2.表达式:W总=Ek2-Ek1 或W合=ΔEK
1.内容:外力对物体做的总功等于物体动能的变化.即:合外力做的功等于物体动能的变化.
(二)动能
1、动能
(1).定义:物体由于运动而具有的能量叫做动能.
(2).计算公式:.国际单位:焦耳(J).
(3).说明:
①动能只有大小,没有方向,是个标量.计算公式中v是物体具有的速率.动能恒为正值.
②动能是状态量,动能的变化(增量)是过程量.
③动能具有相对性,其值与参考系的选取有关.一般取地面为参考系.
(一)势能
1.重力做功的特点
重力做功与路径无关,只决定于初、末位置间的高度差h,重力做功的大小WG=mgh.若物体从高处下降,重力做正功,反之,物体克服重力做功.
2.重力势能
地球上的物体由于受到重力的作用而具有的跟它的高度有关的能,叫重力势能.重力势能是地球和物体组成的系统共有的,而不是物体单独具有的.
Ep=mgh,重力势能的大小和零势能面的选取有关,h是物体的重心到参考面(零重力势能面)的高度.若物体在参考面以上,则重力势能取正值;若物体在参考面以下,则重力势能取负值.通常选取地面作为零势能面.重力势能是标量,但有正负.
3.重力做功与重力势能变化的关系
重力对物体做多少正功,物体的重力势能就减小多少;重力对物体做多少负功,物体的重力势能就增加多少.重力对物体所做的功等于物体重力势能的变化量,即:
WG=-(EP2-EP1)=EP1-EP2,或WG=-△EP.
重力势能的变化量与零重力势能面的选取无关.
4.弹性势能
物体由于发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能.弹簧弹性势能的大小与形变量及劲度系数有关,弹簧的形变量越大、劲度系数越大,弹簧的弹性势能越大.Ep=1/2( kx2)
5.发动机名牌上的额定功率,指的是该机正常工作时的最大输出功率.实际功率是机器工作时实际的输出功率。并不是任何时刻发动机的实际功率都等于额定功率,实际功率可在零和额定功率之间取值.
发动机的额定功率是牵引力的功率,而不是合外力的功率.P=Fv中,F指的是牵引力.在P一定时,F与v成反比;在F一定时,P与v成正比.
6.机车的启动问题
(1)在额定功率下启动:
由公式P=Fv和F-f=ma知,由于P恒定,随着v的增大,F必将减小,a也必将减小,汽车做加速度不断减小的加速运动,直到F=f,a=0,这时v达到最大值.可见恒定功率的加速一定不是匀加速.这种加速过程发动机做的功只能用W=Pt计算,不能用W=Fs计算(因为F为变力).其速度图象如图所示.
(2)以恒定加速度a启动:
由公式P=Fv和F-f=ma知,由于F恒定,所以a恒定,汽车做匀加速运动,而随着v的增大,P也将不断增大,直到P达到额定功率Pm,功率不能再增大了.这时匀加速运动结束,此时速度为,此后汽车要想继续加速就只能做恒定功率的变加速运动了,由于机车的功率不变,速度增大,牵引力减小,从而加速度也减小,直到F=f时,a=0,这时速度达到最大值.可见恒定牵引力的加速时功率一定不恒定.这种加速过程发动
机做的功只能用W=Fs计算,不能用W=Pt计算(因为P为变功率).
其速度图象如图所示.
4.功率的单位有W、kW、马力.其换算关系为:1kW=1000W,1马力=735W.
3.功率是标量.
2.功率的定义式:,导出公式,其中α是F与v的夹角.
说明:①定义式求出的为平均功率,若功率一直不变,则为瞬时功率.
②导出式中若v为平均速度,则P为平均功率;若v为瞬时速度,则P为瞬时功率,式中α为力F与物体速度v之间的夹角.
1.概念:功跟完成这些功所用时间的比值叫做功率.功率是表示物体做功快慢的物理量.
8.几种力做功的特点
①作用力和反作用力的做功
作用力与反作用力同时存在,作用力做功时,反作用力可能做功,也可能不做功,可能做正功,也可能做负功,不要以为作用力与反作用力大小相等、方向相反,就一定有作用力、反作用力的功数值相等,一正一负.所以作用力与反作用力做功不一定相等.
②摩擦力的做功
A、静摩擦力做功的特点
(1)静摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功。
(2)在静摩擦力做功的过程中,只有机械能的相互转移(静摩擦力起着传递机械能的作用),而没有机械能转化为其他形式的能.
(3)相互摩擦的系统内,一对静摩擦力所做功的代数和总为零。
B.滑动摩擦力做功的特点
(1)滑动摩擦力可以对物体做正功,也可以对物体做负功,当然也可以不做功。
(2)一对滑动摩擦力做功的过程中,能量的转化有两个方面:一是相互摩擦的物体之间机械能的转移;二是机械能转化为内能。转化为内能的量值等于滑动摩擦力与相对位移的乘积。
(3)滑动摩擦力、空气摩擦阻力等,在曲线运动或往返运动时等于力和路程(不是位移)的乘积
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