【正文】 以一定是DEk＝Ek2－Ek1．DEk若為正值，則表示動能增大，DEk若為負(fù)值，則表示動能減小．(3)W總是指在研究的過程中，物體所受到的各個力做功的代數(shù)和，也可以理解為合力對物體所做的功．(4)在使用動能定理解題時，位移和速度要選擇統(tǒng)一的參考系．一般在中學(xué)物理中我們規(guī)定，都以地面為參考系．(5)使用動能定理解題時的一般步驟：(a)明確研究對象．(b)明確研究的運動過程，確定物體的初態(tài)動能Ek1和末態(tài)動能Ek2．(c)分析物體的受力情況，判斷各力是否做功，是做正功還是做負(fù)功，進(jìn)一步求W總．(d)根據(jù)動能定理列方程求解．例6 質(zhì)量為m的物體從距地面高H處自由下落(不計空氣阻力)，落至地面后，陷入沙坑的深度為h．求物體在沙坑中所受到的阻力(設(shè)該過程中阻力大小不變)．(請你分別用三種方法求解)方法一：用牛頓定律和運動學(xué)公式求解方法二：分過程用動能定理求解方法三：全過程用動能定理求解(6)可以利用動能定理求解某個力所做的功例7 一輛汽車，質(zhì)量為m，它沿平直公路以恒定功率P0由靜止開始運動．經(jīng)過時間t，汽車達(dá)到最大速度vmax，則此過程中阻力所做的功為______．若此過程汽車的位移為s，則汽車所受阻力的大小為______(設(shè)汽車所受阻力恒定)．例8 如圖7－3所示，一個質(zhì)量為m的小球，用長為l的輕繩在水平拉力F的作用下，從最低點A緩慢地移到B點，此時輕繩與豎直方向的夾角為q．則在這個過程中力F所做的功為多少？圖7－36．機(jī)械能守恒定律(1)機(jī)械能包括：動能、重力勢能和彈性勢能．重力勢能屬于物體和地球組成的重力系統(tǒng)，彈性勢能屬于彈簧的彈力系統(tǒng)，所以，機(jī)械能守恒定律的適用對象是系統(tǒng)．(2)機(jī)械能守恒的條件：在系統(tǒng)內(nèi)，只有重力和彈力做功，其他內(nèi)力和外力都不做功．(3)使用機(jī)械能守恒定律解題的基本步驟：(a)明確研究對象．(b)分析研究對象的受力及其做功的情況，判斷是否滿足機(jī)械能守恒的條件．(c)確定研究過程，選擇合適的零勢能參考平面，分析物體在初、末狀態(tài)時的動能和勢能的情況．(d)根據(jù)機(jī)械能守恒定律，列方程求解．例9 一個物體從光滑斜面頂端由靜止開始下滑，斜面的高為1m，長為2m，不計空氣阻力，物體滑到斜面底端時的速度是多大？(分別用三種方法求解)方法一：用牛頓定律和運動學(xué)公式求解．方法二：用動能定理求解．方法三：用機(jī)械能守恒定律求解．7．功能關(guān)系：功是能量轉(zhuǎn)化的量度(1)合力的功是物體動能變化的量度：W總＝DEk(2)重力的功是重力勢能變化的量度：WG＝－DEp(3)彈簧彈力的功是彈性勢能變化的量度：W彈＝－DEp彈(4)除重力和彈簧彈力以外的其他力的功是機(jī)械能變化的量度：W其他力＝DE例10 一臺起重機(jī)沿豎直方向以加速度a吊起一質(zhì)量為M的重物．在上升h高度的過程中( )A．物體的重力勢能增加了MghB．物體的動能增加了MahC．物體的動能增加了M(g＋a)hD．物體的機(jī)械能增加了M(g＋a)hⅢ 探究實踐做一做1．估算自己上樓的功率，與其他同學(xué)比一比，看看誰的功率大．想一想需要測量哪些物理量，才能計算出上樓的功率．2．估測自行車受到的阻力騎自行車時，如果停止蹬腳蹬(設(shè)此時的速度為v0)，由于受到阻力f的作用，自行車前進(jìn)一段距離s后就會停下來．根據(jù)動能定理有，可得實驗中需測出人停止蹬腳蹬后自行車前進(jìn)的距離s，自行車和人的總質(zhì)量m，以及v0．初速度v0可通過以下三種方法測得：(1)在停止用力前，盡可能使自行車做勻速直線運動，通過測量時間和距離，計算出平均速度，以它為初速度v0.(2)測出自行車從停止用力到靜止時前進(jìn)的距離和時間，再根據(jù)勻減速運動的規(guī)律，求出初速度v0(3)停止用力時，從車上自由釋放一個小石塊，測出釋放的高度和石塊在水平方向通過的距離，即可求得初速度v0．聯(lián)系生活、科技與社會1．觀察汽車中的變速桿，咨詢駕駛員，了解在什么情況下用低速擋，在什么情況下用高速擋，并從功率的角度分析一下．2．調(diào)查自己周圍的各種機(jī)械、電器，看看它們的功率與它們的體積和耗油量(耗電量)有什么關(guān)系？想一想，它們在工作時，能量轉(zhuǎn)化的情況是怎樣的？3．結(jié)合圖7－4，試說明汽油燃燒時釋放的化學(xué)能，能通過哪些途徑轉(zhuǎn)化成周圍環(huán)境的內(nèi)能．圖7－44．查找相關(guān)資料，了解什么是常規(guī)能源，常規(guī)能源的儲量與人類需求的矛盾，了解常規(guī)能源的使用與環(huán)境污染的關(guān)系．了解哪些能源是清潔能源，哪些能源是可再生能源．想一想1．在初中物理課中，我們學(xué)過杠桿、輪軸、斜面、滑輪和滑輪組等簡單機(jī)械的工作原理．我們發(fā)現(xiàn)，使用這些機(jī)械時，有的可以省力，有的可以改變力的方向，有的可以省距離，但就是不能省功．試思考這種情況和機(jī)械能守恒有何內(nèi)在的聯(lián)系．2．科學(xué)概念的力量在于它具有解釋和概括一大類自然現(xiàn)象的能力．可否盡可能多地歷數(shù)能量在這方面的表現(xiàn)？試舉出盡可能多的事例，說明不同形式的能之間的相互轉(zhuǎn)化．3．歷史上有不少人希望設(shè)計一種機(jī)器，這種機(jī)器不消耗任何能量，卻可以源源不斷地對外做功．這種機(jī)器被稱為永動機(jī)．歷史上，人們提出了很多種永動機(jī)的設(shè)計方案，經(jīng)過多次嘗試，做了各種努力，但永動機(jī)無一例外的歸于失敗．想一想，這是為什么？下面是兩種永動機(jī)的設(shè)計方案，分析一下．設(shè)計方案一：如圖7－5所示，有人設(shè)計了這樣一臺“永動機(jī)”：距地面一定高度架設(shè)一個水槽，水從槽底的管中留出，沖擊一個水輪機(jī)，水輪機(jī)的軸上安裝一個抽水機(jī)和一個砂輪．方案的設(shè)計者指望抽水機(jī)把地面水槽里的水抽上去，這樣循環(huán)不已，機(jī)器不停地轉(zhuǎn)動，就可以永久地用砂輪磨制工件做功了．請你分析一下，高處水槽中水的勢能共轉(zhuǎn)變成哪幾種形式的能，說明這個機(jī)器是否能夠永遠(yuǎn)運動下去．圖7－5設(shè)計方案二：如圖7－6所示，輪子中央有一個轉(zhuǎn)動軸，輪子的邊緣安裝著12個可以活動的短桿，每個短桿的一端裝有一個鐵球．方案的設(shè)計者認(rèn)為，右邊的球比左邊的球離軸遠(yuǎn)些，因此右邊產(chǎn)生的力矩比左邊的大．這樣輪子就會永無休止地沿著箭頭所指的方向轉(zhuǎn)動下去，并可以帶動機(jī)器轉(zhuǎn)動．你認(rèn)為它真會那樣嗎？圖7－6讀一讀1．衡量能量傳遞的尺度“本公司向貴礦提供蒸汽機(jī)，所要求的回報僅為使用此機(jī)器所耗的煤比用馬完成同樣的功所耗的草料節(jié)省的錢的三分之一．”這是瓦特與他的同事在1770年左右首次將他們的蒸汽機(jī)做成商品時在廣告中的話．在與礦產(chǎn)主的談判中，他們澄清了如何理解“同樣的功”．他們發(fā)現(xiàn)，機(jī)器或馬所施加的力愈大，消耗的煤或草料也就愈多，而且在力的作用下運動的物體在力的方向上的位移也就愈大．(將愈重的負(fù)荷從愈深的地方向上提升，蒸汽機(jī)消耗的煤就愈多．但是如果不提升負(fù)荷而只是保持在原位，則不需要消耗煤．)用今天的話說：蒸汽機(jī)在燃燒一定量的煤以后獲得了能量，它就能完成給定數(shù)量的功；馬則是吃完一定的草料經(jīng)過生物過程的加工，也能夠獲得做功所需要的能量．做功將導(dǎo)致做功對象的物體狀態(tài)的變化；形狀改變、速度大小改變或溫度升高等等．這些變化表明物體能量的變化．功是衡量能量傳遞的尺度．摘自《“外星人”學(xué)物理2》2．能量守恒定律的建立能量守恒定律是建立在自然科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)上的．從16世紀(jì)到18世紀(jì)，經(jīng)過伽利略、牛頓、惠更斯、萊布尼茲以及伯努利等許多物理學(xué)家的認(rèn)真研究，使動力學(xué)得到了較大的發(fā)展．機(jī)械能的轉(zhuǎn)化和守恒的初步思想，在這一時期已經(jīng)萌發(fā)．18世紀(jì)末和19世紀(jì)初，各種自然現(xiàn)象之間的聯(lián)系相繼被發(fā)現(xiàn)．倫福德、戴維的摩擦生熱實驗否定了“熱質(zhì)說”，把物體內(nèi)能的變化與機(jī)械運動聯(lián)系起來．1800年發(fā)明伏打電池之后不久，又發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng)、磁效應(yīng)和其他一些電磁現(xiàn)象．這個時期，電流的化學(xué)效應(yīng)也被發(fā)現(xiàn)，并被用來進(jìn)行電鍍．在生物界，證明了動物維持體溫和進(jìn)行機(jī)械活動的能量跟它攝取的食物的化學(xué)能有關(guān)．自然科學(xué)的這些成就，為建立能量守恒定律作了必要的準(zhǔn)備．能量守恒定律的最后確定，是在19世紀(jì)中葉由邁爾、焦耳和亥姆霍茲等人完成的．德國醫(yī)生邁爾是從生理學(xué)開始對能量進(jìn)行研究的．1842