机械能能源 拓展篇

发布 2022-10-26 14:22:28 阅读 8113

高中物理复习。

谢仁贵。同学们,上节课我们复习了能量的基础知识,着重强调了利用动能定理和机械能守恒定律来解答一些运动学题目,相比较牛二而言,从能量的角度考虑,考虑起、止两状态的动能和过程中各力做功情况,而不涉及过程经历的时间和经历此时过程中的每个细节,解答会更加的简便。那么这节课,我们对功进行更加深入的**,对本专题中涉及到的疑难点进行详细的说明。

一、对求功的公式的几点说明。

1.力与位移的方向夹角α决定了做功的正负,α<90°,w>0;表明力做正功,物体能量增加;α=90°,w=0,力对物体不做工;α>90°,w<0表明力对物体做负功,物体能量减少。

2.上述公式仅仅适用于恒力做工,当力不是恒力的时候,可以从能量转化的角度和动能定理来求,若是可以做出力f-位移s图像,利用面积求功(类比v-t时间图像)

2、常见力做功的判断(结合具体事例)

1.一对作用力与反作用力。

作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,同时存在,同时消失,但是它们是分别作用在不同的物体上,由于这两个物体的位移是不确定的,因此作用力与反作用力的做功的大小也是不确定的,要视具体情况而定。

2.一对静摩擦力。

a.单个静摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功。

b.相互摩擦的系统中,一对静摩擦力做功为0。

c.静摩擦力做功只有机械能转移,而没有机械能转换为其他形式的能。

3.一对滑动摩擦力。

a.单个滑动摩擦力既可以做正功,也可以做负功,当然也可以不做功。

b.相互摩擦的系统中,一对滑动摩擦力所做的功代数和总为负值,因为系统因摩擦而损失了机械能。

c.一对摩擦力做功,能量转化有机械能转换和机械能-内能转换两种形式。

4.一对平衡力做功。

一对平衡力做功,若物体静止,则不做功;若物体运动,则这对力做功大小相等,一负一正。

3、p=fv在机车启动的两种特殊过程的分析。

1)机车以恒定功率启动。

机车以恒定功率启动后,若运动过程中所受阻力f不变,由于牵引力f=,根据牛顿第二定律可得f-f=ma,即物体的加速度a=,可见机车随着速度的增大,加速度变小,牵引力变小;当加速度a=0时,机车的牵引力最小(fmin=f),机车的速度达到最大(vm=),以后机车将做匀速直线运动,其运动过程的v-t图如图一所示。

2)机车以恒定加速度a启动。

机车以恒定加速度启动后,开始牵引力不变,机车做匀加速运动;当其速度增大至一定值v时,其功率达到最大值p,此时有-f=ma,以后若再使其速度增加,由于机车的功率不变,机车的牵引力减小,从而加速度也减小,直至加速度a=0时,机车速度最大,以后将做匀速直线运动,做匀速直线运动的速度vm=,其运动过程的v-t图线如图二所示,(图中oa段是直线)。

例1、汽车发动机的功率为60kw,若其总质量为5t,在水平路面上行驶时,所受阻力恒为5.0×103n,试求:

(1)汽车所能达到的最大速度。

(2)若汽车以0.5m/s2的加速度由静止开始做匀加速运动,这一过程能维持多长时间。

分析:由于p=fv,所以汽车速度最大时牵引力一定是最小,最小牵引力fm应等于阻力f,当汽车加速度一定时,由于f-f=-f=ma,随速度的增加p也增加,p达到最大时,加速过程的速度也达到最大。

解: (1) vm===12(m/s)

(2)-f=ma

v= =8(m/s)

由v=at得。

t==16s,即汽车可以加速度a=0.5m/s2维持16s时间。

例2、质量为m,额定功率为p的汽车在平直公路上行驶,若汽车行驶时所受阻力大小不变,并以额定功率行驶,汽车最大速度为v1,当汽车以速率v2(v2分析: 如上例所说要抓住牛顿第二定律和p=fv两个关系式。

解:速度最大时,牵引力最小,在数值上等于阻力,所以f=。

以速率v2运动时,由牛顿第二定律有f-f=ma

其中:f=,f=∴a=

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