高三物理機械能有關(guān)問題

高三物理機械能有關(guān)問題一、正確區(qū)分兩種力：保守力與耗散力保守力做功與路徑無關(guān)，只取決于始、末位置.因此保守力沿任意閉合路徑一周，做功為零.常見的有萬有引力、重力等.耗散力做功與實際路徑有關(guān)，所做的功取決于這兩點間的具體路徑.具體運算為力與路程的乘積,常見的有摩擦力等.例.以初速度v0豎直向上拋出一個質(zhì)量為m的小球,上升的最大高度是h.假如空氣阻力f的大小恒定,則從拋出到落回到動身點的整個過程中,空氣阻力、重力對小球做的功分別是多少？分析：重力對物體做的功只跟起點和終點位置有關(guān)，屬于保守力，故對小球做的功為0，而摩擦力屬于耗散力且做負功，因此大小為為-2fh.二、了解恒力功與變力功的運算方法恒力功的運算方法有W=Fscosα或用動能定理.變力做功常采納“功是能量變化的量度”來運算功.例.如圖1所示，質(zhì)量為m的小球用長L的細線懸掛而靜止在豎直位置.在下列三種情形下，分別用水平拉力F將小球拉到細線與豎直方向成θ角的位置.在此過程中，拉力F做的功各是多少？⑴用F緩慢地拉；⑵F為恒力；⑶若F為恒力，而且拉到該位置時小球的速度剛好為零.可供選擇的答案有θLmF圖1A.B.C.D.θLmF圖1分析：⑴若用F緩慢地拉，則明顯F為變力，只能用動能定理求解.F做的功等于該過程克服重力做的功.選D⑵若F為恒力，則能夠依照定義求功.選B⑶若F為恒力，而且拉到該位置時小球的速度剛好為零，那么按定義直截了當求功和按動能定理求功差不多上正確的，選B、D.說明：在第三種情形下，由=，能夠得到，可見在擺角為時小球的速度最大.三、合力功的兩種運算方法一是先求合外力，再依照公式W=F合Scosα運算；二是先分別求各外力的功，再求各外力功的代數(shù)和.圖2例.質(zhì)量為m的物體放在光滑的水平面上，繩經(jīng)滑輪由與水平方向成、大小為F的力拉物塊，如圖2所示，將物塊由A點拉到B點，前進s（m），求外力對物塊做的總功為多少？圖2分析：由合力做功等于各分力做功代數(shù)和得W=Fs+Fscosθ=Fs(1+cosθ)說明：本題也可采納功的定義公式來求解，然而先求合外力再求功就苦惱的多.四、關(guān)于機車的兩種起動問題以額定功率不變起動，據(jù)F-f=ma和F=P/v可得機車作加速度減小的加速運動，后當a=0時機車作勻速運動，汽車最大運動速度vm=P/f.以加速度a勻加速起動，據(jù)F-f=ma和P=Fv，牽引力為定值，功率增大，當P=P額后，改作加速度減小的加速運動.例.一輛汽車額定功率為100kw，質(zhì)量為104kg，設(shè)阻力恒為車重的0.1倍.（1）若汽車保持恒定功率運動，求運動的最大速度.（2）若汽車以0.5m/s2的加速度的運動過程是：先做變加速運動，求其勻加速運動的最長時刻.分析：（1）汽車以恒定功率起動的運動過程是：先做變加速運動（a↓），后做勻速運動（a=0），在此過程中，F(xiàn)、v、a的變化情形如下：v↑F=↓a=↓當F=f時,a=0,v達最大vm保持vm勻速運動,因此汽車達到最大速度時有a=0,F=f,P=Fvm=fvm.最大速度vm==10m/s.（2）汽車以恒定加速度運動的運動過程是：a不變,v↑，F(xiàn)牽恒定,P實=F牽v↑,P實＜P額，直到P實=P額，因此汽車勻加速運動的牽引力F=f+ma=1.5×104N，達到額定功率時的速度為vt==6.7m/s即為勻速運動的末速度,因此勻加速運動的最長時刻為t==13.3s.五、區(qū)分摩擦力做功與生熱問題摩擦力（包括靜摩擦力和滑動摩擦力）對物體既能夠做正功，也能夠做負功，或者說摩擦力既能夠是動力、也能夠是阻力，因此，摩擦力有時不做功，因為摩擦力的方向可能與速度方向垂直．靜摩擦力做功不生熱；滑動摩擦力做功且生熱，所生熱等于滑動摩擦力與相對運動的路程相乘，即：Q=f滑S相例.如圖3所示，質(zhì)量為M的木板P在光滑水平地面上以速度勻速運動，把另一個質(zhì)量為的小木塊Q放到P的右端A點處，剛放上時速度為0.Q將在P上滑行一段距離后相對P靜止，而后以共同的速度一起運動，圖中右邊虛線表示剛停止相對滑動時的位置．試分析那個過程中摩擦力做功與能量變化的情形．圖3分析:設(shè)相互作用的滑動摩擦力分別為和，在相對運動的過程中，木塊Q和木板P的位移分別為SQ和SP．摩擦力對Q做的功等于Q的動能的增量，即．圖3同理，摩擦力對P做的功等于P的動能的增量，即．這兩個功的代數(shù)和為負值，．那個地點的數(shù)值等于由P向Q轉(zhuǎn)移的動能，WP+WQ的絕對值則表示這兩個物體組成的系統(tǒng)的機械能向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化量，即所生的熱，，Q表示摩擦生熱的大小，s表示相對位移.說明：換一個角度，我們能夠把fs相對看作是以木板p為參考系的摩擦力f對Q做的功．在以P為參考系時，這一對滑動摩擦力中fP是不做功的，只有fQ做負功，這兩個功的代數(shù)和仍為負值，它表示在那個過程中，系統(tǒng)的機械能有一部分向內(nèi)能轉(zhuǎn)化，即等于所生的熱．六、動能定理不僅適用于一個運動狀態(tài)不變的過程，也適用于其中包含幾個不同運動狀態(tài)的過程例.質(zhì)量為m的物體A靜止在水平桌面上，A與桌面的摩擦因數(shù)為μ，水平推力F推A，在A發(fā)生了位移s1時撤除F，問A還能前進多少？分析:取整個運動狀態(tài)有Fs1-f(s1+s)=0，求出s=(F-μmg)s1/μmg.說明:在處理包含幾個不同運動狀態(tài)的過程中,要注意分析各個不同運動狀態(tài)中的受力和做功情形,然后將全過程所有力的功求代數(shù)和.K圖4K圖4例.如圖4所示，粗細平均的U形管內(nèi)裝有總長為4L的水.開始時閥門K閉合，左右支管內(nèi)水面高度差為L.打開閥門K后，左右水面剛好相平常左管液面的速度是多大？（管的內(nèi)部橫截面專門小，摩擦阻力忽略不