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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上
一、功、功率、機(jī)械能和能源
1、做功兩要素:力和物體在力的方向上發(fā)生位移
2、功: 其中為力F的方向同位移L方向所成的角
功是標(biāo)量,只有大小,沒有方向,但有正功和負(fù)功之分,單位為焦耳(J)
3、物體做正功負(fù)功問題 (將α理解為F與V所成的角,更為簡單)
(1)當(dāng)α=900時(shí),W=0.這表示力F的方向跟位移的方向垂直時(shí),力F不做功,
如小球在水平桌面上滾動(dòng),桌面對球的支持力不做功。
(2)當(dāng)α<900時(shí), cosα>0,W>0.這表示力F對物體做正功。
如人用力推車前進(jìn)時(shí),人的推力F對車做正功。
(3)當(dāng)α>900時(shí),cosα<0,
2、W<0.這表示力F對物體做負(fù)功。
如人用力阻礙車前進(jìn)時(shí),人的推力F對車做負(fù)功。
** 一個(gè)力對物體做負(fù)功,經(jīng)常說成物體克服這個(gè)力做正功(取絕對值)。
例如,豎直向上拋出的球,在向上運(yùn)動(dòng)的過程中,重力對球做了-6J的功,
可以說成球克服重力做了6J的功。說了“克服”,就不能再說做了負(fù)功。
(4)總功:(正、負(fù)功代數(shù)和);
3、功率的表達(dá)式:平均功率:、;瞬時(shí)功率:P=Fv瞬
功率:描述力對物體做功快慢;是標(biāo)量,有正負(fù)
注意:交通工具發(fā)動(dòng)機(jī)的功率指牽引力做功的功率:P=F牽v
在水平路面上最大行駛速度:(當(dāng)F牽最小時(shí)即F牽=f,a=0)
4、 額定功率指機(jī)器正常工作
3、時(shí)的最大輸出功率,也就是機(jī)器銘牌上的標(biāo)稱值。
實(shí)際功率是指機(jī)器工作中實(shí)際輸出的功率。
5、機(jī)械效率: <1
6、動(dòng)能是標(biāo)量,只有大小,沒有方向。表達(dá)式為:
7、動(dòng)能定理: 或
其中W為合外力對物體所做的總功,m為物體質(zhì)量,v2為末速度,v1為初速度
解答思路:
①選取研究對象,明確它的運(yùn)動(dòng)過程
②分析研究對象的受力情況和各力做功情況,然后求各個(gè)外力做功的代數(shù)和
③明確物體在過程始末狀態(tài)的動(dòng)能和
④列出動(dòng)能定理的方程或
8、重力勢能是標(biāo)量,表達(dá)式為:
(1)重力勢能具有相對性,相對于選取的參考面而言的。在計(jì)
4、算重力勢能時(shí),應(yīng)該明確選取零勢面。
(2)重力勢能可正可負(fù),在零勢面上方重力勢能為正值,在零勢面下方重力勢能為負(fù)值。
(3)重力做功:(是初、末位置的高度差),升高為負(fù),下降為正
重力做功的特點(diǎn):只跟起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān),而跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑無關(guān)(如右圖)
9、 機(jī)械能守恒定律: (只有重力或彈力做功,沒有任何外力做功。)
(只有重力做功,即:動(dòng)能只跟重力勢能轉(zhuǎn)化的)
解題思路:
①選取研究對象----物體系或物體。
②根據(jù)研究對象所經(jīng)歷的物理過程,進(jìn)行受力,做功分析,判斷機(jī)械能是否守恒。
③恰當(dāng)?shù)剡x取參考平面,確定研究對象在過
5、程的初、末態(tài)時(shí)的機(jī)械能。
④根據(jù)機(jī)械能守恒定律列方程,進(jìn)行求解。
10、 能量守恒定律及能量耗散
思路:對求變力做功、瞬間過程力做功、只關(guān)注初、末狀態(tài)的,動(dòng)能定理優(yōu)勢大大地方便!對求曲線運(yùn)動(dòng)、只關(guān)注初、末狀態(tài)的,且不計(jì)摩擦的(只有動(dòng)能與勢能間相互轉(zhuǎn)化)用機(jī)械能守恒定律較好!如下面的幾種情況,用機(jī)械能守恒定律方便(不計(jì)阻力),若有阻力,則用動(dòng)能定理來求速度、阻力做的功等。
A
B
h
v0
A
B
R
☆實(shí)驗(yàn)部分:驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律(選擇較重的重物)
(1)打B點(diǎn)時(shí)的速度:(在計(jì)算時(shí)x要注意單位!)
(2)器材:刻度尺、交流電源、導(dǎo)線、鐵架臺(tái)(其它見圖)
(3)實(shí)
6、驗(yàn)步驟:(電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器:電壓為10v以下;電火花計(jì)時(shí)器:電壓為220v)
A.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上,用導(dǎo)線連接到低壓交流電源
B.將連有重錘的紙帶穿過限位孔,將紙帶和重錘提升到一定高度
C.先接通電源,再釋放紙帶
D.更換紙帶,重復(fù)實(shí)驗(yàn),根據(jù)記錄處理數(shù)據(jù)
(4)實(shí)驗(yàn)原理:
(5)誤差分析:數(shù)據(jù)處理結(jié)果:,主要原因是重錘受到空氣阻力及紙帶受到摩擦阻力,這樣減少的重力勢能有部分轉(zhuǎn)化為熱,所以。(選擇較重的重物,可以不用測量重物的質(zhì)量)
二、 曲線運(yùn)動(dòng)
1.運(yùn)動(dòng)的合成與分解(會(huì)解決小船最短渡河時(shí)間、距離問題)
:運(yùn)動(dòng)的合成與分解是指 l 、v、 a 的合成與分解。由于位移、
7、速度、加速度都是矢量,
合成時(shí)均遵循平行四邊形定則。
2、在曲線運(yùn)動(dòng)中,質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻(某一位置)的速度方向是在曲線上這一點(diǎn)的切線方向。
3、物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)合外力的方向總是指向軌跡的凹的一邊。
4、物體做直線或曲線運(yùn)動(dòng)的條件:
(已知當(dāng)物體受到合外力F作用下,在F方向上便產(chǎn)生加速度a)
(1)若F(或a)的方向與物體速度v的方向相同,則物體做直線運(yùn)動(dòng);
(2)若F(或a)的方向與物體速度v的方向不同,則物體做曲線運(yùn)動(dòng)。
5.平拋運(yùn)動(dòng)及其規(guī)律:
(1)平拋運(yùn)動(dòng):物體以一定速度水平拋出,只受重力作用的運(yùn)動(dòng)(a=g,方向豎直向下)
(2)處理方法:平拋運(yùn)動(dòng)可看成是由水平方向的勻
8、速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)的合成
(3)規(guī)律:①水平分速度:②豎直分速度: ③t秒末的合速度::
④任意時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向可用該點(diǎn)速度方向與x軸的正方向的夾角表示:
☆注意:平拋運(yùn)動(dòng)的物體落地時(shí)間僅由拋出點(diǎn)高度決定
(4)以拋點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),水平方向?yàn)閤軸(正方向和初速度的方向相同),豎直方向?yàn)閥軸,正方向向下,則物體在任意時(shí)刻t的位置坐標(biāo)為:
☆平拋實(shí)驗(yàn) 平拋規(guī)律:左圖說明豎直方向:自由落體運(yùn)動(dòng)
右圖說明水平方向:勻速直線運(yùn)動(dòng)
上圖中斜槽末端水平目的:保證小球飛出的初速度方向水平
6、豎直上拋:(最高點(diǎn)速度為零)
(1)定義
(2)拋到最高點(diǎn)的高度 ,拋到最高點(diǎn)
9、所花的時(shí)間
(3)☆對稱性(上升過程和下落過程具有對稱性)
7、斜拋:射高 射程 (最高點(diǎn)速度不為零)
三、圓周運(yùn)動(dòng)
1、勻速圓周運(yùn)動(dòng):質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng),在相等的時(shí)間里通過的圓弧長度相同。
2、描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量
(1)線速度v:質(zhì)點(diǎn)通過的弧長和通過該弧長所用時(shí)間的比值,即v=s/t,單位m/s;屬于瞬時(shí)速度,既有大小,也有方向。方向?yàn)樵趫A周各點(diǎn)的切線方向上
**勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種非勻速曲線運(yùn)動(dòng),因?yàn)榫€速度的方向在時(shí)刻改變。
(2)角速度:ω=φ/t(φ指轉(zhuǎn)過的角度,轉(zhuǎn)一圈φ為),單位 rad/s或1/s;對某一確定的勻速圓周運(yùn)動(dòng)而言,角速度
10、是恒定的
(3)周期T,頻率f=1/T
周期(T)頻率(f)轉(zhuǎn)速(n)的關(guān)系: 、、n=f
(4)線速度、角速度及周期之間的關(guān)系:
3、向心力:,或者, 向心力就是做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到一個(gè)指向圓心的合力,向心力只改變運(yùn)動(dòng)物體的速度方向,不改變速度大小。
注意:向心力是指向圓心的合力,按效果命名的,不能說物體除受到其它力外又受到一個(gè)向心力。如圖所示,汽車、小球在最高(低)點(diǎn)的向心力就是重力和支持力(重力和拉力、B點(diǎn):重力和軌道對球的壓力)的合力。 支持力與壓力是作用力和反作用力,大小相等。
v0
A
B
R
5、向心加速度:,或或 描述線速度變化快慢
11、,方向與向心力的方向相同
6,注意的結(jié)論:
(1)由于 方向時(shí)刻在變,所以勻速圓周運(yùn)動(dòng)是瞬時(shí)加速度的方向不斷改變的變加速運(yùn)動(dòng)。
(2)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,向心力方向總指向圓心,是一個(gè)變力。
(3)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的合外力就是向心力。
7、離心運(yùn)動(dòng):做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,在所受的合力突然消失或者不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力的情況下,就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)。
四、萬有引力定律及其應(yīng)用
1.開普勒行星運(yùn)動(dòng)第三定律:,k與行星無關(guān),僅由恒星質(zhì)量決定
2. 萬有引力定律:(G為引力常量,r為質(zhì)心距離)
3.一天體繞著另一天體(稱為中心天體)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),基本方程有
12、
① 即
②在地球表面質(zhì)量為m1物體有: 即 (黃金代換)
注意:(a)R為地球(星球)的半徑,r為軌道半徑,也是天體間的距離或者質(zhì)心距離;M為中心天體質(zhì)量,m為做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的天體質(zhì)量,g為地球(星球)表面的重力加速度 (b)對衛(wèi)星來說:r=R+h
常見題型:(1)由①可得:是分析衛(wèi)星運(yùn)行速度的重要公式(式中r=R+h);
向心加速度:,周期和角速度可由:、來分析
(2) 由①與②可分析中心天體的質(zhì)量、中心天體的密度及天體表面的重力加速度
(3).重力=萬有引力
地面物體的重力加速度:mg = G g = G ≈9.8m/s2
高空物體的重力加
13、速度: g ‘= G <9.8m/s2
4.第一宇宙速度:近地衛(wèi)星的運(yùn)行速度叫第一宇宙速度(是最小的發(fā)射速度和最大的環(huán)繞速度)。
由得 =7.9km/s
第二宇宙速度:V2=11.2km/s 第三宇宙速度:V3=16.7km/s
5、 同步衛(wèi)星(相對地球靜止):T=24h,位于赤道平面 ,高度一定。
6、 對于某高度的衛(wèi)星或天體: 變小
距離r變大,則 T 變大 ,反之相反
五、 光速最大,光束不變,在慣性系中,物理規(guī)律仍然適用,牛頓定律適用宏觀情況
14、 廣義相對論:時(shí)空彎曲 狹義相對論: 時(shí)間延緩 尺度收縮 質(zhì)量變大 E=MC2
黑體(完全吸收熱輻射)、不連續(xù)的能量、光子的波粒二象性(在短時(shí)間內(nèi)顯粒子性、長時(shí)間內(nèi)顯波動(dòng)性)
☆例:在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,質(zhì)量為1 kg的重錘下落,通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄運(yùn)動(dòng)過程,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接電源為6 V、50 Hz的交變電源,紙帶打點(diǎn)如圖7所示.
紙帶上O點(diǎn)為重錘自由下落時(shí)的打點(diǎn)起點(diǎn)(O、A間點(diǎn)未畫出),選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D依次間隔一個(gè)點(diǎn)(圖中未畫出),各計(jì)數(shù)點(diǎn)與O點(diǎn)距離如圖所示,單位為mm,重力加速度為9.8 m/s2,則:
(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下B點(diǎn)時(shí),重錘速度VB=
15、_______,重錘動(dòng)能EkB=________.
(2)從開始下落算起,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄B點(diǎn)時(shí),重錘勢能減少量為_________.
(3)由(1)(2)中數(shù)據(jù)知,重錘下落過程中,機(jī)械能_______.
☆例:如右圖所示,在“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí),
用一張印有小方格的紙記錄軌跡,小方格的邊長=1.25cm。
若小球在平拋運(yùn)動(dòng)途中的幾個(gè)位置如圖中的a、b、c、d所示,
則小球平拋的初速度的計(jì)算式為v0=___________(用、g表示),
其值是__________(取g=10m/s2),小球在b點(diǎn)的速率是_________
解:在豎直方向上: 在
16、豎直方向上:
有則
在水平方向上: 有
則 則
☆例:某同學(xué)在應(yīng)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)中,獲取一根紙帶如圖,但測量發(fā)現(xiàn)0、1兩點(diǎn)距離遠(yuǎn)大于2mm,且0、1和1、2間有點(diǎn)漏打或沒有顯示出來,而其他所有打點(diǎn)都是清晰完整的,現(xiàn)在該同學(xué)用刻度尺分別量出2、3、4、5、6、7六個(gè)點(diǎn)到0點(diǎn)的長度hi(i=2.3.4…7),再分別計(jì)算得到3、4、5、6四個(gè)點(diǎn)的速度vi和vi2(i= 3.4.5.6),已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期為T。
17、
①該同學(xué)求6號點(diǎn)速度的計(jì)算式是:v6=________
②然后該同學(xué)將計(jì)算得到的四組(hi ,vi2 )數(shù)據(jù)在v2- h坐標(biāo)系中找到對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn),將四個(gè)點(diǎn)連接起來得到如圖所示的直線,請你回答:接下來他是如何判斷重錘下落過程機(jī)械能守恒的?(說明理 由)
答:________________________________________________
☆例:某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究“動(dòng)能定理”。如圖12,他們將拉力傳感器固定在小車上,用不可伸長的細(xì)線將其通過一個(gè)定滑輪與鉤碼相連,用拉力傳感器記錄通過A、B時(shí)的速度大小。小車中可以放置砝碼。
(1)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下:
18、
①測量__________和拉力傳感器的總質(zhì)量;把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上,另一端通過定滑輪與鉤碼相連;正確連接所需電路;
②將小車停在C點(diǎn),________,小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng),記錄細(xì)線拉力及小車通過A、B時(shí)的速度。
③在小車中增加砝碼,或___________,重復(fù)②的操作。
(2)表1是他們測得的一組數(shù)據(jù),其中M是M1 與小車中砝碼質(zhì)量之和,是兩個(gè)速度傳感器記錄速度的平方差,可以據(jù)此計(jì)算出動(dòng)能變化量,F(xiàn)是拉力傳感器受到的拉力,W是F在A、B間所作的功。表格中的_________,W3 =________。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
(3)根據(jù)表1,請?jiān)趫D13中的方格紙上作出圖線。
專心---專注---專業(yè)