機械能考點例析
能的概念、功和能的關系以及各種不同形式的能的相互轉化和守恒的規律是自然界中最重要、最普遍、最基本的客觀規律,它貫穿于整個物理學中。本章的功和功率、動能和動能定理、重力的功和重力勢能、彈性勢能、機械能守恒定律是歷年高考的必考內容,考查的知識點覆蓋面全,頻率高,題型全。動能定理、機械能守恒定律是力學中的重點和難點,用能量觀點解題是解決動力學問題的三大途徑之一。考題的內容經常與牛頓運動定律、曲線運動、動量守恒定律、電磁學等方面知識綜合,物理過程復雜,綜合分析的能力要求較高,這部分知識能密切聯系實際、生活實際、聯系現代科學技術,因此,每年高考的壓軸題,高難度的綜合題經常涉及本章知識。例如:XX年的全國卷第22題、XX年上海卷第23題、XX年全國理綜第30題、XX年全國理綜第34題、XX年上海卷第21題、XX年物理廣西卷第17題、XX年理綜福建卷第25題等。同學平時要加強綜合題的練習,學會將復雜的物理過程分解成若干個子過程,分析每一個過程的始末運動狀態量及物理過程中力、加速度、速度、能量和動量的變化,對于生活、生產中的實際問題要建立相關物理模型,靈活運用牛頓定律、動能定理、動量定理及能量轉化的方法提高解決實際問題的能力。
一、夯實基礎知識
1.深刻理解功的概念
功是力的空間積累效應。它和位移相對應(也和時間相對應)。計算功的方法有兩種:
⑴按照定義求功。即:w=fscosθ。 在高中階段,這種方法只適用于恒力做功。當 時f做正功,當 時f不做功,當 時f做負功。
這種方法也可以說成是:功等于恒力和沿該恒力方向上的位移的乘積。
⑵用動能定理w=δek或功能關系求功。當f為變力時,高中階段往往考慮用這種方法求功。
這種方法的依據是:做功的過程就是能量轉化的過程,功是能的轉化的量度。如果知道某一過程中能量轉化的數值,那么也就知道了該過程中對應的功的數值。
(3).會判斷正功、負功或不做功。判斷方法有:1用力和位移的夾角α判斷;2用力和速度的夾角θ判斷定;3用動能變化判斷.
(4)了解常見力做功的特點:
重力做功和路徑無關,只與物體始末位置的高度差h有關:w=mgh,當末位置低于初位置時,w>0,即重力做正功;反之則重力做負功。
滑動摩擦力做功與路徑有關。當某物體在一固定平面上運動時,滑動摩擦力做功的絕對值等于摩擦力與路程的乘積。
在彈性范圍內,彈簧做功與始末狀態彈簧的形變量有關系。
(5)一對作用力和反作用力做功的特點:1一對作用力和反作用力在同一段時間內做的總功可能為正、可能為負、也可能為零;2一對互為作用反作用的摩擦力做的總功可能為零(靜摩擦力)、可能為負(滑動摩擦力),但不可能為正。
2.深刻理解功率的概念
(1)功率的物理意義:功率是描述做功快慢的物理量。
(2)功率的定義式: ,所求出的功率是時間t內的平均功率。
(3)功率的計算式:p=fvcosθ,其中θ是力與速度間的夾角。該公式有兩種用法:①求某一時刻的瞬時功率。這時f是該時刻的作用力大小,v取瞬時值,對應的p為f在該時刻的瞬時功率;②當v為某段位移(時間)內的平均速度時,則要求這段位移(時間)內f必須為恒力,對應的p為f在該段時間內的平均功率。