功和功率的估算 1. 求變力做功的幾種方法
功估計在高中數學中占有非常重要的地位。 小學學過的功估算公式W=只能用于恒力功的情況,對于變力功的估算沒有固定的公式。 現將工作中存在的問題歸納如下:
(1) 等價法
等效法是指如果某個變力的功等于某個恒力的功,則可以通過估計恒力的功來獲得變力的功。 而恒力的功可以用W=來估計,這使得問題顯得簡單。
(2)、微量元素法
當物體在變力的作用下作曲線運動時,如果力的方向與物體運動切線方向的傾角一定,且力的方向和位移的方向同步變化,則曲線可以用微元法將其分成無數個小元段,每個小段可以感覺為一個恒定的力做功,總功就是每個小段所做的功的代數和。
3、平均力法
如果力的方向不變,力的大小相對于位移呈線性變化,則可用力的算術平均值(恒力)代替變力,則功可按下式計算:工作定義的手段。
(4)、圖像法 (5)、能量換算法求變力做功
功是能量轉換的量度。 了解外力所做的功可以估算能量轉換。 同樣,根據能量換算,也可以計算出外力所做的功的大小。 因此,根據動能定律、機械能守恒原理以及函數關系,可以從能量變化的角度求得功。
①. 利用動能定律找到變力做功
動能定律的內容是:外力對物體所做的功等于物體動能的增量。其表達式為W OUT = ΔEK,W OUT 可以理解為功的代數和一切外部勢力所為。 如果我們研究的多種力中,只有一種是變力,其余都是常力,但這個常力所做的功更容易測量
計算時,當研究對象本身的動能增量比較容易估計時,利用動能定律就可以得到這個變力所做的功。
③ 利用函數原理求變力做功
作用原理的內容是:外力和內力(不包括重力和彈力)對系統所做的功的代數和等于系統機械能的增量。 當系統所做的功和機械能的變化比較容易求解時功的物理意義,可以利用泛函原理來求解變力所做的功。
④. 使用公式 W=Pt 求變力所做的功
機械能的應用與機械能守恒理論 1.機械能守恒理論的理解
1.機械能中重力勢能的理解
機械能中的重力勢能是一個相對值。 只有選擇零勢能參考面,才能得到物體相對于零勢能面的重力勢能。 在機械能守恒關系中,初態和終態的機械能應相對于同一參考平面。
2.理解機械能守恒定律的條件
對機械能守恒定律成立條件的認識關系到該定理的正確應用。 對定理的理解可以從以下兩個方面來理解:
(1)從力做功的角度理解機械能守恒定律成立的條件。
對于一個物體來說,如果只有重力(或彈簧力)起作用而其他力不起作用功的物理意義,則該物體的機械能是守恒的。
(2)從能量轉換的角度理解機械能守恒定律成立的條件。
對于某個系統,物體之間只有動能、重力勢能和彈性勢能的轉化,系統與外界之間沒有機械能的傳遞,機械能也沒有轉化為其他形式的能量(例如沒有形成熱能),則系統的機械能守恒。
3、機械能守恒原理中“守恒”的理解。
正確理解機械能守恒定律中“守恒定律”的含義,對于正確書寫守恒定律的物理表達式非常重要。 同時,不同的守恒理解有不同的相應的物理表達。 對于保護,主要有以下三種理解:
(1)所謂守恒,是指系統初態的總機械能E1等于終態的總機械能E2,其對應的物理表達式為:E1=E2。
(2)系統機械能守恒可以理解為系統的能量只在動能和重力勢能之間進行轉換。 系統重力勢能的變化量等于系統動能的變化量,即ΔEp=-ΔEk。
(3) 如果系統由兩個物體 A 和 B 組成,則機械能守恒可以理解為系統的機械能僅在兩個物體 A 和 B 之間進行變換,并且系統的機械能變化A物體與B物體的機械能變化幅度相等,即ΔEA=-ΔEB。
2.機械能守恒原理的應用
1. 物體運動中機械能守恒
2. 變質量問題中的機械能守恒
3. 多個物體組成的系統中機械能守恒
4. 彈簧問題中的機械能守恒
函數關系
1、普通力做功與能量變化的對應關系
①重力功:重力勢能與其他能量可以相互轉化 ②彈簧彈力做的功:彈性勢能可以轉化為其他能量
③滑動摩擦功:機械能轉換為內能 ④電場功:電勢能與其他能量相互轉換
⑤ 安培力功:電能與其他方式可以相互轉化
⑥ 分子力做功:分子勢能與分子動能之間的能量轉換
⑦ 組合外力做功:動能與其他形式能量的轉換
⑧除重力、彈力以外的其他力所做的功:機械能與其他形式能量的轉換
2、功是能量轉化的量度W=ΔE