重點知識點(22):總結、深化、拓展“機械能”知識。
整個“機械能”知識都是圍繞著“一個中心”和“三個主線”展開的。
1. 中心——功是能量轉化的衡量標準。
意義:做功的過程總是伴隨著能量的變化,物體的能量隨著做功的變化而變化。
因此,教材首先介紹功和功率,然后在功的基礎上介紹動能和勢能。 請你的朋友仔細閱讀這本書。
2、三大主線
(1)第一條主線:物體動能的變化完全用總功——動能定律來衡量,即=△Ek。
意義:如果上題要求我們求物體動能的變化,我們可以直接求動能的變化,而很多時候我們只能利用動能定律間接求出物體動能的變化。通過求總功(合力的功)來求物體的動能。
(2)第二條主線:物體引力勢能的變化完全是通過引力所做的功來衡量的——引力功與引力勢能變化的關系,即WG= -△Ep。 它與物體是否受其他力、其他力是否做功、做功的大小無關。
意義:如果上面的題目要求我們求引力勢能的變化,那么我們可以直接求引力勢能的變化。 但大多數情況下,我們只能通過重力所做的功來間接確定重力勢能的變化。
(3)第三條主線:物體機械能的變化完全是用除重力以外的其他力所做的功來衡量的——函數原理,即W=△E。
意義:如果上面的題目要求我們求物體的機械能的變化,我們可以直接求出它的機械能的變化,而更多的情況下,我們只能先求除重力之外的其他力所做的功,然后間接測定其機械能的變化。
示例 1:質量為 m 的物體從靜止狀態垂直落到地面,加速度為 g/3,高度為 h。 以下哪項陳述是正確的?
A.物體的重力勢能減少mgh/3
B、物體的機械能減少2mgh/3
C.物體的動能減少mgh/3
D.物體重力所做的功是mgh
分析:物體重力勢能的變化完全是通過重力所做的功來衡量的。 在下落過程中,無論物體是否受到其他力動能和勢能的關系,重力都做功mgh,因此物體的重力勢能減小mgh。 故A錯誤,D正確; 物體機械能的變化完全是通過除重力以外的其他力所做的功來衡量的。 在物體下落過程中,根據牛頓第二定理,可以得到物體上除重力以外的力 另一個力為2mg/3,方向垂直向下,做了2mgh/3的功,所以在下落h的過程中,物體的機械能減少了2mgh/3,B正確; 物體動能的變化完全由總和決定 當物體下落時,根據牛頓第二定理,可以計算出它受到的合力為mg/3動能和勢能的關系,合力所做的功為mgh/3,所以物體在下落h的過程中動能減少mgh/3。 C 是正確的。 選擇B、C、D。
例2:光滑水平面AB在B點與垂直面內的方形滑軌相連,滑軌直徑為R=0.5m。 質量m=2Kg的小球在A處壓縮輕彈簧,小彈簧球沒有用螺栓固定。 用手蓋住球,不要移動。 此時彈簧彈性勢能Ep=49J,如圖所示。 放手后,球向右運動并脫離彈簧,方形軌道向下運動,正好經過最低點C,g為10N/kg。 求:
(1) 球離開彈簧時的速度。
(2) 球克服阻力從 B 到達 C 所做的功。
(3) 小球離開C點后落回水平面時的動能。