五知识点五 重力势能重力势能1.重力做功的特点：重力所做的功只跟初始位置和末位置的竖直高重力做功的特点：重力所做的功只跟初始位置和末位置的竖直高度有关，跟物体的运动路径无关度有关，跟物体的运动路径无关.2.重力势能重力势能 (1)重力做功的特点重力做功的特点 重力做功与重力做功与_无关，只与始末位置的无关，只与始末位置的_有关有关.重力做功不引起物体重力做功不引起物体_的变化的变化.(2)重力势能重力势能 概念：物体由于概念：物体由于_而具有的能而具有的能.表达式：表达式：Ep_.矢标性：重力势能是矢标性：重力势能是_，正负表示其，正负表示其_.路径路径高度差高度差机械能机械能被举高被举高mgh标量标量大小大小(3)重力做功与重力势能变化的关系重力做功与重力势能变化的关系定性关系：重力对物体做正功，重力势能就定性关系：重力对物体做正功，重力势能就_；重力对物；重力对物体做负功，重力势能就体做负功，重力势能就_.定量关系：重力对物体做的功定量关系：重力对物体做的功_物体重力势能的减少量物体重力势能的减少量.即即WG(Ep2Ep1)_.减少减少增大增大等于等于Ep知识点六知识点六 弹性势能弹性势能1.概念：物体由于发生概念：物体由于发生_而具有的能而具有的能.2.大小：弹簧的弹性势能的大小与形变量及劲度系数有关，弹大小：弹簧的弹性势能的大小与形变量及劲度系数有关，弹簧的形变量簧的形变量_，劲度系数，劲度系数_，弹簧的弹性势能越大，弹簧的弹性势能越大.3.弹力做功与弹性势能变化的关系：类似于重力做功与重力势弹力做功与弹性势能变化的关系：类似于重力做功与重力势能变化的关系，用公式表示：能变化的关系，用公式表示：W_.弹性形变弹性形变越大越大越大越大Ep【名师助学名师助学】物体弹性形变为零时物体弹性形变为零时，对应的弹性势能为零对应的弹性势能为零，而重力势能是否为而重力势能是否为零与所选的参考平面有关零与所选的参考平面有关，具有任意性具有任意性.知识点七知识点七 机械能守恒定律机械能守恒定律1.动能和势能动能和势能(重力势能和弹性势能重力势能和弹性势能)统称为统称为_：EEkEp.2.在只有重力或系统内弹力做功的情形下，物体的动能和势能可以在只有重力或系统内弹力做功的情形下，物体的动能和势能可以相互转化，但机械能的相互转化，但机械能的_，这个结论叫做机械能守，这个结论叫做机械能守恒定律恒定律.机械能机械能总量保持不变总量保持不变3.对机械能守恒定律的理解对机械能守恒定律的理解机械能守恒的对象应该是某个物体系组成的系统，粗略的情况下机械能守恒的对象应该是某个物体系组成的系统，粗略的情况下也可认为是某一物体也可认为是某一物体.(1)机械能守恒即为物体机械能守恒即为物体(系统系统)在在_的总机械能的总机械能E1等于等于_的总机械能的总机械能E2，即，即E1E2.(2)机械能守恒意味着在此过程中，物体机械能守恒意味着在此过程中，物体(系统系统)减少的势能减少的势能Ep等等于增加的动能于增加的动能Ek，反之亦然，反之亦然.(3)若系统内只有若系统内只有A、B两个物体，则两个物体，则A减少的减少的_EA等于等于B增加的增加的_EB，反之亦然，反之亦然.初状态初状态末状态末状态机械能机械能机械能机械能【名师助学名师助学】判断机械能守恒的两种方法判断机械能守恒的两种方法(1)用做功判断：若物体或系统只有重力或弹簧弹力做功用做功判断：若物体或系统只有重力或弹簧弹力做功，虽受虽受其他力其他力，但其他力不做功但其他力不做功，或其他力也做功或其他力也做功，但其他力做功之和但其他力做功之和为零为零，则机械能守恒则机械能守恒.该法常用于单个物体该法常用于单个物体.(2)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则物体系统机械能守恒.该法常用于多个物体组成的系统该法常用于多个物体组成的系统.知识点八知识点八 功能关系功能关系 能量守恒定律能量守恒定律1.常见力做功与能量转化的对应关系常见力做功与能量转化的对应关系(1)重力做功：重力做功：_与其他形式的能相互转化与其他形式的能相互转化.(2)弹簧弹力做功：弹簧弹力做功：_与其他形式的能相互转化与其他形式的能相互转化.(3)滑动摩擦力做功：滑动摩擦力做功：_与内能相互转化与内能相互转化.(4)电场力做功：电场力做功：_与其他形式的能相互转化与其他形式的能相互转化.(5)安培力做功：安培力做功：_和机械能相互转化和机械能相互转化.重力势能重力势能弹性势能弹性势能机械能机械能电能电能电能电能2.功和能的关系功和能的关系(1)功是能量转化的量度，做了多少功，就有多少功是能量转化的量度，做了多少功，就有多少_发生了发生了转化转化.(2)WE，该式的物理含义是除，该式的物理含义是除_所有其他外力对物所有其他外力对物体所做的功等于物体机械能的变化，即功能原理体所做的功等于物体机械能的变化，即功能原理.要注意的是物要注意的是物体的内能体的内能(所有分子热运动的动能和分子势能的总和所有分子热运动的动能和分子势能的总和)、电势能、电势能不属于机械能不属于机械能.能量能量重力以外重力以外3.能量守恒定律能量守恒定律(1)内容：能量既不会内容：能量既不会_，也不会，也不会_，它只能，它只能从一种形式转化为另一种形式从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中其总量体，在转化或转移的过程中其总量_，这就是能量守恒，这就是能量守恒定律定律.(2)表达式：表达式：E减减_.凭空产生凭空产生凭空消失凭空消失保持不变保持不变E增增【名师助学名师助学】(1)某种形式的能量减少某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加一定存在其他形式的能量增加，且减少且减少量和增加量一定相等量和增加量一定相等.(2)某个物体的能量减少某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加一定存在其他物体的能量增加，且减少且减少量和增加量一定相等量和增加量一定相等.要点一功的计算方法要点一功的计算方法突破指南突破指南1.恒力做功恒力做功对恒力作用下物体的运动，力对物体做的功用对恒力作用下物体的运动，力对物体做的功用WFlcos 求解求解.2.变力做功变力做功(1)用动能定理用动能定理WEk或功能关系或功能关系WE.即用能量的变化量等效即用能量的变化量等效代换相应变力所做的功代换相应变力所做的功.(2)当变力的功率当变力的功率P一定时，可用一定时，可用WPt求功，如机车以恒定功率求功，如机车以恒定功率启动时启动时.(3)将变力做功转化为恒力做功：当力的大小不变，而方向始终与将变力做功转化为恒力做功：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运动方向相同或相反时，这类力的功等于力和路程(不是位移不是位移)的的乘积，如滑动摩擦力做功、空气阻力做功等乘积，如滑动摩擦力做功、空气阻力做功等.(4)利用图象求功：作出利用图象求功：作出Fl图象，图象与位移轴所围面积即为力图象，图象与位移轴所围面积即为力F做的功做的功.如如图所示图所示.3.总功的求法总功的求法(1)总功等于合外力的功总功等于合外力的功先求出物体所受各力的合力先求出物体所受各力的合力F合合，再根据，再根据W总总F合合lcos 计算总计算总功，但应注意功，但应注意应是合力与位移应是合力与位移l的夹角的夹角.(2)总功等于各力做功的代数和总功等于各力做功的代数和分别求出每一个力做的功：分别求出每一个力做的功：W1，W2，W3，再把各个外力，再把各个外力的功求代数和，即的功求代数和，即W总总W1W2W3【典例典例1】(多选多选)一质量为一质量为1 kg的质点静止于光滑水平面上，从的质点静止于光滑水平面上，从t0时起，第时起，第1秒内受到秒内受到2 N的水平外力作用，第的水平外力作用，第2秒内受到同方向秒内受到同方向的的1 N的外力作用的外力作用.下列判断正确的是下列判断正确的是()答案答案AD【解题探究解题探究】(1)卫星变轨后动能减小卫星变轨后动能减小，轨道半径如何变化？轨道半径如何变化？(2)随着卫星轨道半径增大随着卫星轨道半径增大，卫星运行的快慢如何变化？卫星运行的快慢如何变化？提示提示(1)轨道半径增大轨道半径增大(2)卫星越高越慢卫星越高越慢 要点二机车启动的两种情况分析要点二机车启动的两种情况分析突破指南突破指南 物体在牵引力物体在牵引力(受功率和速度制约受功率和速度制约)作用下，从静止开始克服一定作用下，从静止开始克服一定的阻力，最后达到最大速度的整个加速过程，可看作的阻力，最后达到最大速度的整个加速过程，可看作“机车的启机车的启动动”模型模型.【典例典例2】(2015河南洛阳期中河南洛阳期中)如图所示为修建高层建筑常用如图所示为修建高层建筑常用的塔式起重机的塔式起重机.在起重机将质量在起重机将质量m5103 kg的重物竖直吊起的的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a0.2 m/s2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功，当起重机输出功率达到其允许。