功和機(jī)械能復(fù)習(xí)課件

功和機(jī)械能功和機(jī)械能是物理學(xué)的重要概念，它們是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和能量轉(zhuǎn)化關(guān)系的關(guān)鍵。本節(jié)課將復(fù)習(xí)功和機(jī)械能的相關(guān)知識(shí)，幫助你深入理解這兩個(gè)概念，并掌握相關(guān)計(jì)算方法。學(xué)習(xí)目標(biāo)理解功的概念掌握功的定義、公式和單位。掌握機(jī)械能的概念理解動(dòng)能、勢(shì)能和總機(jī)械能的定義和公式。掌握動(dòng)能定理和機(jī)械能守恒定律能夠運(yùn)用動(dòng)能定理和機(jī)械能守恒定律解決實(shí)際問(wèn)題。什么是功功的定義功是力對(duì)物體做的功，表示力對(duì)物體做功的多少，是能量轉(zhuǎn)化的量度。物體受到力的作用，并在力的方向上發(fā)生位移，力就對(duì)物體做了功。功的單位功的單位是焦耳，簡(jiǎn)稱焦，符號(hào)是J。1焦耳等于1牛頓的力在力的方向上移動(dòng)1米所做的功。1J1焦耳1牛頓力移動(dòng)1米1000J1千焦1000焦耳1000kJ1兆焦1000千焦耳定軌跡上的功定義定軌跡上的功是指物體沿著固定路徑運(yùn)動(dòng)時(shí)，外力對(duì)物體所做的功。舉例例如，一個(gè)滑塊在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)，外力對(duì)其做功，此時(shí)滑塊的運(yùn)動(dòng)軌跡是確定的。特點(diǎn)定軌跡上的功取決于力的大小、方向和位移的大小，以及力與位移之間的夾角。定軌跡上的功公式公式W=F·s·cosθW功（單位：焦耳，J）F力的大?。▎挝唬号ｎD，N）s物體在力的方向上移動(dòng)的距離（單位：米，m）θ力與位移的夾角彈性力做的功1彈性力彈性力是物體發(fā)生彈性形變時(shí)產(chǎn)生的力，例如彈簧被拉伸或壓縮時(shí)產(chǎn)生的力。2功的概念功是力對(duì)物體做的功，當(dāng)彈性力對(duì)物體做功時(shí)，彈性勢(shì)能發(fā)生變化。3計(jì)算方法彈性力做的功可以用公式W=1/2kx^2計(jì)算，其中k是彈簧的勁度系數(shù)，x是彈簧的形變量。摩擦力做的負(fù)功阻礙運(yùn)動(dòng)摩擦力總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致物體速度減慢或停止。能量消耗摩擦力做負(fù)功意味著能量被消耗，通常轉(zhuǎn)化為熱能。功的符號(hào)負(fù)功表示摩擦力對(duì)物體做功，導(dǎo)致物體動(dòng)能減小。重力做的功重力方向重力方向始終豎直向下，與物體運(yùn)動(dòng)方向一致時(shí)重力做正功，反之做負(fù)功。重力做功重力做功只與物體初末位置的高度差有關(guān)，與路徑無(wú)關(guān)。重力勢(shì)能重力做功等于重力勢(shì)能的減少量，即重力做正功，重力勢(shì)能減小。功和機(jī)械能的關(guān)系1機(jī)械能守恒定律在一個(gè)孤立的系統(tǒng)中，總機(jī)械能守恒。2功和機(jī)械能的聯(lián)系功是能量的轉(zhuǎn)化形式，可以改變物體的機(jī)械能。3機(jī)械能物體做功的能力。4功力對(duì)物體做的功等于物體機(jī)械能的變化量。功和機(jī)械能是密切相關(guān)的。功可以改變物體的機(jī)械能，物體做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程。機(jī)械能守恒定律是能量守恒定律在機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的體現(xiàn)，它表明在沒有外力做功的情況下，物體的總機(jī)械能保持不變。機(jī)械能定義動(dòng)能物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量稱為動(dòng)能。勢(shì)能物體由于位置或形狀而具有的能量稱為勢(shì)能。機(jī)械能是物體運(yùn)動(dòng)的能量和物體位置或形狀改變的能量的總和，是動(dòng)能和勢(shì)能的總和。機(jī)械能的種類動(dòng)能物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量。勢(shì)能物體由于其位置或狀態(tài)而具有的能量。動(dòng)能的定義動(dòng)能物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能，稱為動(dòng)能。影響動(dòng)能因素動(dòng)能的大小取決于物體的質(zhì)量和速度，質(zhì)量越大、速度越大，動(dòng)能越大。動(dòng)能公式動(dòng)能的公式為：Ek=1/2*mv2，其中Ek為動(dòng)能，m為質(zhì)量，v為速度。動(dòng)能公式動(dòng)能是物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量，其大小取決于物體的質(zhì)量和速度。動(dòng)能公式表示為：Ek=1/2*mv2，其中Ek代表動(dòng)能，m代表物體的質(zhì)量，v代表物體的速度。勢(shì)能的定義位置決定的能量勢(shì)能是物體由于其位置或狀態(tài)而具有的能量。當(dāng)物體處于一定高度或被壓縮時(shí)，它就具有勢(shì)能。勢(shì)能的儲(chǔ)存勢(shì)能就像儲(chǔ)存在物體內(nèi)的能量，可以隨時(shí)釋放出來(lái)，轉(zhuǎn)換為其他形式的能量，例如動(dòng)能。重力勢(shì)能公式重力勢(shì)能是指物體由于地球引力而具有的能量。它取決于物體的質(zhì)量、高度和重力加速度。公式為：Ep=mgh其中：Ep表示重力勢(shì)能，m表示物體的質(zhì)量，g表示重力加速度，h表示物體的高度。彈性勢(shì)能公式公式Ep=1/2kx^2Ep彈性勢(shì)能k勁度系數(shù)x形變量彈性勢(shì)能是物體由于彈性形變而具有的能量。彈性勢(shì)能的大小與勁度系數(shù)和形變量有關(guān)?？倷C(jī)械能定義11.系統(tǒng)機(jī)械能物體運(yùn)動(dòng)時(shí)具有的動(dòng)能和勢(shì)能的總和稱為機(jī)械能。22.表達(dá)式機(jī)械能通常用字母E表示，即E=Ek+Ep。33.機(jī)械能單位機(jī)械能的單位與功的單位相同，都是焦耳(J)。動(dòng)能-勢(shì)能定理1動(dòng)能變化物體動(dòng)能變化等于合外力做功，動(dòng)能變化等于末動(dòng)能減去初動(dòng)能。2勢(shì)能變化物體勢(shì)能變化等于保守力做功，勢(shì)能變化等于末勢(shì)能減去初勢(shì)能。3定理內(nèi)容合外力做的功等于物體動(dòng)能的變化量，也就是動(dòng)能定理。動(dòng)能-勢(shì)能定理推導(dǎo)1假設(shè)物體只受重力或彈力做功2根據(jù)動(dòng)能定理功等于動(dòng)能變化量3根據(jù)勢(shì)能定義重力勢(shì)能或彈性勢(shì)能改變量4合并得到動(dòng)能-勢(shì)能定理當(dāng)物體只受到重力或彈力做功時(shí)，物體動(dòng)能的改變量等于重力勢(shì)能或彈性勢(shì)能的改變量之和，這就是動(dòng)能-勢(shì)能定理。機(jī)械能守恒定律能量守恒定律能量不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，總量保持不變。機(jī)械能守恒在只有重力或彈力做功的情況下，物體的動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，但總機(jī)械能保持不變。守恒條件只有重力或彈力做功，且無(wú)能量損失，如摩擦力做功等。機(jī)械能守恒應(yīng)用自由落體運(yùn)動(dòng)自由落體過(guò)程中，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，機(jī)械能守恒。單擺運(yùn)動(dòng)單擺運(yùn)動(dòng)中，重力勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒。彈簧振動(dòng)彈簧振動(dòng)中，彈性勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒。斜面運(yùn)動(dòng)斜面運(yùn)動(dòng)中，重力勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒。與功和機(jī)械能有關(guān)的例題11.繩擺繩擺是一種經(jīng)典的力學(xué)問(wèn)題，可以用來(lái)解釋動(dòng)能和勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)換以及機(jī)械能守恒定律。擺球在最高點(diǎn)具有最大的勢(shì)能，在最低點(diǎn)具有最大的動(dòng)能，而總機(jī)械能保持不變。22.拋體運(yùn)動(dòng)拋體運(yùn)動(dòng)的軌跡可以用功和機(jī)械能定理來(lái)分析，拋體在上升過(guò)程中，重力做負(fù)功，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，在下降過(guò)程中，重力做正功，勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，總機(jī)械能守恒。33.摩擦力摩擦力做負(fù)功，導(dǎo)致物體機(jī)械能減少，例如一個(gè)在水平面上滑動(dòng)的物體，摩擦力會(huì)使其動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，機(jī)械能減少。44.功和能量功是能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的量度，做功可以改變物體的動(dòng)能或勢(shì)能。例如，推一輛車做功，使其動(dòng)能增加。例題一例題一質(zhì)量為50kg的雪橇從山坡上滑下，滑行距離為20米，雪橇與雪地間的摩擦力為50N，求摩擦力對(duì)雪橇做的功。解題步驟求摩擦力的方向求摩擦力做功的大小確定摩擦力做功的正負(fù)解題過(guò)程摩擦力與雪橇的運(yùn)動(dòng)方向相反，因此做負(fù)功。摩擦力做功大小為50N*20m=1000J。摩擦力做負(fù)功，所以最終結(jié)果為-1000J。例題二題意分析這道題的目的是考察學(xué)生對(duì)動(dòng)能定理的理解和應(yīng)用能力。它要求學(xué)生通過(guò)計(jì)算動(dòng)能的變化量，來(lái)判斷物體所受的合力做功的大小。解題思路首先要根據(jù)動(dòng)能定理，將動(dòng)能的變化量與合力做功聯(lián)系起來(lái)。然后，利用已知條件，求解動(dòng)能的變化量，進(jìn)而得到合力做功的大小。例題三斜坡上的滑板一個(gè)質(zhì)量為50kg的滑板運(yùn)動(dòng)員，從高2m的斜坡上滑下，到達(dá)坡底時(shí)的速度為6m/s。求滑板運(yùn)動(dòng)員在滑行過(guò)程中克服摩擦力做的功。應(yīng)用動(dòng)能-勢(shì)能定理運(yùn)用動(dòng)能-勢(shì)能定理：W非保守力=ΔEk+ΔEp。計(jì)算克服摩擦力做功代入數(shù)據(jù)，可得克服摩擦力做的功為400J。例題四過(guò)山車過(guò)山車從高處滑下，然后向上爬升，機(jī)械能守恒嗎？擺球擺球在擺動(dòng)過(guò)程中，機(jī)械能守恒嗎？籃球籃球從高處落下，機(jī)械能守恒嗎？汽車汽車在平直公路上行駛，機(jī)械能守恒嗎？本節(jié)課小結(jié)11.功和機(jī)械能關(guān)系功是能量轉(zhuǎn)化的量度，可以改變物體的機(jī)械能。22.