机械能守恒定律总结

机械能守恒定律总结
机械能守恒定律总结

机械能守恒定律总结
1、追寻守恒量
2、功
3、功率
4、重力势能
5、探究弹性势能的表达式
6、实验：探究功与速度变化的关系
7、动能和动能定理
8、机械能守恒定律
9、实验：验证机械能守恒定律
10、能量守恒定律与能源
一、夯实基础知识
1.深刻理解功的概念
A.功是力的空间积累效应.它和位移相对应（也和时间相对应）.计算功的方法有三种：
⑴按照定义求功.即：W=Fscosθ.在高中阶段,这种方法只适用于恒力做功.恒力做功大小只与F、S、θ这三个量有关,与物体是否还受其它力,物体的运动状态、运动形式等因素无关.这种方法也可以说成是：功等于恒力和沿该恒力方向上的位移的乘积.
⑵用动能定理W=ΔEk或功能关系求功.当F为变力时,高中阶段往往考虑用这种方法求功.
这种方法的依据是：做功的过程就是能量转化的过程,功是能的转化的量度.如果知道某一过程中能量转化的数值,那么也就知道了该过程中对应的功的数值.
⑶利用功率求功：此方法主要用于在发动机功率保持恒定的条件下,求牵引力做的功.若机车保持发动机输出功率恒定不变,机车在加速过程中,速度v不断增大,由P=Fv,可知发动机牵引力逐渐减小.因此求机车发动机牵引力做的功实际上是求变力的功,一般不能用定义式求解,而可用功率定义式求解即：W=Pt.
B.有关功的正负及判断方法
⑴功有正负,但其正负既不表示方向（亦即功是标量）也不表示大小,而仅表示做功的效果.如人在推车前进过程中,人对车的推力是一个动力,对车做正功；而地面对车的摩擦力起阻碍运动的作用效果,对车做负功.由于功是标量,只有大小没有方向,因此合力的功等于其各分力分别做功的代数和.
⑵如何判断力F做功的正负.
①利用功的定义式
②利用力F与物体速度v之间的夹角的情况来判断,设其夹角为θ,则：当 时F做正功,当 时F不做功,当 时F做负功.
③根据物体的能量变化来判断,例如,物体的动能增加,则合外力必定对其做正功；物体重力势能增加,则说明重力对它做负功.
C．变力的功：一类是与势能相关联的力,比如重力、弹簧的弹力等,它们的功与路径无关,只与始末位置有关,这类力对物体做正功,物体势能减少；物体克服这类力做功,物体势能增加.因此,可以根据势能的变化求对应变力做的功.另一类如滑动摩擦力、空气阻力等,在曲线运动或往复运动时,这类力的功等于力和路程的乘积.也可以应用动能定理求变力做的功.
D.了解常见力做功的特点:
①重力做功和路径无关,只与物体始末位置的高度差h有关：W=mgh,当末位置低于初位置时,W＞0,即重力做正功；反之则重力做负功.
②滑动摩擦力做功与路径有关.当某物体在一固定平面上运动时,滑动摩擦力做功的绝对值等于摩擦力与路程的乘积.
③在弹性范围内,弹簧做功与始末状态弹簧的形变量有关系.
E.一对作用力和反作用力做功的特点：【1.作用力和反作用力可以都不做功.如卫星绕地球做匀速圆周运动,相互间的引力都不做功.【2.作用力和反作用力可以都做正功.如光滑水平面上放上两块磁铁,由于它们间的相互引力（或斥力）使它们运动而具有动能,相互作用力都做正功.【3.作用力和反作用力可以都做负功.【4.一对作用力和反作用力在同一段时间内做的总功可能为正、可能为负、也可能为零；一对互为作用反作用的摩擦力做的总功可能为零（静摩擦力）、可能为负（滑动摩擦力）,但不可能为正.
2.深刻理解功率的概念
（1）功率的物理意义：功率是描述做功快慢的物理量.
（2）功率的定义式：,所求出的功率是时间t内的平均功率.
（3）功率的计算式：P=Fvcosθ,其中θ是力与速度间的夹角.该公式有两种用法：①求某一时刻的瞬时功率.这时F是该时刻的作用力大小,v取瞬时值,对应的P为F在该时刻的瞬时功率；②当v为某段位移（时间）内的平均速度时,则要求这段位移（时间）内F必须为恒力,对应的P为F在该段时间内的平均功率.
(4)重力的功率可表示为PG=mgvy,即重力的瞬时功率等于重力和物体在该时刻的竖直分速度之积.
3.重力势能与重力做功：
⑴由相互作用的物体的相对位置决定的能量叫做势能.其中由地球和地面上物体的相对位置决定的势能称为重力势能,此外还有弹性势能.
⑵举高的物体所具有的势能跟其受到的重力有关,所以称之为重力势能.一个质量为m的物体,被举高到离地高度为h处,则物体相对于地面所具有的重力势能为EP=mgh.
⑶重力势能EP=mgh是相对的,式中的h是物体的重心到参考平面（零重力势能面）的高度.若物体在参考平面以上,则重力势能为正值；若物体在参考平面以下,则重力势能为负值.