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文檔簡介

1、曲線運(yùn)動(dòng)一、運(yùn)動(dòng)的合成與分解 1.曲線運(yùn)動(dòng)勻變速曲線運(yùn)動(dòng):若做曲線運(yùn)動(dòng)的物體受的是恒力,即加速度大小、方向都不變的曲線運(yùn)動(dòng),如平拋運(yùn)動(dòng);變加速曲線運(yùn)動(dòng):若做曲線運(yùn)動(dòng)的物體所受的是變力,加速度改變,如勻速圓周運(yùn)動(dòng)。(1)條件:質(zhì)點(diǎn)所受合外力的方向(或加速度方向)跟它的速度方向不在同一直線上。物體能否做曲線運(yùn)動(dòng)要看力的方向,不是看力的大小。(2)特點(diǎn):曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向不斷變化,故曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)。曲線運(yùn)動(dòng)軌跡上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的速度方向。曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡向合力所指一方彎曲,合力指向軌跡的凹側(cè)。當(dāng)物體受到的合外力的方向與速度方向的夾角為銳角時(shí),物體做曲線運(yùn)動(dòng)速率將增大;當(dāng)物體受到的合外力

2、的方向與速度方向的夾角為鈍角時(shí),物體做曲線運(yùn)動(dòng)的速率將減小。2.運(yùn)動(dòng)的合成與分解(指位移、速度、加速度三個(gè)物理量的合成和分解)(1)合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)關(guān)系:等時(shí)性、等效性、獨(dú)立性、矢量性、相關(guān)性等時(shí)性:合運(yùn)動(dòng)所需時(shí)間和對(duì)應(yīng)的每個(gè)分運(yùn)動(dòng)所需時(shí)間相等。等效性:合運(yùn)動(dòng)的效果和各分運(yùn)動(dòng)的整體效果是相同的,合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)是等效替代關(guān)系,不能并存。獨(dú)立性:每個(gè)分運(yùn)動(dòng)都是獨(dú)立的,不受其他運(yùn)動(dòng)的影響矢量性:加速度、速度、位移都是矢量,其合成和分解遵循平行四邊形定則相關(guān)性:合運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)是由分運(yùn)動(dòng)性質(zhì)決定的(2)從已知的分運(yùn)動(dòng)來求合運(yùn)動(dòng),叫做運(yùn)動(dòng)的合成;求已知運(yùn)動(dòng)的分運(yùn)動(dòng),叫運(yùn)動(dòng)的分解。運(yùn)動(dòng)的分解要根據(jù)力的作用效果(

3、或正交分解)物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)是合運(yùn)動(dòng)速度、時(shí)間、位移、加速度要一一對(duì)應(yīng)如果分運(yùn)動(dòng)都在同一條直線上,需選取正方向,與正方向相同的量取正,相反的量取負(fù),矢量運(yùn)算簡化為代數(shù)運(yùn)算。如果分運(yùn)動(dòng)互成角度,運(yùn)動(dòng)合成要遵循平行四邊形定則(3)合運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)取決于分運(yùn)動(dòng)的情況:兩個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)仍為勻速直線運(yùn)動(dòng)。一個(gè)勻速運(yùn)動(dòng)和一個(gè)勻變速運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng),兩者共線時(shí),為勻變速直線運(yùn)動(dòng),兩者不共線時(shí),為勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)為勻變速運(yùn)動(dòng),當(dāng)合運(yùn)動(dòng)的初速度與合運(yùn)動(dòng)的加速度共線時(shí)為勻變速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)合運(yùn)動(dòng)的初速度與合運(yùn)動(dòng)的加速度不共線時(shí)為勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。3.小船渡河問題一條寬度為L的河流,

4、水流速度為Vs,船在靜水中的速度為Vc(1)渡河時(shí)間最短:設(shè)船上頭斜向上游與河岸成任意角,這時(shí)船速在垂直于河岸方向的速度分量V1=Vcsin,渡河所需時(shí)間為:當(dāng)船頭與河岸垂直時(shí),渡河時(shí)間最短,(與水速的大小無關(guān))渡河位移:(2)渡河位移最短:當(dāng)Vc>Vs時(shí)Vs= Vccos渡河位移最短;渡河時(shí)間為船頭應(yīng)指向河的上游,并與河岸成一定的角度=arccosVs/Vc當(dāng)Vc>Vs時(shí)以Vs的矢尖為圓心,以Vc為半徑畫圓,當(dāng)V與圓相切時(shí),角最大,Vc =Vscos,船頭與河岸的夾角為:=arccosVc/Vs。渡河的最小位移:船漂的最短距離為:;渡河時(shí)間:。4.關(guān)聯(lián)速度和繩(桿)端點(diǎn)速度分解一

5、根輕繩,沿繩的速度、位移、加速度的大小處處相等。繩(桿)端點(diǎn)速度分解為沿繩的速度和垂直繩的速度。如圖有二、平拋運(yùn)動(dòng):將物體沿水平方向拋出,只在重力作用下的運(yùn)動(dòng)為平拋運(yùn)動(dòng)1.運(yùn)動(dòng)特點(diǎn):(1)只受重力;(2)初速度與重力垂直。2.運(yùn)動(dòng)性質(zhì):平拋運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。3.處理方法:平拋運(yùn)動(dòng)分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)。4.基本規(guī)律:(1)水平方向:勻速直線運(yùn)動(dòng) x=vot(2)豎直方向:自由落體運(yùn)動(dòng) (3)合速度: (為合速度與水平方向的夾角)(4)合位移: (為合位移與水平方向的夾角)(5)軌跡: 平拋物體運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條拋物線(6)推論:tin=2tin平拋物

6、體任意時(shí)刻瞬速度方向的反向延長線交水平位移中點(diǎn)。(7)特點(diǎn) :運(yùn)動(dòng)時(shí)間由高度決定,與v0無關(guān)豎直方向自由落體運(yùn)動(dòng),勻變速直線運(yùn)動(dòng)的一切規(guī)律在豎直方向上都成立t時(shí)間內(nèi)速度改變量相等,即vgt,V方向是豎直向下的5類平拋:當(dāng)物體所受的合外力恒定且與初速度垂直時(shí),做類平拋運(yùn)動(dòng)(處理方式和平拋運(yùn)動(dòng)處理方式一樣)三、圓周運(yùn)動(dòng)1.描述述圓周運(yùn)動(dòng)物理量:(1)線速度:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所通過的弧長與所用的時(shí)間的比值(描述質(zhì)點(diǎn)沿切線方向運(yùn)動(dòng)的快慢)大小: m/s方向:某點(diǎn)線速度方向沿圓弧該點(diǎn)切線方向 (2)角速度:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,連接物體與圓心的半徑轉(zhuǎn)過的圓心角與所用的時(shí)間的比值(描述質(zhì)點(diǎn)繞圓心轉(zhuǎn)動(dòng)的

7、快慢)大?。?矢量 單位:rad/s (3)周期和轉(zhuǎn)速周期(T):做圓周運(yùn)動(dòng)物體一周所用的時(shí)間(s)轉(zhuǎn)速(n):做圓周運(yùn)動(dòng)的物體單位時(shí)間內(nèi)沿圓周繞圓心轉(zhuǎn)過的圈數(shù)(r/s r/min)(4)V、T、n的關(guān)系: , T、n、三個(gè)量中任一個(gè)確定,另兩個(gè)量就確定了,但v還和半徑r有關(guān)。2.向心力(1)作用:產(chǎn)生向心加速度,只改變線速度的方向,不改變速度的大小,向心力對(duì)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體不做功。(2)大?。海?)方向:總是沿半徑指向圓心,時(shí)刻在變化,即向心力是個(gè)變力說明: 向心力是按效果命名的力,不是某種性質(zhì)的力,向心力可以由某一個(gè)力提供,也可以由幾個(gè)力的合力提供,要根據(jù)物體受力的實(shí)際情況判定。非勻速圓周

8、運(yùn)動(dòng)(不僅線速度大小、方向時(shí)刻在改變,而且加速度的大小、方向也時(shí)刻在改變,是變加速曲線運(yùn)動(dòng))合力的處理:切線方向分力提供切向加速度來改變速度大??;半徑方向分力提供向心加速度來改變速度方向。注意:區(qū)分勻速圓周運(yùn)動(dòng)和非勻速圓周運(yùn)動(dòng)的力的不同3.向心加速度(描述線速度方向改變的快慢)(1)大?。海?)方向:總是指向圓心,方向時(shí)刻在變化 (3)注意:若相同,a與r成正比;若v相同,a與r成反比;若是r相同,a與2成正比,與v2也成正比。4.勻速圓周運(yùn)動(dòng)(1)特點(diǎn):線速度的大小恒定,角速度、周期和頻率都是恒定不變的,向心加速度和向心力的大小也都是恒定不變的。.(2)性質(zhì):勻速圓周運(yùn)動(dòng)是速度大小不變而速度

9、方向時(shí)刻改變,加速度大小不變、方向時(shí)刻改變的變加速曲線運(yùn)動(dòng)。(3)加速度和向心力:由于勻速圓周運(yùn)動(dòng)僅是速度方向變化而速度大小不變,故僅存在向心加速度,因此向心力就是做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受外力的合力。(4)質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件:合外力大小不變,方向始終與速度方向垂直且指向圓心5.關(guān)聯(lián)速度同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的物體:各點(diǎn)角速度相等,而線速度vr與半徑r成正比鏈條傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、皮帶傳動(dòng)(不打滑):兩輪邊緣的各點(diǎn)線速度大小相等,而角速度v/r與半徑r成反比。6.向心運(yùn)動(dòng)和離心運(yùn)動(dòng)提供的向心力等于所需要的向心力時(shí)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)提供的向心力大于所需要的向心力時(shí)物體做向心運(yùn)動(dòng)提供的向心力小于所需要的向心力時(shí)

10、物體做離心運(yùn)動(dòng)7.典型模型(1)火車轉(zhuǎn)彎:如果車輪與鐵軌間無擠壓力,則向心力完全由重力和支持力提供 v增加,外軌擠壓,如果v減小,內(nèi)軌擠壓(飛機(jī)轉(zhuǎn)彎的向心力由升力和重力提供)(2)圓錐問題 (3)豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)(非勻速圓周運(yùn)動(dòng))無支撐物情況:繩栓小球和小球在圓內(nèi)軌運(yùn)動(dòng)(彈力只能指向圓心)小球機(jī)械能守恒,物體做圓周運(yùn)動(dòng)的速率時(shí)刻在改變,物體在最高點(diǎn)處的速率最小,在最低點(diǎn)處的速率最大。最低點(diǎn):最高點(diǎn):過最高點(diǎn)臨界條件: 是過最高點(diǎn)條件有支撐物情況:桿栓小球和小球在圓雙軌運(yùn)動(dòng)(彈力既能指向圓心又能背離圓心)最低點(diǎn):最高點(diǎn):過最高點(diǎn)臨界條件: 是過最高點(diǎn)條件當(dāng)時(shí)物體受到的彈力必然是向下的當(dāng)時(shí)物體受到

11、的彈力必然是向上的當(dāng)時(shí)物體受到的彈力恰好為零。當(dāng)彈力大小F<mg時(shí),向心力有兩解:mg±F;當(dāng)彈力大小F>mg時(shí),向心力只有一解:F +mg;當(dāng)彈力F=mg時(shí),向心力等于零。等效豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)恒力的合力指向圓心位置等效為最高點(diǎn)(無支撐物):臨界速度滿足恒力的合力背離圓心位置等效為最低點(diǎn):速度最大(4)汽車過拱橋(彈力只能背離圓心)徑向: 切向:mgsin-f=ma最高點(diǎn):(汽車不平衡)注:若最高點(diǎn)即時(shí)物體恰好做平拋運(yùn)動(dòng)。(5)汽車過凹路(彈力只能指向圓心)徑向: 切向:mgsin-f=ma最低點(diǎn):(汽車不平衡)萬有引力定律 人造衛(wèi)星一、地心說和日心說1.地心說的內(nèi)容:地

12、球是宇宙中心,其他星球圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),地球不動(dòng)。2.日心說的內(nèi)容:太陽是宇宙的中心,其他行星圍繞地球勻速圓周運(yùn)動(dòng),太陽不動(dòng)。日心說是波蘭科學(xué)家天文學(xué)家哥白尼創(chuàng)立的。3.開普勒三定律德國科學(xué)家開普勒在研究麥天文學(xué)家第谷資料時(shí)得出開普勒三定律(1)所有的行星圍繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓,太陽處在所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。(2)任何一個(gè)行星與太陽的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等。(3)所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。即R3T2=k二、萬有引力定律1.內(nèi)容:自然界任何兩個(gè)物體之間都存在著相互作用的引力,兩物體間的引力的大小,跟它們的質(zhì)量的乘積成正比,跟它們的距離的平方

13、成反比.表達(dá)式:F引力常量G6.67×101·/kg(英)卡文迪許扭秤測得“能稱出地球質(zhì)量的人”2.適用條件:公式適用于質(zhì)點(diǎn)間的相互作用當(dāng)兩個(gè)物體間的距離遠(yuǎn)大于物體本身的大小時(shí),物體可視為質(zhì)點(diǎn)均勻球體可視為質(zhì)點(diǎn),r為兩球心間的距離3.萬有引力遵守牛頓第三定律,即它們之間的引力總是大小相等、方向相反.4.推導(dǎo):5. 萬有引力和重力重力是萬有引力的一個(gè)分力,萬有引力的另一個(gè)分力提供物體隨地球自轉(zhuǎn)時(shí)需要的向心力,物體跟地球自轉(zhuǎn)的向心力隨維度增大而減小,故物體的重力隨緯度的變大而變大,即重力加速度g隨緯度變大而變大。物體的重力隨高度的變高而減小,即重力加速度g隨高度的變高而減小。不

14、計(jì)地球自轉(zhuǎn)時(shí)得黃金代換式6.用萬有引力定律分析天體的運(yùn)動(dòng)(1)基本方法:把天體運(yùn)動(dòng)近似看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)萬有引力提供向心力即 (2)估算天體的質(zhì)量和密度 “T 、 r”法:由G得:即只要測出環(huán)繞星體M運(yùn)轉(zhuǎn)的一顆衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)的半徑和周期,就可以計(jì)算出中心天體的質(zhì)量。由,得:。R為中心天體的星體半徑當(dāng)時(shí),即衛(wèi)星是近地面衛(wèi)星時(shí),由此可以測量天體的密度.“g、R”法 由得由,得三、人造衛(wèi)星1.衛(wèi)星的繞行速度、角速度、周期與半徑的關(guān)系(1)由得:即軌道半徑越大,繞行速度越?。?)由得:即軌道半徑越大,繞行角速度越?。?)由得:即軌道半徑越大,繞行加速度越?。?)由得:即軌道半徑越大,繞行周期越大2.三種宇宙速

15、度(1)第一宇宙速度:v7.9m/s是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度,最大繞行速度。推導(dǎo):方法一:地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由得方法二:在地面附近物體的重力近似地等于地球?qū)ξ矬w的萬有引力,重力就是衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由得(2)第二宇宙速度:v11.2km/s是物體掙脫地球的引力束縛需要的最小發(fā)射速度。(3)第三宇宙速度:v16.7km/s是物體掙脫太陽的引力束縛需要的最小發(fā)射速度。3.近地衛(wèi)星特點(diǎn)(1)近地衛(wèi)星的軌道半徑r可以近似地認(rèn)為等于地球半徑R(2)近地衛(wèi)星的線速度大小為v1=7.9km/s(3)近地衛(wèi)星的周期為T=5.06×103s=84min,是人造衛(wèi)星中

16、周期最小的。4.地球同步衛(wèi)星(通信衛(wèi)星)所謂地球同步衛(wèi)星是指相對(duì)于地面靜止的人造衛(wèi)星。特點(diǎn):(1)只能定點(diǎn)在赤道正上方(2)同步衛(wèi)星的角速度、周期與地球自轉(zhuǎn)的角速度、周期相同(3)同步衛(wèi)星距地面高度一定由得(4)同步衛(wèi)星的線速度一定v=3.08km/s5.變軌問題衛(wèi)星從橢圓軌道變到圓軌道或從圓軌道變到橢圓軌道是衛(wèi)星技術(shù)的一個(gè)重要方面如圖所示,在軌道A點(diǎn),衛(wèi)星做離心運(yùn)動(dòng),但是隨著衛(wèi)星遠(yuǎn)離地球,萬有引力做負(fù)功,速度減小,雖然隨半徑增大萬有引力減小,但減小的多,所以到遠(yuǎn)地點(diǎn)B時(shí),衛(wèi)星做向心運(yùn)動(dòng)所以衛(wèi)星軌道是橢圓。若在B點(diǎn)增大速度,讓速度增大到(由衛(wèi)星自帶的推進(jìn)器完成),衛(wèi)星將在該軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。

17、低軌變高軌,需要加速離心高軌變低軌,需要減速向心5.雙星問題兩顆星角速度、周期相等,向心力均由兩者間萬有引力提供。 (注:萬有引力定律公式中的r指的是兩個(gè)物體間的距離,中的r,對(duì)于橢圓軌道指的是曲率半徑,對(duì)于圓軌道指的是圓半徑。) 6.星球瓦解問題對(duì)于赤道上的某一個(gè)物體,當(dāng)速度增加時(shí),重力減小,向心力增加,當(dāng)mg=0即當(dāng)速度(即第一宇宙速度)時(shí),星球處于瓦解的臨界狀態(tài)7.衛(wèi)星的超重和失重(1)人造衛(wèi)星中在發(fā)射階段,尚未進(jìn)入預(yù)定軌道的加速階段,具有豎直向上的加速度,衛(wèi)星內(nèi)的所有物體處于超重狀態(tài),衛(wèi)星與物體具有相同的加速度 (2)衛(wèi)星進(jìn)入軌道后正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),衛(wèi)星與物體處于完全失重機(jī)械能一、功1.功:

18、功等于力和沿該力方向上的位移的乘積。(1)做功的兩個(gè)必要因素:力和物體在力的方向上的位移。(2)公式:WFScos(為F與s的夾角)適用恒力做功求解。單位:焦耳1J1N·m。(3)功是過程量,是力對(duì)空間的積累效應(yīng),和位移、時(shí)間相對(duì)應(yīng)。求功必須指明是“哪個(gè)力”“在哪個(gè)過程中”做的功。(4)功是標(biāo)量,沒有方向,但有正負(fù)。正功表示動(dòng)力做功,負(fù)功表示阻力做功,功的正負(fù)表示能的轉(zhuǎn)移方向。(5)由公式W=Fs cos求解兩種處理辦法:W等于力F乘以物體在力F方向上的分位移scos,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(gè)分位移s1和s2,則F做的功WFs1Fscos。W等于力F在位移s

19、方向上的分力Fcos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(gè)分力F1和F2,則F做功W=F1sFscos。(6)功的物理含義:功是能量轉(zhuǎn)化的量度,即:做功的過程是能量的一個(gè)轉(zhuǎn)化過程,這個(gè)過程做了多少功,就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化對(duì)物體做正功,物體的能量增加;對(duì)物體做負(fù)功,也稱物體克服阻力做功,物體的能量減少。2.功的正負(fù)(1)當(dāng)0900時(shí)W0,力對(duì)物體做正功,動(dòng)力(2)當(dāng)=900時(shí)W0,力對(duì)物體不做功(3)當(dāng)9001800時(shí)W0,力對(duì)物體做負(fù)功或說成物體克服這個(gè)力做正功,阻力3.合力功的計(jì)算(1)用平行四邊形定則求出合外力,再根據(jù)wF合scos計(jì)算功注意應(yīng)是合外力與位移s間的夾角

20、,且合力為恒力。(2)分別求各個(gè)外力的功,再求各個(gè)外力功的代數(shù)和。4.變力做功問題(1)將變力轉(zhuǎn)化為恒力,再用WFscos計(jì)算(2)滑動(dòng)摩擦力、空氣阻力等,在曲線運(yùn)動(dòng)或往返運(yùn)動(dòng)時(shí),若變力F大小不變,功等于力和路程的乘積(3)當(dāng)變力F是位移s的線性函數(shù)時(shí),求出變力F對(duì)位移的平均力,W=s(4)作出變力F隨位移變化的圖象,圖象與位移軸所圍均“面積”即為變力做的功(5)機(jī)車啟動(dòng)中若功率恒定,則可用W=Pt求解(6)根據(jù)動(dòng)能定理或能量轉(zhuǎn)化和守恒定律求變力做的功5.摩擦力的做功(1)靜摩擦力做功的特點(diǎn)靜摩擦力可以做正功,可以做負(fù)功,也可以不做功。在靜摩擦力做功的過程中,只有機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)移(靜摩擦力起著

21、傳遞機(jī)械能的作用),而沒有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。相互摩擦的系統(tǒng)內(nèi),一對(duì)靜摩擦力所做功的代數(shù)和總為零。(2)滑動(dòng)摩擦力做功的特點(diǎn)滑摩擦力可以做正功,可以做負(fù)功,也可以不做功。一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功的過程中,能量的轉(zhuǎn)化有兩個(gè)方面:一是相互摩擦的物體之間機(jī)械能的轉(zhuǎn)移;二是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。相互摩擦的系統(tǒng)內(nèi),一對(duì)滑摩擦力所做功的代數(shù)和不為零,轉(zhuǎn)化為內(nèi)能值等于滑動(dòng)摩擦力與相對(duì)位移的乘積。推導(dǎo):滑動(dòng)摩擦力對(duì)木塊所做功為W木塊=-f(dS)滑動(dòng)摩擦力對(duì)木板所做功為W木板=fsW木塊W木板=-fd6.一對(duì)作用力和反作用力做功的特點(diǎn)(1)一對(duì)作用力和反作用力在同一段時(shí)間內(nèi),可以都做正功、或者都做負(fù)功,或者一個(gè)做

22、正功、一個(gè)做負(fù)功,或者都不做功。(2)一對(duì)作用力和反作用力在同一段時(shí)間內(nèi)做總功可能為正、可能為負(fù)、可能為零。(3)一對(duì)作用力反作用力的摩擦力做的總功可能為零(靜摩擦力)、可能為負(fù)(滑動(dòng)摩擦力),但不可能為正。二、功率:功跟完成這些功所用時(shí)間的比值叫做功率。功率是描述做功快慢的物理量。(1)功率的定義式:,所求出的功率是時(shí)間t內(nèi)的平均功率。(2)功率的計(jì)算式:P=Fvcos,其中是力與速度間的夾角。該公式有兩種用法:求某一時(shí)刻的瞬時(shí)功率。這時(shí)F是該時(shí)刻的作用力大小,v取瞬時(shí)值,對(duì)應(yīng)的P為F在該時(shí)刻的瞬時(shí)功率;當(dāng)v為某段位移(時(shí)間)內(nèi)的平均速度時(shí),則要求這段位移(時(shí)間)內(nèi)F必須為恒力,對(duì)應(yīng)的P為F

23、在該段時(shí)間內(nèi)的平均功率。(3)單位:瓦(w),千瓦(kw)(4)額定功率:機(jī)器長時(shí)間正常運(yùn)行時(shí)的最大輸出功率。實(shí)際功率小于或等于額定功率。(5)汽車的啟動(dòng)問題:當(dāng)汽車從靜止開始沿水平面加速運(yùn)動(dòng)時(shí),有兩種不同的加速過程,但分析時(shí)采用的基本公式都是P=Fv和F-f=ma以恒定功率啟動(dòng)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(yùn)動(dòng),直到F=f,a=0,這時(shí)v達(dá)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(dòng)機(jī)做的功只能用W=Pt計(jì)算,不能用W=Fs計(jì)算(因?yàn)镕為變力)。加速度減小的加速運(yùn)動(dòng):以恒定加速度啟動(dòng)由公式P=Fv

24、和F-f=ma知,由于F恒定,所以a恒定,汽車做勻加速運(yùn)動(dòng),而隨著v的增大,P也將不斷增大,直到P達(dá)到額定功率Pm,功率不能再增大了。這時(shí)勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)束,其最大速度為,這一加速過程發(fā)動(dòng)機(jī)做的功只能用W=Fs計(jì)算,不能用W=Pt計(jì)算(因?yàn)镻為變功率)。此后汽車功率恒定,隨著v的繼續(xù)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(yùn)動(dòng),直到F=f,a=0,這時(shí)v達(dá)到最大值勻加速直線運(yùn)動(dòng):F-f=ma加速度減小的加速運(yùn)動(dòng):啟動(dòng)總時(shí)間:;加速總位移:注意:兩種加速運(yùn)動(dòng)過程的最大速度是相同的,但是恒定功率啟動(dòng)快,但是對(duì)牽引力有最大值限制的情況不適用。三、動(dòng)能、勢能、動(dòng)能定理1.動(dòng)能(1)動(dòng)能:

25、物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫動(dòng)能。表達(dá)式為:。(2)對(duì)動(dòng)能的理解v是瞬時(shí)速度。動(dòng)能是一個(gè)狀態(tài)量,它與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)應(yīng)。動(dòng)能是標(biāo)量它只有大小,沒有方向,而且物體的動(dòng)能總是大于等于零,不會(huì)出現(xiàn)負(fù)值。動(dòng)能是相對(duì)的,它與參照物的選取密切相關(guān)。高中研究動(dòng)能時(shí)只能選地面為參考系。2.重力勢能(Ep):物體由于受到重力的作用,而具有的與其相對(duì)位置有關(guān)的能量叫做重力勢能。 (2)表達(dá)式:Epmgh(h是重心相對(duì)于零勢能面的高度)(3)相對(duì)性 需要選取零勢能面,一般選大地或整個(gè)過程的最低點(diǎn)為零勢能面。 勢能的正負(fù)和大小是相對(duì)于零勢能面的,高速低于零勢能面,重力勢能為負(fù)值,高于零勢能面,重力勢能為正值,正負(fù)表示大

26、小。(4)系統(tǒng)性:重力勢能是物體和地球共有的,一般說物體的重力勢能。(5)重力做功特點(diǎn):重力做功與路徑無關(guān),與初末位置的高度差有關(guān)。重力做正功,重力勢能減小,重力做負(fù)功,重力勢能增大,重力做的功等于重力勢能變化量的負(fù)值即3.彈性勢能(Ep):發(fā)生形變的物體,在恢復(fù)原狀時(shí)能夠?qū)ν庾龉?,因而具有能量,叫彈性勢能,跟物體形變和材料有關(guān)。(1)大小:彈簧的彈性勢能的大小與形變量及勁度系數(shù)有關(guān),彈簧的形變量越大勁度系數(shù)越大彈簧的彈性勢能越大。(2)相對(duì)性:彈性勢能一般取形變量x0處為零勢能點(diǎn)(3)系統(tǒng)性:彈性勢能屬于系統(tǒng)所有,即由彈簧各部分組成的系統(tǒng)所共有,而與外界物體無關(guān)。(4)彈力做功特點(diǎn):彈力做功

27、與路徑無關(guān)。彈力做正功,彈性勢能減小,彈力做負(fù)功,彈性勢能增大,彈力做的功等于彈性勢能變化量的負(fù)值即4.動(dòng)能定理(1)內(nèi)容:所有外力對(duì)物體做的總功(也叫合外力的功)等于物體動(dòng)能的變化量(2)表達(dá)式:推導(dǎo):物體只在一個(gè)恒力作用下做直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律F=ma,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式2as=vt2一v02帶入wFSm a × 即 (3)理解: “增量”是末動(dòng)能減初動(dòng)能EK0表示動(dòng)能增加,EK0表示動(dòng)能減小動(dòng)能定理適用單個(gè)物體,對(duì)于物體系統(tǒng)尤其是具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體系統(tǒng)不能盲目的應(yīng)用動(dòng)能定理,原因是系統(tǒng)內(nèi)所有內(nèi)力做的總功不一定是零。 各力位移相同時(shí),可求合外力做的功,各力位移不同時(shí),分別求力做

28、功,然后求代數(shù)和動(dòng)能定理是標(biāo)量式功和動(dòng)能都是標(biāo)量,不能在某一個(gè)方向上應(yīng)用動(dòng)能定理。動(dòng)能定理的表達(dá)式是在物體受恒力作用且做直線運(yùn)動(dòng)的情況下得出的。但動(dòng)能定理適用于恒力、變力;適用于直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng);適用于瞬間過程和時(shí)間長的過程。對(duì)動(dòng)能定理中的位移與速度必須相對(duì)同一參照系,以地面為參考系。動(dòng)能定理用來求初末速度、初末動(dòng)能、合力、分力、功、合位移、分位移,但是除機(jī)車恒定功率啟動(dòng)情況一般不用動(dòng)能定理求時(shí)間和加速度。(4)應(yīng)用動(dòng)能定理解題的步驟確定研究對(duì)象和研究過程。動(dòng)能定理的研究對(duì)象只能是單個(gè)物體,如果是系統(tǒng),那么系統(tǒng)內(nèi)的物體間不能有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。對(duì)研究對(duì)象受力分析。(研究對(duì)象以外的物體施于研究對(duì)象的力都要分析,含重力)。寫出該過程中合外力做的功,或分別寫出各個(gè)力做的功(注意功的正負(fù))。寫出物體的初、末動(dòng)能。按照動(dòng)能定理列式求解。四、機(jī)械能守恒定律1

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