本文概述了高中物理中的机械能守恒定律和功能关系,解释了它们的基本原理和应用方法。通过这些概念的学习,学生们可以更好地理解和解决涉及能量转换和物体运动的复杂实际问题,为高考物理的学习打下坚实基础。接下来跟随自主选拔在线团队一起来看看功能关系的理解应用和摩擦生热相关的两个物理模型相关内容吧!
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考点一:功的必要因素
(1)功的必要因素是物体受到力、物体在力的方向上移动距离。判断两个因素的存在是判断力是否做功的关键。这两个因素的存在判断是有顺序的,先找这个力有没有,再找在该力的方向上移动的距离。
(2)功的第二个因素S是力的方向上移动的距离,不是物体运动的距离。该距离须与力及力的方向对应。若物体确实受到这个力,但物体没有运动即静止,则该力不做功,通常是“推而不动、拉而不动”;若物体确实受到这个力,但物体没有在该力的方向上运动,因此该力也不做功,以上两种都可称为“有力无距离”;若物体不受这个力即不存在,则也不存在在该力的方向上移动距离,因此当然不做功,这种情况可称为“无力无距离”。综上所述,力不做功只存在两种情况:无力无距离、有力无距离,不存在“无力有距离”的第三种情况。因此有力无距离不做功通常对应的是“推(或拉)而不动”、“竖直方向上的力物体水平运动或水平方向上的力物体竖直运动”。“无力有距离”在逻辑上错误的。高中阶段才将力F与物体运动距离S(位移)用余弦统一起来。
考点二:功的比较与计算
(1)在判断出力做功的情况下进行功的计算才是正确而有意义的,公式为W=FS。注意若力是水平的,则找出并确定物体在水平方向上移动的距离,不是物体运动的距离;若力是竖直的,则找出并确定物体在竖直方向上移动的距离,而不是物体运动的距离。当然物体运动的距离可以是某个力方向上移动的距离,也可能不是该力方向上移动的距离,力的方向上移动的距离应小于或等于物体移动的距离。
(2)进行物体克服重力做功计算时有固定的公式即W=Gh,原因是克服重力的力大小等于物体受到的重力,而重力的方向是竖直向下,克服重力方向是向竖直向上的,因此在克服重力的方向上移动的距离只要看竖直高度的变化h,故W=Gh。克服重力做功与外力F无关(F=G、F<G、F>G)。可举例区分即可。
(3)功是能量转化的量度(即做了多少功就有多少能量发生转化)。正确把握功与能量的关系:做功的物体一定有能量,有能量的物体不一定做功;
(4)功的计算是讲过程的,不同的过程某个力做功可能是不同的,因此计算做功必须与过程对应。
考点三:功率的比较与计算
(1)功率的意义是表示做功的快慢或能量转化的快慢,而不是做功多少或能量转化多少的表示。
(2)能用P=W/t公式判断其中两个量的关系,须注意第三量相等或不变的情况下才能比较其它两个量之间的关系,否则关系是错误的。
(3)须熟练掌握P=W/t、P=FV及变形公式的应用计算。
(4)同样功率的计算也须对应过程。注意分清过程进行功率计算。若某过程中功率是变化的,则整个过程的功率即为平均功率,计算平均功率不需要在数学上求平均,只要用P=W/t,整个过程做的功与整个过程所需时间进行比值即可。
考点四:动能、势能大小的影响因素
(1)动能大小与物体的质量、速度大小有关。重力势能的大小与物体的质量(或重力)、物体所处的高度有关。
a判断动能变化时,往往是同一物体看速度变化;判断重力势能变化时,往往是同一物体看高度变化;
b比较动能时,须注意两个因素都要考虑,往往是质量相同比速度,速度相同比质量;比较重力势能时,往往是质量相同比高度,高度相同比质量;
c变质量引起的动势能变化须引起注意。如水平匀速运动的洒水车、高度保持不变的匀速飞行的抛投物资的飞机;
(2)在“探究动能大小与速度、质量的关系”实验中,方法是控制变量法、转换法。教材中用静止释放时小球的高度h来控制小球在底部的速度大小,用木块滑行的距离来表示小球在底部时的动能大小。在操作与结论中注意量的转换表述。在“探究重力势能大小与高度、质量的关系”实验中与上类似。
(3)实验中操作变量不是唯一的,而要研究中的自变量或应变量是唯一。
考点五:动能、势能的相互转化及机械能守恒
(1)正确理解能量转化和守恒定律中能量的变化表述:
在任何事例或过程中,能量不能凭空创生或消失。能量的变化形式是转化或转移(能量减少到零不能说是能量消失,能量由零增大不能说是能量产生或出现)。
(2)机械能包括动能和势能。若运动过程中,只有动能和势能的相互转化,则机械能是守恒的。若过程中只涉及一个物体,则一个物体的机械能是守恒的;若过程中涉及多个物体,则多个物体的总机械能是守恒的即(系统机械能守恒),此时一个物体或部分物体的机械能是不守恒的。
(3)同样,过程中涉及到多种能量、多个物体,则所有物体的所有(总)能量是守恒的。故能量守恒是相对于过程中涉及到的所有物体、所有能量来说的总能量守恒,部分物体或部分能量的总能量是不守恒的。因此把部分物体或部分能量说成守恒是错误的。在用能量转化和守恒定律解释事例或现象时,务必明确过程中参与的物体有哪几个、涉及到的能量形式有哪几种,否则就会出错。
(4)同种能量在不同物体之间发生的是能量转移,而不同种能量在同一物体或不同物体之间发生的是能量转化。注意能量变化的表述规范。
(5)能量转化或转移有一定的方向性,这是事实。通过实例来理解即可。但注意:任何事例或过程都遵守能量转化和守恒定律,但遵循能量转化和守恒定律的事件不一定会发生。
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