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高中物理必修二功和功率知識點

更新時間:2024-04-10 文章作者:admin3 信息來源:http://wuliok.com 閱讀次數:

①W = Fs cosα (適用于恒力功的計算)①理解正功、零功、負功②功是能量轉化的量度
②W= P·t (p===Fv)功率:P = (在t時間內力對物體做功的平均功率)P = Fv
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高一物理必修2知識點

一、機械能
1.功和功率
力對物體所做的功等于力的大小、位移的大小、力和位移夾角的余弦三者的乘積。
功的定義式:W=FL·cosα 注意:α=0° 時,W=FL ;但α=90° 時,W=0 ,力不做功;α=180° 時,w=-FL . 功與完成這些功所用時間的比值。 平均功率:P=W/t ;
功率是表示物體做功快慢的物理量。 力與速度方向一致時:P=Fv
2.重力勢能
物體的重力勢能等于它所受重力與所處高度的乘積,Ep=mgh 。重力勢能的值與所選取的參考平面有關。 重力勢能的變化與重力做功的關系:重力做多少功重力勢能就減少多少,克服重力做多少功重力勢能就增加多少. 重力對物體所做的功等于物體重力勢能的減少量:W=-ΔEp 。
重力做功的特點:重力對物體所做的功只與物體的起始位置有關,而跟物體的具體運動路徑無關。
3.彈性勢能 彈力做功等于彈性勢能減少:W=-ΔEp 。
4.恒力做功與物體動能變化的關系(實驗、探究)
恒力功與位移成正比,選擇初速度為零,實驗中要得出的結論為W∝V2
5.動能 動能定理
動能:物體由于運動而具有的能量。 Ek=-?mv2
動能定理:合力在某個過程中對物體所做的功,等于物體在這個過程中動能的變化。
表達式:W合=Ek2-Ek1或W合=ΔEk
6.機械能守恒定律及其應用
機械能:機械能是動能、重力勢能、彈性勢能的統稱,可表示為:
E(機械能)=Ek(動能)+Ep(勢能)
機械能守恒定律:在只有重力或彈力做功的物體系統內,動能與勢能可以相互轉化,而總的機械能保持不變。Ep1+Ek1=Ek2+Ep2=K,式中 是物體處于狀態1時的勢能和動能,Ep1、Ek1是物體處于狀態2時的勢能和動能。
7.驗證機械能守恒定律(實驗、探究)
用電火花計時器(或電磁打點計時器)驗證機械能守恒定律
實驗目的:通過對自由落體運動的研究驗證機械能守恒定律。
速度的測量:做勻變速運動的紙帶上某點的瞬時速度,等于相鄰兩點間的平均速度。
下落高度的測量:等于紙帶上兩點間的距離 比較v2與2gh相等或近似相等,則說明機械能守恒
8.能源和能量耗散
能量守恒定律:能量既不會消滅,也不會創生,它只會從一種形式轉化為其他形式,或者從一個物體轉移到另一個物體,而在轉化和轉移的過程中,能量的總量保持不變。
人類利用能源大致經歷了三個時期,即柴薪時期、煤炭時期、石油時期。
能量的耗散:燃料燃燒時一旦把自己的熱量釋放出去,它就不會再次自動聚集起來供人類重新利用;熱和光被其他物質吸收之后變成周圍環境的內能,我們也無法把這些內能收集起來重新利用。這種現象叫做能量的耗散。能量的耗散從能量轉化的角度反映出自然界中宏觀過程的方向性。
二、曲線運動
1、深刻理解曲線運動的條件和特點
(1)曲線運動的條件:運動物體所受合外力的方向跟其速度方向不在一條直線上時,物體做曲線運動。
(2)曲線運動的特點:○1在曲線運動中,運動質點在某一點的瞬時速度方向,就是通過這一點的曲線的切線方向。②曲線運動是變速運動,這是因為曲線運動的速度方向是不斷變化的。○3做曲線運動的質點,其所受的合外力一定不為零,一定具有加速度。
2、深刻理解運動的合成與分解
物體的實際運動往往是由幾個獨立的分運動合成的,由已知的分運動求跟它們等效的合運動叫做運動的合成;由已知的合運動求跟它等效的分運動叫做運動的分解。
運動的合成與分解基本關系:○1分運動的獨立性;○2運動的等效性(合運動和分運動是等效替代關系,不能并存);○3運動的等時性;○4運動的矢量性(加速度、速度、位移都是矢量,其合成和分解遵循平行四邊形定則。)
3.深刻理解平拋物體的運動的規律
(1).物體做平拋運動的條件:只受重力作用,初速度不為零且沿水平方向。物體受恒力作用,且初速度與恒力垂直,物體做類平拋運動。
(2).平拋運動的處理方法
通常,可以把平拋運動看作為兩個分運動的合動動:一個是水平方向(垂直于恒力方向)的勻速直線運動,一個是豎直方向(沿著恒力方向)的勻加速直線運動。
(3).平拋運動的規律
以拋出點為坐標原點,水平初速度V0方向為沿x軸正方向,豎直向下的方向為y軸正方向,建立如圖所示的坐標系,在該坐標系下,對任一時刻t.
①位移
分位移 x=vt,y=?gt2 合位移,s=√(vt)2+(?gt2 )2,tanφ=gt/2vt
為合位移與x軸夾角.
②速度
分速度Vx =V初 Vy=gt, 合速度√(v初)2+(gt)2,tanθ=gt/v初
θ為合速度v與x的夾角
(4).平拋運動的性質
做平拋運動的物體僅受重力的作用,故平拋運動是勻變速曲線運動。
三、圓周運動
1.勻速圓周運動
1. 定義:相等的時間內通過的圓弧長度都相等的圓周運動。
2. 描述圓周運動的幾個物理量:
(1) 線速度V:大小為通過的弧長跟所用時間的比值,方向為圓弧該點的切線方向:v=s/t;
(2) 角速度:大小為半徑轉過的角度跟所用時間的比值,有方向(暫不研究)。
ω=φ/t
(3) 周期T:沿圓周運動一周所用的時間;頻率f=1/T
(4) 轉速n:每秒鐘完成圓周運動的圈數。
3. 線速度、角速度、周期、頻率之間的關系: f=1/T, ω=2π/T=2πf, v=2πr/T =2πrf =ωr
4.注意:ω、T、f三個量中任一個確定,其余兩個也就確定,但v還和r有關;固定在同一根轉軸上轉動的物體其角速度相等;用皮帶傳動的皮帶輪輪緣(皮帶觸點)線速度大小相等。
2.向心力和向心加速度
1. 做勻速圓周運動的物體所受的合外力總是指向圓心,作用效果只是使物體速度方向發生變化。
2. 向心力:使物體速度方向發生變化的合外力。它是個變力;向心力是根據力的作用效果命名的,不是性質力。
3. 向心力的大小跟物體質量、圓周半徑和運動的角速度有關 F=mω2r=mv2/r
4. 向心加速度:向心力產生的加速度,只是描述線速度方向變化的快慢。
公式:a=F/m=ω2r=v2/r=(2πf)2r 方向:總是指向圓心,時刻在變化,是一個變加速度。
5.圓周運動中向心力的特點:
① 勻速圓周運動:由于勻速圓周運動僅是速度方向變化而速度大小不變,故只存在向心加速度,物體受到外力的合力就是向心力。可見,合外力大小不變,方向始終與速度方向垂直且指向圓心,是物體做勻速圓周運動的條件。
② 變速圓周運動:速度大小發生變化,向心加速度和向心力都會相應變化,求物體在某一點受到的向心力時,應使用該點的瞬時速度,在變速圓周運動中,合外力不僅大小隨時間改變,其方向也不沿半徑指向圓心,合外力沿半徑方向的分力提供向心力,使物體產生向心加速度,改變速度的方向,合外力沿軌道切線方向的分力,使物體產生切向加速度,改變速度的大小。
3.勻速圓周運動的實例分析
1. 向心力可以是幾個力的合力,也可是某個力的分力,是個效果力。
2. 火車轉彎問題:外軌略高于內軌,使得火車所受重力和支持力的合力F合提供向心力:F合=mg tgθ=mv2/R 如果火車不按照規定速度轉彎,會對鐵軌造成一定損害。
3. 汽車過拱橋問題:汽車以速度v過圓弧半徑為R的橋面最高點時,汽車對橋的壓力等于G-mv2/R,小于汽車的重量;通過凹形橋最低點時對橋的壓力等于G + mv2/R,大于汽車的重量。
4.圓周運動中的臨界問題:
關于臨界問題總是出現在變速圓周運動中,豎直平面內的圓周運動是典型的變速圓周運動,一般情況下,只討論最高點和最低點的情況:
① 如圖所示,沒有物體支撐的小球,在豎直平面內做圓周運動過最高點的情況:
<1> 臨界條件:小球達到最高點時繩子的拉力;(或軌道的彈力)剛好等于零,小球的重力提供其做圓周運動的向心力,即 ,上式中的 是小球通過最高點的最小速度,通常叫臨界速度 。
<2> 能過最高點的條件: v≧v臨界(此時繩、軌道對球分別產生拉力、壓力)。
<3> 不能過最高點的條件:v﹤v臨界 (實際上球還沒有到最高點就脫離了軌道)。
② 如圖所示,有物體支撐的小球在豎直平面內做圓周運動過最高點的情況:
<1> 臨界條件:由于硬桿和管壁的支撐作用,小球恰能達最高點的臨界速度 v臨界=0
<2> 如圖所示的小球過最高點時,輕桿對小球的彈性情況:
當v=0時,輕桿對小球有豎直向上的支持力 ,其大小等于小球的重力,即F=mg 。
當0<mg<√rg時,桿對小球的作用力的方向豎直向上,大小隨速度的增大而減小,其取值范圍是:mg>Fn>0 當 v=√gr時,Fn=0
當v>√gr 時,桿對小球有指向圓心的拉力,其大小隨速度的增大而增大。
<3> 如圖所示的小球過最高點時,光滑硬管對小球的彈力情況,同上面圖(1)的分析。

4.離心現象及其應用
1. 離心運動:做勻速圓周運動的物體,在所受合力突然消失或者不足以提供圓周運動所需的向心力的情況下,就做逐漸遠離圓心的運動。物體做離心運動的原因是慣性,而不是受離心力。
2. 離心運動的應用:離心干燥器、離心分離器、洗衣脫水筒、棉花糖的制作等。
3. 汽車在轉彎處不能超過規定的速度,砂輪等不能超過允許的最大轉速。
四、萬有引力與航天
1.開普勒行星運動定律
(1).所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓,太陽處在橢圓的一個焦點上.
(2).對任意一個行星來說,它與太陽的連線在相等的時間內掃過相等的面積.
(3).所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉周期的二次方的比值都相等. a3/T2=K
2.萬有引力定律及其應用
自然界中任何兩個物體都是相互吸引的,引力的大小跟這兩個物體質量的乘積成正比,跟它們距離的二次方成反比。 表達式: F=Gm1m2/r2
地球表面附近,重力近似等于萬有引力mg=Gm1m2/R2
3.第一宇宙速度 第二宇宙速度 三宇宙速度
人造地球衛星:衛星環繞速度v、角速度ω 、周期T與半徑r 的關系:
r越大,v越小;r越大,ω 越小;r越大,T越大。
第一宇宙速度(環繞速度):v=7.9km/s ;
第二宇宙速度(脫離速度):v=11.2km/s ;
第三宇宙速度(逃逸速度):v=16.7km/s 。
會求第一宇宙速度: 衛星貼近地球表面飛行
地球表面近似有GMm/R2=mg 則有 v=√gr
4、經典力學的局限性
牛頓運動定律只適用于解決宏觀、低速問題,不適用于高速運動問題,不適用于微觀世界。Omp物理好資源網(原物理ok網)

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