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機械能知識點(diǎn)講解
機械能是動(dòng)能與勢能的總和，這里的勢能分為重力勢能和彈性勢能，以下是機械能知識點(diǎn)講解，請同學(xué)們學(xué)習。
1.功
(1)功的定義：力和作用在力的方向上通過(guò)的位移的乘積。是描述力對空間積累效應的物理量，是過(guò)程量。
定義式：W=Fscos，其中F是力，s是力的作用點(diǎn)位移(對地)，是力與位移間的夾角。
(2)功的大小的計算方法：
�、俸懔Φ墓筛鶕⺈=FScos進(jìn)行計算，本公式只適用于恒力做功。②根據W=Pt，計算一段時(shí)間內平均做功。③利用動(dòng)能定理計算力的功，特別是變力所做的功。④根據功是能量轉化的量度反過(guò)來(lái)可求功。
(3)摩擦力、空氣阻力做功的計算：功的大小等于力和路程的乘積。
發(fā)生相對運動(dòng)的兩物體的這一對相互摩擦力做的總功：W=fd(d是兩物體間的相對路程)，且W=Q(摩擦生熱)
2.功率
(1)功率的概念：功率是表示力做功快慢的物理量，是標量。求功率時(shí)一定要分清是求哪個(gè)力的功率，還要分清是求平均功率還是瞬時(shí)功率。
(2)功率的計算①平均功率：P=W/t(定義式)表示時(shí)間t內的平均功率，不管是恒力做功，還是變力做功，都適用。②瞬時(shí)功率：P=Fvcos P和v分別表示t時(shí)刻的功率和速度，為兩者間的夾角。
(3)額定功率與實(shí)際功率：額定功率：發(fā)動(dòng)機正常工作時(shí)的最大功率。實(shí)際功率：發(fā)動(dòng)機實(shí)際輸出的功率，它可以小于額定功率，但不能長(cháng)時(shí)間超過(guò)額定功率。
(4)交通工具的啟動(dòng)問(wèn)題通常說(shuō)的機車(chē)的功率或發(fā)動(dòng)機的功率實(shí)際是指其牽引力的功率。
�、僖院愣üβ蔖啟動(dòng)：機車(chē)的運動(dòng)過(guò)程是先作加速度減小的加速運動(dòng)，后以最大速度vm=P/f作勻速直線(xiàn)運動(dòng)。
�、谝院愣恳啟動(dòng)：機車(chē)先作勻加速運動(dòng)，當功率增大到額定功率時(shí)速度為v1=P/F，而后開(kāi)始作加速度減小的加速運動(dòng)，最后以最大速度vm=P/f作勻速直線(xiàn)運動(dòng)。
3.動(dòng)能：
物體由于運動(dòng)而具有的能量叫做動(dòng)能。表達式：Ek=mv2/2
(1)動(dòng)能是描述物體運動(dòng)狀態(tài)的物理量。
(2)動(dòng)能和動(dòng)量的區別和聯(lián)系
�、賱�(dòng)能是標量，動(dòng)量是矢量，動(dòng)量改變，動(dòng)能不一定改變;動(dòng)能改變，動(dòng)量一定改變。
�、趦烧叩奈锢硪饬x不同：動(dòng)能和功相聯(lián)系，動(dòng)能的變化用功來(lái)量度;動(dòng)量和沖量相聯(lián)系，動(dòng)量的變化用沖量來(lái)量度。③兩者之間的大小關(guān)系為EK=P2/2m
4.動(dòng)能定理：
外力對物體所做的總功等于物體動(dòng)能的變化。
表達式：
(1)動(dòng)能定理的表達式是在物體受恒力作用且做直線(xiàn)運動(dòng)的情況下得出的。但它也適用于變力及物體作曲線(xiàn)運動(dòng)的情況。(2)功和動(dòng)能都是標量，不能利用矢量法則分解，故動(dòng)能定理無(wú)分量式。
(3)應用動(dòng)能定理只考慮初、末狀態(tài)，沒(méi)有守恒條件的限制，也不受力的性質(zhì)和物理過(guò)程的變化的影響。所以，凡涉及力和位移，而不涉及力的作用時(shí)間的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，都可以用動(dòng)能定理分析和解答，而且一般都比用牛頓運動(dòng)定律和機械能守恒定律簡(jiǎn)捷。
(4)當物體的運動(dòng)是由幾個(gè)物理過(guò)程所組成，又不需要研究過(guò)程的中間狀態(tài)時(shí)，可以把這幾個(gè)物理過(guò)程看作一個(gè)整體進(jìn)行研究，從而避開(kāi)每個(gè)運動(dòng)過(guò)程的具體細節，具有過(guò)程簡(jiǎn)明、方法巧妙、運算量小等優(yōu)點(diǎn)。
5.重力勢能
(1)定義：地球上的物體具有跟它的高度有關(guān)的能量，叫做重力勢能，。
�、僦亓菽苁堑厍蚝臀矬w組成的系統共有的，而不是物體單獨具有的。②重力勢能的大小和零勢能面的選取有關(guān)。③重力勢能是標量，但有+、-之分。
(2)重力做功的特點(diǎn)：重力做功只決定于初、末位置間的高度差，與物體的運動(dòng)路徑無(wú)關(guān)。WG=mgh。
(3)做功跟重力勢能改變的關(guān)系：重力做功等于重力勢能增量的負值。即。
6.彈性勢能：
物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量。
7.機械能守恒定律
(1)動(dòng)能和勢能(重力勢能、彈性勢能)統稱(chēng)為機械能，E=Ek+Ep。
(2)機械能守恒定律的內容：在只有重力(和彈簧彈力)做功的情形下，物體動(dòng)能和重力勢能(及彈性勢能)發(fā)生相互轉化，但機械能的總量保持不變。
(3)機械能守恒定律的表達式
(4)系統機械能守恒的三種表示方式：
�、傧到y初態(tài)的總機械能E1等于末態(tài)的總機械能E2，即E1=E2
�、谙到y減少的總重力勢能EP減等于系統增加的總動(dòng)能EK增，即EP減=EK增
�、廴粝到y只有A、B兩物體，則A物體減少的機械能等于B物體增加的機械能，即EA減=EB增
[注意]解題時(shí)究竟選取哪一種表達形式，應根據題意靈活選取;需注意的是：選用①式時(shí)，必須規定零勢能參考面，而選用②式和③式時(shí)，可以不規定零勢能參考面，但必須分清能量的減少量和增加量。
(5)判斷機械能是否守恒的方法
�、儆米龉�(lái)判斷：分析物體或物體受力情況(包括內力和外力)，明確各力做功的情況，若對物體或系統只有重力或彈簧彈力做功，沒(méi)有其他力做功或其他力做功的代數和為零，則機械能守恒。
�、谟媚芰哭D化來(lái)判定：若物體系中只有動(dòng)能和勢能的相互轉化而無(wú)機械能與其他形式的能的轉化，則物體系統機械能守恒。
�、蹖σ恍├K子突然繃緊，物體間非彈性碰撞等問(wèn)題，除非題目特別說(shuō)明，機械能必定不守恒，完全非彈性碰撞過(guò)程機械能也不守恒。
8.功能關(guān)系
(1)當只有重力(或彈簧彈力)做功時(shí)，物體的機械能守恒。
(2)重力對物體做的功等于物體重力勢能的減少：WG=Ep1-Ep2。
(3)合外力對物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化：W合=Ek2-Ek1(動(dòng)能定理)
(4)除了重力(或彈簧彈力)之外的力對物體所做的功等于物體機械能的變化：WF=E2-E1
9.能量和動(dòng)量的綜合運用
動(dòng)量與能量的綜合問(wèn)題，是高中力學(xué)最重要的綜合問(wèn)題，也是難度較大的問(wèn)題。分析這類(lèi)問(wèn)題時(shí)，應首先建立清晰的物理圖景，抽象出物理模型，選擇物理規律，建立方程進(jìn)行求解。這一部分的主要模型是碰撞。而碰撞過(guò)程，一般都遵從動(dòng)量守恒定律，但機械能不一定守恒，對彈性碰撞就守恒，非彈性碰撞就不守恒，總的能量是守恒的，對于碰撞過(guò)程的能量要分析物體間的轉移和轉換。從而建立碰撞過(guò)程的能量關(guān)系方程。根據動(dòng)量守恒定律和能量關(guān)系分別建立方程，兩者聯(lián)立進(jìn)行求解，是這一部分常用的解決物理問(wèn)題的方法。
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