《知識(shí)網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)與學(xué)科素養(yǎng)提升》機(jī)械能守恒定律PPT優(yōu)質(zhì)課件
學(xué)科素養(yǎng)提升
一、功和功率的計(jì)算
1.功的計(jì)算
(1)恒力功：用公式W＝Flcos α
其中l(wèi)表示力的作用點(diǎn)相對(duì)于地面位移的大小，某個(gè)力做功與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。
(2)總功的計(jì)算
①合力做的總功等于各個(gè)力做的功的代數(shù)和。
②動(dòng)能定理：W總＝ΔEk＝Ek2－Ek1。
③另一種方法是先求出物體所受各力的合力，再用公式W總＝F合lcos α計(jì)算，本方法僅限于恒力作用于做功全過(guò)程的情況。
[例1] 質(zhì)量為20 kg的物體，在一與水平方向成一定角度的拉力作用下沿直線運(yùn)動(dòng)，因拉力發(fā)生變化，物體運(yùn)動(dòng)的v－t圖像如圖所示。求：
(1)0～10 s，合外力做的功；
(2)0～20 s，合外力做的功；
(3)20～40 s，合外力做的功；
(4)前40 s，合外力做的功。
2.功率的計(jì)算方法
(1)P＝Wt：此式是功率的定義式，常用于求解某段時(shí)間內(nèi)的平均功率。
(2)P＝Fv，此式一般用來(lái)計(jì)算瞬時(shí)功率，但當(dāng)速度為平均速度v－ 時(shí)，功率P－ 為平均功率。
[例2] 一臺(tái)起重機(jī)將靜止在地面上、質(zhì)量為m＝1.0×103 kg的貨物勻加速豎直吊起，在2 s末貨物的速度v＝4 m/s(取g＝10 m/s2，不計(jì)額外功)。求：
(1)起重機(jī)在這2 s內(nèi)的平均功率；
(2)起重機(jī)在2 s末的瞬時(shí)功率。
二、動(dòng)能定理的理解及應(yīng)用
1.W總＝W1＋W2＋W3＋…是包含重力在內(nèi)的所有力做功的代數(shù)和，若合外力為恒力，也可這樣計(jì)算：W總＝F合lcos α。
2.動(dòng)能定理是計(jì)算物體位移或速率的簡(jiǎn)捷途徑，當(dāng)題目中涉及位移時(shí)可優(yōu)先考慮動(dòng)能定理。
3.做功的過(guò)程是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，動(dòng)能定理表達(dá)式中的“＝”的意義是一種因果聯(lián)系的數(shù)值上相等的符號(hào)，它并不意味著“功就是動(dòng)能增量”，也不意味著“功轉(zhuǎn)變成了動(dòng)能”，而是意味著“功引起物體動(dòng)能的變化”。
動(dòng)能定理公式兩邊每一項(xiàng)都是標(biāo)量，因此動(dòng)能定理是一個(gè)標(biāo)量方程。
[例3] 如圖所示，足夠長(zhǎng)的傾角為θ的粗糙斜面上，有一質(zhì)量為m的滑塊距擋板P為L(zhǎng)，以初速度v0沿斜面下滑，并與擋板發(fā)生碰撞，滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，μ＜tan θ，重力加速度為g。若滑塊與擋板碰撞過(guò)程中沒(méi)有機(jī)械能損失，求：
(1)滑塊第一次與擋板碰撞前瞬間的速度大��；
(2)滑塊第一次與擋板碰撞后上升離開(kāi)擋板P的最大距離。
三、機(jī)械能守恒的應(yīng)用
1.當(dāng)研究對(duì)象只有一個(gè)物體時(shí)(地球自然包括在內(nèi))，往往用是否“只有重力做功”來(lái)判定物體機(jī)械能是否守恒。機(jī)械能守恒方程mgh＋12mv20＝mgh′＋12mv2。
2.當(dāng)研究物體與彈簧組成的系統(tǒng)時(shí)，往往用是否“只有重力和彈力做功”來(lái)判定物體與彈簧組成的系統(tǒng)的機(jī)械能是否守恒。物體機(jī)械能與彈簧彈性勢(shì)能總和保持不變。
3.當(dāng)研究對(duì)象有多個(gè)物體在內(nèi)時(shí)，往往用是否“沒(méi)有摩擦和介質(zhì)阻力”來(lái)判定機(jī)械能是否守恒。方程：系統(tǒng)勢(shì)能的增加(減少)量等于動(dòng)能的減少(增加)量，即：ΔEp增＝ΔEk減。
四、生活中的能量轉(zhuǎn)化與守恒
1.機(jī)械能可與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，能的總量是不變的。
2.某種形式的能量減少，一定存在其他形式的能量增加，且減少量和增加量一定相等。
3.某個(gè)物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等。
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