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【高中物理】必修四、机械能公式

2021-10-02 阅读人数文章来源 iXueHai.cn 编辑发布爱学海字体 - 小 + 大 纠错指正

1. 功

(1)做功的两个条件: 作用在物体上的力，物体在里的方向上通过的距离.

(2)功的大小: W=Flcosa功是标量功的单位:焦耳(J)1J=1N*m

当 0<= a <90度 w>0 F做正功 F是动力

当 a=90度 w=0 F不作功

当 90度<= a<180度 W<0 F做负功 F是阻力

(3)总功的求法:

W_总=W₁+W₂+W₃……W_n W_总=F_合lcosa

2. 功率

(1) 定义:功跟完成这些功所用时间的比值.

P=W/t功率是标量功率单位:瓦特(w) 此公式求的是平均功率

(2) 功率的另一个表达式: P=Fvcosa 当F与v方向相同时, P=Fv.

此公式即可求平均功率,也可求瞬时功率

1)平均功率: 当v为平均速度时

2)瞬时功率: 当v为t时刻的瞬时速度

(3) 额定功率: 指机器正常工作时最大输出功率

实际功率: 指机器在实际工作中的输出功率

正常工作时: 实际功率≤额定功率

(4) 机车运动问题(前提:阻力f恒定)

P=Fv F=ma+f (由牛顿第二定律得)

汽车启动有两种模式

1) 汽车以恒定功率启动 (a在减小,一直到0)

P恒定 v在增加 F在减小有F=ma+f

当F=f时 v此时有最大值 v_m=p/F=P/f

2) 汽车以恒定加速度前进(a开始恒定,在逐渐减小到0)

a恒定 F不变(F=ma+f) v在增加 P_实逐渐增加最大到最大功率，v₁=P/F

此时的P为额定功率即P一定 ,P恒定 v在增加 F在减小有F=ma+f

当F减小=f时 v此时有最大值 v_m=p/F=P/f

3. 功和能

(1) 功和能的关系: 做功的过程就是能量转化的过程,功是能量转化的量度

(2) 功和能的区别: 能是物体运动状态决定的物理量,即过程量 ,功是物体状态变化过程有关的物理量,即状态量 ,这是功和能的根本区别.

4. 动能.动能定理

(1) 动能定义:物体由于运动而具有的能量. 用E_k表示

表达式 E_k=mv²/2能是标量也是状态量

(2) 动能定理内容:合外力做的总功等于物体动能的变化

表达式 W_总=ΔE_k= mv₂²/2- mv₁²/2

适用范围:恒力做功,变力做功,分段做功,全程做功

5. 重力势能

(1) 定义:物体由于被举高而具有的能量. 用E_p表示表达式 Ep=mgh 是标量

(2) 重力做功和重力势能的关系 W重=－ΔEp 重力势能的变化由重力做功来量度

(3) 重力做功的特点:只和初末位置有关,跟物体运动路径无关重力势能是相对性的,和参考平面有关,一般以地面为参考平面,重力势能的变化是绝对的, 和参考平

面无关

(4) 弹性势能:物体由于形变而具有的能量弹性势能存在于发生弹性形变的物体中,跟形变的大小有关(kx²/2) ,弹性势能的变化由弹力做功来量度

6.机械能守恒定律

(1) 机械能:动能,重力势能,弹性势能的总称

总机械能:E=E_k+E_p 是标量也具有相对性

机械能的变化,等于除弹力，重力之外的力所做的功 (比如阻力做的功)

机械能之间可以相互转化

(2)机械能守恒定律: 只有重力和弹力做功（可以有其它力，但不做功，或做的总功为0）的情况下,物体的动能和重力势能，发生相互转化,但机械能保持不变

表达式: E_k1+E_p1=E_k2+E_p2，ΔE_k_增=ΔE_p_增ΔE_p_增=ΔE_k_增

成立条件: 只有重力和弹力做功（可以有其它力，但不做功，或做的总功为0）

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