機(jī)械能守恒定律學(xué)習(xí)脈絡(luò)圖

1、機(jī)械能守恒定律學(xué)習(xí)脈絡(luò)圖江蘇省新沂市第一中學(xué)張統(tǒng)勛機(jī)械能守恒定律是高中階段物理學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)內(nèi)容之一，內(nèi)容中“追尋守恒量”以引入能量概念為目的；“功”和“功率”為功能關(guān)系的討論打基礎(chǔ)。一、內(nèi)容分析本章內(nèi)容主要包括四個概念（功、功率、動能和勢能）和三個規(guī)律（動能定理、機(jī)械能守恒定律、能的轉(zhuǎn)化和守恒定律）。機(jī)械能守恒定律是力學(xué)知識的重點(diǎn)內(nèi)容之一，它是建立在力的概念、運(yùn)動學(xué)知識和牛頓運(yùn)動定律基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究力的空間積累效果和物體運(yùn)動狀態(tài)的變化之間的關(guān)系。本章內(nèi)容通過對功能關(guān)系的討論，完成對能量概念的更深入的認(rèn)識。本章既是力學(xué)問題的基礎(chǔ)和綜合，也是學(xué)習(xí)其他物理學(xué)知識的重要基礎(chǔ)。二、知識框架三、必須精通的

2、幾種方法（一）功（恒力功、變力功）的計算方法1常用方法（1）定義法：，該式僅適用于恒力做功情況。（2）動能定理：2變力的功的計算方法（1）平均法：當(dāng)變力與位移成正比時，則（2）分割法：當(dāng)變力的大小恒定、方向不斷變化時，可把力作用點(diǎn)的路徑分割成許多小段，每一小段上用恒力做功的公式計算，然后再積累。（3）功率法：直接用W=Pt得出功。如機(jī)車用恒定功率啟動時，牽引力不斷變化，在時間t內(nèi)的功即為Pt。（4）等效法：將恒定力F作用點(diǎn)位移與恒力F的乘積等效替代變力對物體所做的功。（5）圖像法：在Fx圖像中，圖線與x軸所圍“面積”的代數(shù)和就表示力F在這段位移所做的功，且位于x軸上方的“面積”為正，位于x軸下

3、方的“面積”為負(fù)，但此方法只適用于便于求圖線所圍面積的情況。（6）能量法：在一般情況下，根據(jù)力做功后引起物體能量的變化進(jìn)行計算，即，如拋球、推倒箱子、剎車滑行等。（二）功率的計算方法1平均功率的計算方法（1）利用（2）利用，其中為物體運(yùn)動的平均速度。2瞬時功率的計算方法瞬時功率只能使用公式求解，其中v是t時刻的瞬時速度。（三）機(jī)車啟動問題的分析方法兩種方式以恒定功率啟動以恒定加速度啟動Pt圖和vt圖OA段過程分析v?F?aa不變?F不變PFv直到P額Fv1運(yùn)動性質(zhì)加速度減小的加速直線運(yùn)動勻加速直線運(yùn)動，維持時間t0AB段過程分析運(yùn)動性質(zhì)以vm做勻速直線運(yùn)動加速度減小的加速運(yùn)動BC段FF阻?a0

4、?F阻，以vm做勻速直線運(yùn)動（四）動能定理的理解及應(yīng)用方法1動能定理公式中等號表明合力做功與物體動能的變化間的三個關(guān)系：（1）量值相等：即合外力所做的功與物體動能的變化具有等量代換關(guān)系?？梢酝ㄟ^計算物體動能的變化，求合力的功，進(jìn)而求得某一力的功。（2）單位相同：國際單位都是焦耳。（3）因果關(guān)系：合外力的功是引起物體動能變化的原因。動能定理說明外力對物體所做的總功和動能變化間的一種因果關(guān)系和數(shù)量關(guān)系，不可理解為功轉(zhuǎn)變成了物體的動能。2應(yīng)用動能定理時，要進(jìn)行受力分析，分析在這個過程中有哪些力做功，注意區(qū)分功的正負(fù)。要注意選取的研究對象和對應(yīng)過程，合力做的功和動能增量一定是對應(yīng)同一研究對象的同一過程

5、。3運(yùn)用動能定理解決問題時，選擇合適的研究過程能使問題得以簡化。當(dāng)物體的運(yùn)動過程包含幾個運(yùn)動性質(zhì)不同的子過程時，可以選擇一個、幾個或全部子過程作為研究過程。當(dāng)選擇全部子過程作為研究過程，涉及重力、大小恒定的阻力或摩擦力做功時，要注意運(yùn)用它們的功能特點(diǎn)：重力的功取決于物體的初、末位置，與路徑無關(guān)；大小恒定的阻力或摩擦力的功等于力的大小與路程的乘積。（五）機(jī)械能守恒的判斷方法1利用機(jī)械能的定義判斷（直接判斷）：若物體動能、勢能均不變，機(jī)械能不變。若一個物體動能不變、重力勢能變化，或重力勢能不變、動能變化或動能和重力勢能同時增加（減?。錂C(jī)械能一定變化。2用做功判斷：若物體或系統(tǒng)只有重力（或彈簧的

6、彈力）做功，雖受其他力，但其他力不做功，機(jī)械能守恒。3用能量轉(zhuǎn)化來判斷：若物體系統(tǒng)中只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化而無機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化，則物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒。4對多個物體組成的系統(tǒng)，除考慮外力是否只有重力做功外，還要考慮系統(tǒng)內(nèi)力做功，如有滑動摩擦力做功時，因有摩擦熱產(chǎn)生，系統(tǒng)機(jī)械能將有損失。四、注意事項1計算功時，要注意分析受力情況和能量轉(zhuǎn)化情況，分清是恒力的功還是變力的功，選用合適的方法進(jìn)行求解。同時應(yīng)注意公式中l(wèi)不一定是物體的位移。2求功率應(yīng)注意的兩個方面（1）易混淆平均功率和瞬時功率，要明確所求功率是“平均功率”還是“瞬時功率”。若求平均功率則應(yīng)明確是哪段時間內(nèi)的平均功率；若求瞬時功

7、率應(yīng)明確是哪一時刻或位置，計算瞬時功率時，直接應(yīng)用公式P=Fv，易漏掉了F與v之間的夾角。（2）要選對公式，明確公式的適用條件（3）對于圖像問題要首先看懂圖像的物理意義，根據(jù)圖像求出加速度、位移并明確求哪個力的功或功率，是合力的功率還是某個力的功率。（4）機(jī)車啟動時，在勻加速階段的最大速度并不是機(jī)車所能達(dá)到的最大速度。3應(yīng)用動能定理解題時需注意的問題（1）動能定理適用于物體做直線運(yùn)動，也適用于曲線運(yùn)動；適用于恒力做功，也適用于變力做功，力可以是各種性質(zhì)的力，既可以同時作用，也可以分段作用。只要求出在作用過程中各力做功的多少和正負(fù)即可。這正是動能定理解題的優(yōu)越性所在。（2）動能定理是計算物體的位移或速率的簡捷方法，當(dāng)題目中涉及到力和位移時可優(yōu)先考慮動能定理。（3）若物體運(yùn)動的過程中包含幾個不同過程，應(yīng)用動能定理時，可以分段考慮，也可以把全過程作為一個整體來處理。（4）求摩擦力做功時，應(yīng)注意E內(nèi)=Ffl相對中l(wèi)相對為相對滑動的兩物體間相對