本章主要介紹了與功和功、重力勢能、動能、動能定律和機械能守恒定律有關的內容。現將本章的一些概念和定理概括如下:
對于工作的理解,我們可以從以下幾個方面去理解:
1. 功可以理解為力作用于物體經過一定的空間位移后所產生的累積效應。簡單來說,功就是力在一定位移上所產生的累積效應。
2. 功是標量,只有大小,沒有方向,但為了描述功的作用,功既無正值,也無負值。
3、當功為正時,表示功的作用會使物體的動能增加;當功為負時,表示功的作用會使物體的動能減少;
4. 力作用于物體。這種力可以做正功、負功或不做功;
5、當力的方向始終垂直于物體速度方向時,力不做功,這也是經常觀察到的情況;
對于權力的理解,我們可以從以下幾個方面去理解:
1、功率是表示做功速度的物理量;
2、功率可分為平均功率和瞬時功率,平均功率的計算方法是功W除以對應的時間t,當t無窮小時,平均功率就變成瞬時功率。
3、瞬時功率的計算也可以通過將力矢量乘以速度v來實現,當速度v為平均速度時,得到的功率為對應的平均功率,當速度v為瞬時速度時,得到的功率為對應的瞬時功率。
4、由于功率的計算是力矢量乘以速度差v,根據數學知識,當力F始終垂直于速度方向時,其結果為零。這也與上面介紹的當力的方向始終垂直于物體速度方向時,力不做功的結論一致。
5、功率也是一個標量,但是它也有方向,其方向的理解和功的正、負的理解是一樣的。
6、從上面的介紹中,我們還可以得出一個小結論:標量之間進行數學運算得到的物理量仍然是標量,標量與矢量之間進行數學運算得到的物理量是矢量,矢量之間進行混合運算的結果既可以是矢量,也可以是標量;
對于重力勢能的認識,可以從以下幾個方面來理解:
1.重力勢能是一種機械能;
2、重力勢能的大小是相對的,一切勢能的大小都是相對的;
3、重力勢能的變化只與重力所作的功有關,與其他力所作的功無關;
4.重力勢能的變化量與重力所作的功的大小成正比。另外,如果重力做正功,重力勢能就減少,如果重力做負功,重力勢能就增加。
5、引力所作的功只與物體初狀態與終狀態的高度差有關,與物體的運動過程無關;
6、在僅重力做功的物理系統中,只有重力勢能和動能的相互轉換,機械能守恒;
對于動能及動能定律的認識,我們可以從以下幾個方面來理解:
1.動能的大小與物體的質量有關,也與物體的速度有關;
2、動能是一個標量,其大小與物體速度的方向無關;
3.合外力對物體所作的功的量,等于物體動能的改變量;
4、計算合成外力所作的功時,可以先求物理所受各力的矢量和,再求合成外力所作的功機械能守恒,也可以先求各力所作的功,只求各力所作的功的代數和。實際應用中,一般采用后者來計算;
5、應用動能定理時,可以只關注初、終物理狀態,忽略運動過程,以簡化應用過程;
對于機械能守恒定律的理解,我們可以從以下幾個方面來理解:
1.機械能守恒的條件是:只有重力或彈力做功時,機械能才守恒;
2.也就是說,非引力、非彈性力做功時,機械能肯定不守恒;
3、當非重力和非彈性力所作的功的量等于機械能的變化量時,非重力和非彈性力所作的功的總和為正時,機械能增加。反之,當非重力和非彈性力所作的功的總和為負時機械能守恒,機械能減少。
4、從能量轉化角度理解機械能守恒時,系統內只存在動能、重力勢能、彈性勢能之間的轉化;
5、從做功的方向理解機械能守恒時,系統內的重力或彈力做功;
6、在應用過程中,可以從機械能守恒的角度來考察,也可以從機械能不守恒的角度來考察,后者更為常見;