《2020年（机械制造行业）机械能守恒定律》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020年（机械制造行业）机械能守恒定律（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、（机械制造行业）机械能守恒定律第四章机械能及其守恒定律新课标要求内容标准（1）举例说明功是能量变化的量度，理解功和功率。关心生活和生产中常见机械功率的大小及其意义。例1分析物体移动的方向与力的方向不在一条直线上时力所做的功。例2分析汽车发动机的功率一定时，牵引力与速度的关系。（2）通过实验，探究恒力做功与物体动能变化的关系。理解动能和动能定理。用动能定理解释生活和生产中的现象。例3用打点计时器或光电计时器探究恒力做功与物体动能变化的关系。例4从牛顿第二定律导出动能定理。（3）理解重力势能。知道重力势能的变化与重力做功的关系。（4）通过实验，验证机械能守恒定律。理解机械能守恒定律。用机械能守恒定
2、律分析生活和生产中的有关问题。（5）了解自然界中存在多种形式的能量。知道能量守恒是最基本、最普遍的自然规律之一。（6）通过能量守恒以及能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性。了解能源与人类生存和社会发展的关系，知道可持续发展的重大意义。例5评价核能为人类带来的好处和可能发生的问题。活动建议（1）设计实验，测量人在某种运动中的功率。（2）通过查找资料、访问有关部门，收集汽车刹车距离与车速关系的数据，尝试用动能定理进行解释。第一单元功和功率（教师版）考点解读典型例题知识要点一、功：定义：功是作用在物体上的力与物体在力的方向上发生的位移的 做功的两个必要因素是 和 公式： ，式中角是 说明：（
3、）特例：当=0时，W= ;当=90时，W= ;当=180时,W= （）讨论：当090时，W为 值，这时力F对物体做功，称之为力F对物体做了 功当90180时，W为 值，这时是物体克服F做功，称之为力F对物体做了 功当=90时，W= ，这时力F对物体不做功物理意义：功是 转化的量度，是标量，功的正负，既不描述功的大小，也不是描述功的方向，而是有它的特殊意义单位：国际单位是 ，符号是 另外还有电子伏、千瓦时等它们之间的换算关系：1eV=1610-19J1kWh=36106J合力的功：当物体受到几个力的作用时，各力所做的功相加，就等于合力所做的功说明：（）功的本质是力在空间的积累，所谓积累，既可以是
4、力在位移方向的分量Fcos与位移s的乘积，也可以是位移在力的方向上的分量scos与力F的乘积理解功的概念时，要从本质上进行理解，而不能乱套公式（）上述功的定义式对恒力才适用（）功的正负的含义：力对物体做正功，导致物体能量增加；力对物体做负功，导致物体能量减少（）功与参照物有关，一般以地面为参照物(例1针对练习1)二、功率：定义：功跟完成这些功所用时间的 物理意义：是描述做功 的物理量，是 量公式：（）定义式：= ;（）推广式：= ，当=0时，= ;（）平均功率公式：=W/t=F;（）瞬时功率公式：=F;（）额定功率：机械连续正常工作输出的 功率单位：国际单位是 ，符号是 ，常用的单位还有kw公
5、式=Fv的运用有三种情况：（）当F一定时，物体的运动速度越大，功率P也越大（）当v一定时，F越大，越大（）当P一定时，F与v成反比，如汽车在额定功率下行驶，要增大牵引力，则必须降低行驶速度；反之则必须减小牵引力例2(针对练习2)疑难探究三、怎样理解功的公式W=Fscos中的“s”?在功的计算式W=Fscos中，s是力的作用点沿力的方向上发生的位移，不一定是物体的位移，大多数情况下，在力F对物体做功时，力F的作用点相对于物体静止，所以在这种情况下就把物体的位移当作了力F的作用点的位移了(例3针对练习3）四、机车的两种起动问题以恒定功率起动汽车从静止开始以额定功率起动，开始时由于汽车的速度很小，由
6、公式P=Fv知：牵引力F较大，因而由牛顿第二定律F-f=ma知，汽车的加速度较大随着时间的推移，汽车的速度将不断增大，牵引力F将减小，加速度减小，但是由于速度方向和加速度方向相同，汽车的速度仍在不断增大，牵引力将继续减小，直至汽车的牵引力F和阻力f相平衡为止汽车的牵引力F和阻力f平衡时，F-f=0，加速度a0，汽车的速度达到最大值vm汽车的运动形式是做加速度越来越小的变加速直线运动，最终做匀速直线运动其速度-时间图像如图413所示以恒定牵引力起动由于牵引力F恒定，根据牛顿第二定律F-f=ma，可知：加速度a恒定，汽车作匀加速直线运动，随着时间的推移，实际功率将不断增大由于汽车的实际功率不能超过
7、其额定功率，汽车的匀加速直线运动只能维持到其实际功率等于其额定功率时，此时汽车的速度达到它匀加速直线运动阶段的最大速度v1m，其后汽车只能以额定功率起动的方式进行再加速，其运动方式和第一种起动形式完全相同即汽车继续做加速度越来越小的变加速直线运动，直至汽车进入匀速直线运动状态，速度达到最终的最大速度vm汽车的起动过程经历了两阶段：一是匀加速直线运动阶段，二是变加速直线运动阶段，最终做匀速直线运动其速度-时间图像如图4-1-4所示(例4针对练习4)【例】如图4-11所示，质量为m的物块静止在倾角为的斜面体上，当斜面体沿水平面向左匀速运动位移时，求物块所受重力、支持力、摩擦力做的功和合力做的功【例
8、2】质量为m的物体，从倾角为的光滑斜面顶端由静止而下滑求：前n秒内重力对物体做功的平均功率；第n秒内重力对物体做功的平均功率；第n秒末重力对物体做功的瞬时功率例3】如图4-12某人用F=20N的水平恒力，通过轻滑轮拉物体，使物体前进了1m，已知拉动过程中上下两绳都处于水平状态，求拉力F做的功图412【例4】额定功率是80kW的无轨电车，其最大速度是72km/h，质量是2t，如果它从静止先以2m/s2的加速度匀加速开出，阻力大小一定，则电车匀加速运动行驶能维持多少时间？又知电车从静止驶出到增至最大速度共经历了21s，在此过程中，电车通过的位移是多少？ _典型例题答案 【例1】解析：物块受重力mg
9、，支持力N和静摩擦力，如图415所示，物块随斜面体匀速运动合力为零，所以，物块位移为s，重力与位移的夹角为，重力做功支持力的夹角为，支持力做功静摩擦力的夹角为做的功合力是各个力做功的代数和说明：（1）根据功的定义计算功时一定要明确力、位移和力与位移间的夹角本题重力与位移夹角，不做功，支持力与位移夹角为做正功，摩擦力与位移夹角为做负功一个力是否做功，做正功还是做负功要具体分析，不能笼统地说，如本题支持力做正功（2）合力的功一般用各个力做功的代数和来求，因为功是标量，求代数和较简单如果先求合力再求功，本题合力为零，合力功也为零【例2】解析：由牛顿第二定律可得：物体的加速度a=mgsin/m=gsi
10、n,所以第n秒末的速度vn=at=ngsin,sn=at2=n2gsin前n秒内重力对物体做功的平均功率n=wG/t=mgsnsin/t=mng2sin2第n秒内重力的平均功率=mgngsin+(n-1)gsinsin/2=(n)mg2sin2第n秒末重力对物体做功的瞬时功率pn=mgvnsin=mng2sin2说明：求平均功率用P=w/t和p=Fcos（其中是F与v的夹角，F为恒力）求瞬时功率一般用p=Fvcos（其中F、v、均为此时的瞬时值）【例3】解析：由于物体前进了1m，所以力F的作用点的位移X=2m,故力F做的功W=FX=40J说明：在功的计算式W=fXcos中，s是力的作用点沿力的
11、方向上发生的位移，不一定是物体的位移【例4】解析：当电车达最大速度=72km/h=20m/s时，根据功率的公式,解得：；设电车在匀加速直线运动阶段的牵引力为F，由牛顿第二定律，解得：；匀加速直线运动阶段所能达到的最大速度；匀加速直线运动阶段所维持的时间；此时汽车通过的位移电车从加速到的过程中，由动能定理解得：因此电车通过的总位移说明：解决这一类问题关键是要理解额定功率、实际功率的关系，汽车在匀加速运动过程中，实际功率是变化的，并不恒定汽车在匀加速直线运动阶段，汽车的瞬时速度vt=v0+at(v0=0)；汽车做匀加速直线运动所能维持的时间t1=v1m/a汽车在匀加速直线运动阶段，汽车的瞬时功率P
12、t=FvtP额汽车在匀加速直线运动阶段结束时，瞬时功率等于额定功率P额，且满足汽车在变加速直线运动阶段功率恒为额定功率，进入匀速直线运动时牵引力和阻力平衡，有从能的角度看：对于匀加速直线运动阶段，根据动能定理有(、分别表示匀加速运动阶段牵引力所做的功、位移)，变加速直线运动阶段牵引力所做的功=(表示变加速直线运动阶段所经历的时间)，(为变加速直线运动阶段的位移) 针对练习 1如图416所示，一个物体放在水平面上，在跟竖直方向成角的斜向下的推力F的作用下沿平面移动了距离s，若物体的质量为m，物体与地面之间的摩擦力大小为f，则在此过程中（）A摩擦力做的功为fsB力F做的功为FscosC力F做的功为
13、FssinD重力做的功为mgs图4162如图417所示，物体由静止开始沿倾角为的光滑斜面下滑，m、h已知，求：（1）物体滑到底端过程中重力的功率（2）物体滑到斜面底端时重力的功率3如图418所示，当用恒力拉绳通过定滑轮使质量为m的物体从位置A移到位置B（A、B两处绳与水平方向夹角分别是1、和2），已知高度为H，求力F对物体做的功（不计绳质量及绳与滑轮间的摩擦）4质量m=5103kg的汽车在水平路面上从静止开始以加速度a=2m/s2作匀加速运动，所受阻力f=10103N，汽车起动后第1s末牵引力的瞬时功率是（）A2kWB11kWC20kWD22kW5一质量为的汽车，发动机额定功率为，汽车由静止开
14、始以加速度做匀加速直线运动机车发动机达到额定功率后以恒定功率继续行驶假设车的阻力为车重的倍，g取求：（1）汽车做匀加速直线运动的最长时间t；（2）汽车起动后5s末和15s末的瞬时功率；（3）汽车的最大速度 单元达标 1讨论力F在下列几种情况下做功的多少（1）用水平推力F推质量是m的物体在光滑水平面上前进了s（2）用水平推力F推质量为2m的物体沿动摩擦因数为的水平面前进了s（3）斜面倾角为，与斜面平行的推力F，推一个质量为2m的物体沿光滑斜面向上推进了s（）A（3）做功最多B（2）做功最多C做功相等D不能确定2质量为m的物体静止在倾角为的斜面上，当斜面沿水平方向向右匀速移动了距离s时，如图4-1-9所示，物体m相对斜面静止，则下列说法中不正确的是（）A摩擦力对物体m做功为零B合力对物体m做
