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一、动能 势能 动能定理知识点总结及习题讲解,超详细!
一、高中物理动能定理的详细知识总结(带例题),急急急急急急!!!!!
一、动能——指物体因运动而具有的能量。数值公式:Ek=(1/2)mu^2
国际单位是焦耳(J),简称焦。
动能和势能都是标量,即只有大小而不存在方向。
纯动能计算题比较简单,例:质量为50KG的汽车以每小时100KM的速度向前行驶,问其具有多大的动能?
解:Ek=(1/2)mu^2
Ek=(1/2)*50*100^2=250000(J)
二、动能最常用的应用是与势能相联系,根据机械能守恒:动能+势能=机械能
势能:物体由于被举高而具有的能叫做重力势能
公式:Ep=mgh
单位也是焦耳(J)
动能和势能综合试题:
例:在理想状态下(忽略摩擦力),质量为m的静止小球从高度为h的斜坡滚下,到达地面时的动能为多少,速度为多少?
解:根据机械能守恒知:
到达地面时的高度为0,所以势能为0,即势能全部转化为了动能。
即Ek=Ep=mgh
又Ek=(1/2)mu^2=mgh,从而推出u=根号2gh
二、物理高一动能和动能定理知识点归纳
物理高一动能和动能定理知识点归纳 篇1
一、动能
如果一个物体能对外做功,我们就说这个物体具有能量.物体由于运动而具有的能. Ek=mv2,
其大小与参照系的选取有关.动能是描述物体运动状态的物理量是相对量。
二、动能定理
做功可以改变物体的能量.所有外力对物体做的总功等于物体动能的增量. W1+W2+W3+=mvt2-mv02
1.反映了物体动能的变化与引起变化的原因力对物体所做功之间的因果关系.可以理解为外力对物体做功等于物体动能增加,物体克服外力做功等于物体动能的减小.所以正功是加号,负功是减号。
2.增量是末动能减初动能.EK0表示动能增加,EK0表示动能减小。
3、动能定理适用单个物体,对于物体系统尤其是具有相对运动的物体系统不能盲目的应用动能定理.由于此时内力的功也可引起物体动能向其他形式能(比如内能)的转化.在动能定理中.总功指各外力对物体做功的代数和.这里我们所说的外力包括重力、弹力、摩擦力、电场力等。
物理高一动能和动能定理知识点归纳 篇2
1、什么是动能?它与哪些因素有关?
物体由于运动而具有的能叫动能,它与物体的质量和速度有关。
下面通过举例表明:运动物体可对外做功,质量和速度越大,动能越大,物体对外做功的能力也越强。所以说动能是表征运动物体做功的一种能力。
2、动能公式
动能与质量和速度的定量关系如何呢?我们知道,功与能密切相关。因此我们可以通过做功来研究能量。外力对物体做功使物体运动而具有动能。下面我们就通过这个途径研究一个运动物体的动能是多少。
列出问题,引导学生回答:
光滑水平面上一物体原来静止,质量为m,此时动能是多少?(因为物体没有运动,所以没有动能)。在恒定外力F作用下,物体发生一段位移s,得到速度v(如图1),这个过程中外力做功多少?物体获得了多少动能?
样我们就得到了动能与质量和速度的定量关系:
物体的动能等于它的质量跟它的速度平方的乘积的一半。用Ek表示动能,则计算动能的公式为:
由以上推导过程可以看出,动能与功一样,也是标量,不受速度方向的影响。它在国际单位制中的单位也是焦耳(J)。一个物体处于某一确定运动状态,它的动能也就对应于某一确定值,因此动能是状态量。
下面通过一个简单的例子,加深同学对动能概念及公式的理解。
试比较下列每种情况下,甲、乙两物体的动能:(除下列点外,其他情况相同)
①物体甲的速度是乙的两倍;②物体甲向北运动,乙向南运动;
③物体甲做直线运动,乙做曲线运动;④物体甲的质量是乙的一半。
在学生得出正确答案后总结:动能是标量,与速度方向无关;动能与速度的平方成正比,因此速度对动能的影响更大。
3、动能定理
(1)动能定理的推导
将刚才推导动能公式的例子改动一下:假设物体原来就具有速度v1,且水平面存在摩擦力f,在外力F作用下,经过一段位移s,速度达到v2,如图2,则此过程中,外力做功与动能间又存在什么关系呢?
外力F做功:W1=Fs
摩擦力f做功:W2=-fs
可见,外力对物体做的总功等于物体在这一运动过程中动能的增量。其中F与物体运动同向,它做的功使物体动能增大;f与物体运动反向,它做的功使物体动能减少。它们共同作用的结果,导致了物体动能的变化。
将上述问题再推广一步:若物体同时受几个方向任意的外力作用,情况又如何呢?引导学生推导出正确结论并板书:
外力对物体所做的总功等于物体动能的增加,这个结论叫动能定理。
用W总表示外力对物体做的总功,用Ek1表示物体初态的动能,用Ek2表示末态动能,则动能定理表示为:
(2)对动能定理的理解
动能定理是学生新接触的力学中又一条重要规律,应立即通过举例及分析加深对它的理解。
a、对外力对物体做的总功的理解
有的力促进物体运动,而有的力则阻碍物体运动。因此它们做的功就有正、负之分,总功指的是各外力做功的代数和;又因为W总=W1+W2+?=F1·s+F2·s+?=F合·s,所以总功也可理解为合外力的功。
b、对该定理标量性的认识
因动能定理中各项均为标量,因此单纯速度方向改变不影响动能大小。如匀速圆周运动过程中,合外力方向指向圆心,与位移方向始终保持垂直,所以合外力做功为零,动能变化亦为零,并不因速度方向改变而改变。
c、对定理中“增加”一词的理解
由于外力做功可正、可负,因此物体在一运动过程中动能可增加,也可能减少。因而定理中“增加”一词,并不表示动能一定增大,它的确切含义为末态与初态的动能差,或称为“改变量”。数值可正,可负。
d、对状态与过程关系的理解
功是伴随一个物理过程而产生的,是过程量;而动能是状态量。动能定理表示了过程量等于状态量的改变量的`关系。
4、例题讲解或讨论
主要针对本节重点难点——动能定理,适当举例,加深学生对该定理的理解,提高应用能力。
例1、一物体做变速运动时,下列说法正确的是 [ ]
A、合外力一定对物体做功,使物体动能改变
B、物体所受合外力一定不为零
C、合外力一定对物体做功,但物体动能可能不变
D、物体加速度一定不为零
此例主要考察学生对涉及力、速度、加速度、功和动能各物理量的牛顿定律和动能定理的理解。只要考虑到匀速圆周运动的例子,很容易得到正确答案B、D。
例2、在水平放置的长直木板槽中,一木块以6.0m/s的初速度开始滑动。滑行4.0m后速度减为4.0m/s,若木板糟粗糙程度处处相同,此后木块还可以向前滑行多远?
此例是为加深学生对负功使动能减少的印象,需正确表示动能定理中各物理量的正负。解题过程如下:
设木板槽对木块摩擦力为f,木块质量为m,据题意使用动能定理有:
二式联立可得:s2=3.2m,即木块还可滑行3.2m。
此题也可用运动学公式和牛顿定律来求解,但过程较繁,建议布置学生课后作业,并比较两种方法的.优劣,看出动能定理的优势。
例3、如图3,在水平恒力F作用下,物体沿光滑曲面从高为h1的A处运动到高为h2的B处,若在A处的速度为vA,B处速度为vB,则AB的水平距离为多大?
可先让学生用牛顿定律考虑,遇到困难后,再指导使用动能定理。
A到B过程中,物体受水平恒力F,支持力N和重力mg的作用。三个力做功分别为Fs,0和-mg(h2-h1),所以动能定理写为:
从此例可以看出,以我们现在的知识水平,牛顿定律无能为力的问题,动能定理可以很方便地解决,其关键就在于动能定理不计运动过程中瞬时细节。
通过以上三例总结一下动能定理的应用步骤 :
(1)明确研究对象及所研究的物理过程。
(2)对研究对象进行受力分析,并确定各力所做的功,求出这些力的功的代数和。
(3)确定始、末态的动能。(未知量用符号表示),根据动能定理列出方程:W总=Ek2—Ek1
(4)求解方程、分析结果
我们用上述步骤再分析一道例题。
例4、如图4所示,用细绳连接的A、B两物体质量相等, A位于倾角为30°的斜面上,细绳跨过定滑轮后使A、B均保持静止,然后释放,设A与斜面间的滑动摩擦力为A受重力的0.3倍,不计滑轮质量和摩擦,求B下降1m时的速度多大。
让学生自由选择研究对象,那么可能有的同学分别选择A、B为研究对象,而有了则将A、B看成一个整体来分析,分别请两位方法不同的学生在黑板上写出解题过程:
三式联立解得:v=1.4m/s
解法二:将A、B看成一整体。(因二者速度、加速度大小均一样),此时拉力T为内力,求外力做功时不计,则动能定理写为:
f=0.3mg
二式联立解得:v=1.4m/s
可见,结论是一致的,而方法二中受力体的选择使解题过程简化,因而在使用动能定理时要适当选取研究对象。
三、《动能、动能定理及其应用》的知识梳理
什么是能量?一个物体能够做功就说这个物体具有能量,能量是对物体而言的,具体比如燃料燃烧可以做功,具有化学能;物体被举高可以做功,具有重力势能;物体运动可以做功,具有动能,等等。当然,物体可以做功表现为物体的可能性,不代表它一定正在做功。什么是机械能?机械能是物体能量的一种形式,它是物体宏观上由于运动或相互作用而产生的能量,它包含物体由于运动的动能与由于相互作用的势能。
学生在初中时就学习过动能,知道动能的概念与决定动能大小的因素,但不知道动能与这些因素的定量关系,也就是不知道表达式。
动能的表达式理论上如何推导呢?推导如下:物体以某初速度在摩擦力作用下做减速运动,直到静止。根据牛顿第二定律得 , 、 只表示大小,负号表示方向与正方向相反;根据运动学公式得到 ;最后根据做功表达式得摩擦力做功为 或者表示为物体克服摩擦力做功为 。如何解释这个式子呢?以前一个式子为例,左边表示整个过程做功的表达式,右边表示两个量的差值,其中0表示描述末状态的物理量。根据功能的关系,即力对物体所做的功是物体能量变化的量度,右边就是动能的变化量。具体说就是力对物体做负功,等于动能的改变即末动能减去初动能,那么物体的初动能的表达式就为 。这个过程推导总感觉挺吃力,所以前提要告知静止时没有动能,末动能为0,且动能与质量、速度有关,这样学生就比较自然根据公式推导出动能的表达式。
然后辨析动能与速度的关系,通过讨论加深它们的区别与关系:速度改变,动能未必改变,因为可能是速度方向引起的改变;而动能改变,速度一定改变,且一定是速度大小的改变,方向未必改变。这里最重要的区别就是:速度是矢量,有方向,而动能是标量,只有大小,只有速度大小变了,才会引起动能的改变,这跟加速度的定义式不同。
那么动能定理如何推导呢?(所谓定理是根据定律、定义等公式推导出的结果)其实上述的推导也是动能定理的推导,只是例子不够具有一般性,受力不够一般,运动情况不够一般。推导情况如下:由 、 、 ,联合得出 ,式子的左边为合外力做功,右边为物体动能的改变,即末动能与初动能之差。
关于动能定理的解释为:左边为合外力做功,而不是某个力做功,右边表示动能的变化,即末动能减去初动能,这个值可以为正值,也可以为负值;当合外力做正功时,动能变化为正值,表示动能增加,物体做加速运动,当合外力做负功时,动能变化为负值,表示动能减小,物体做减速运动。
这个公式虽然是根据物体受到恒力做直线运动下得出的,但是它也可以用在变力与曲线运动情况下。
动能定理应用在哪些场合呢?解答哪些问题呢?又有什么优势呢?简单地说,它可以根据力的做功情况,得到物体动能变化、初末动能、速度情况,反过来,也可以根据物体的动能变化、初末动能、速度情况得出合外力做功、某个力做功情况。牛顿力学、运动学都是应用在直线情况下的匀速或匀变速运动,而动能定理不受这个限制,可以应用在变力做功、曲线轨迹、变速情况下,是个使用性更广的定理。所以这个公式常用在这些情况下,也可见它的优势。
此为《动能、动能定理及其应用》的知识梳理。
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