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高考物理動能定理和能量守恒專題-文庫吧資料

2025-04-23 13:20本頁面
  

【正文】 少的重力勢能等于重力所做的功; 重力做負功(物體克服重力做功),重力勢能增加,增加的重力勢能等于克服重力所做的功。正值表示物體在參考平面上方,負值表示物體在參考平面下方。友情提醒:1.重力做功和重力勢能:(1)重力勢能具有相對性,隨著所選參考平面的不同,重力勢能的數(shù)值也不同。⑶恰當?shù)剡x取參考平面,確定研究對象在過程中初狀態(tài)和末狀態(tài)的機械能(包括動能和勢能)。2.應用機械能守恒定律解題的基本步驟⑴根據(jù)題意,選取研究對象。⑶動能定理問題的特征①動力學和運動學的綜合題:需要應用牛頓運動定律和運動學公式求解的問題,應用動能定理比較簡便。友情提醒:⑴動能定理適合研究單個物體,式中應指物體所受各外力對物體做功的代數(shù)和,是指物體末態(tài)動能和初態(tài)動能之差。⑶明確物體的初、末狀態(tài),應根據(jù)題意確定物體的初、末狀態(tài),及初、末狀態(tài)下的動能。⑵分析研究對象的受力情況。反思:在繩被拉直瞬時過程中有機械能的瞬時損失,繩棚直時,繩剛好水平,由于繩不可伸長,其速度的水平分量突變?yōu)榱?。第三過程:小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動。第二過程:繩繃直過程。試求;圖12(1)輕繩即將伸直時,繩與豎直方向的夾角為多少?(2)當質(zhì)點到達O點的正下方時,繩對質(zhì)點的拉力為多大?解析:其實質(zhì)點的運動可分為三個過程:第一過程:質(zhì)點做平拋運動。6.機械能的瞬時損失例一質(zhì)量為m的質(zhì)點,系于長為R的輕繩的一端,繩的另一端固定在空間的O點,假定繩是不可伸長的、柔軟且無彈性的。根據(jù)題意,在C點時,滿足: ①從B到C過程,由機械能守恒定律得: ②由①、②式得:從C回到A過程,做平拋運動:水平方向: ③豎直方向: ④由③、④式可得s=2R 從A到B過程,由勻變速直線運動規(guī)律得: ⑤ 即:反思:機械能守恒的條件:在只有重力做功的情形下,物體的動能和重力勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,但機械能的總量保持不變。 5.機械能守恒定律和平拋運動相結(jié)合例小球在外力作用下,由靜止開始從A點出發(fā)做勻加速直線運動,到B點時消除外力。(取)位置ABC速度(m/s)0時刻(s)0圖10解析:(1)從A到B的過程中,人與雪橇損失的機械能為 代入數(shù)據(jù)解得: (2)人與雪橇在BC段做減速運動的加速度大小 : 根據(jù)牛頓第二定律有 解得 N (3)人與雪橇從B運動到C的過程中由動能定得得: 代入數(shù)據(jù)解得: 反思:動能定理是研究狀態(tài),牛頓第二定律是研究過程。右表中記錄了沿坡滑下過程中的有關(guān)數(shù)據(jù),開始時人與雪橇距水平路面的高度,請根據(jù)右表中的數(shù)據(jù)解決下列問題: (1)人與雪橇從A到B的過程中,損失的機械能為多少? (2)設人與雪橇在BC段所受阻力恒定,求阻力的大小。4動能定理和牛頓第二定律相結(jié)合例如圖10所示,某要乘雪橇從雪坡經(jīng)A點滑到B點,接著沿水平路面滑至C點停止。3.動能定理與其他知識的綜合例3: 靜置在光滑水平面上坐標原點處的小物塊,在水平拉力F作用下,沿x軸方向運動,拉力F隨物塊所在位置坐標x的變化關(guān)系如圖5所示,圖線為半圓.則小物塊運動到x0處時的動能為( )A.0 B. C. D.解析 由于水平面光滑,所以拉力F即為合外力,F(xiàn)隨位移X的變化圖象包圍的面積即為F做的功,由圖線可知,半圓的半徑為:設x0處的動能為EK,由動能定理得:即:,有:,解得:,所以本題正確選項為C、D。2.機車的啟動問題例2汽車發(fā)動機的功率為60KW,若其總質(zhì)量為5t,在水平路面上行駛時,103N,試求:(1)汽車所能達到的最大速度。反思:作用力和反作用是兩個分別作用在不同物體上的力,因此作用力的功和反作用力的功沒有直接關(guān)系。關(guān)于作用力和反作用力的功要認識到它們是作用在兩個物體上,兩個物體的位移可能不同,所以功可能不同,說法C不正確,說法D正確。解析:說法A不正確,因為處于平衡狀態(tài)時,兩個力大小相等方向相反,在同一段時間內(nèi)沖量大小相等,但方向相反。C.在同樣的時間內(nèi),作用力和反作用力的功大小不一定相等,但正負號一定相反。五、能力突破1.作用力做功與反作用力做功例1下列是一些說法中,正確的是( ?。〢.一質(zhì)點受兩個力作用且處于平衡狀態(tài)(靜止或勻速),這兩個力在同一段時間內(nèi)的沖量一定相同。在兩個接觸面上因相對滑動而產(chǎn)生的熱量,其中為滑動摩擦力,為接觸物的相對路程。學生要能靈活運用機械能守恒定律和動能定理解決問題。所以當物體的速度與桿垂直時,桿的彈力可以對物體做功。若取B的最低點為零重力勢能參考平面,可得: ①又因A球?qū)球在各個時刻對應的角速度相同,故 ②由①②式得:.根據(jù)動能定理,可解出桿對A、B做的功。解析:設當桿轉(zhuǎn)到豎直位置時,A球和B球的速度分別為和。質(zhì)量為的小球A以一定的初速度由直軌道向左運動,并沿圓軌道的內(nèi)壁沖上去,如果A經(jīng)過N點時的速度A經(jīng)過軌道最高點M時對軌道的壓力為,取.求:小球A從N到M這一段過程中克服阻力做的功W.圖6解析:解析:小球運動到M點時,速度為,軌道對球的作用力為N,由向心力公式可得:即:從N到M點由動能定理:即:答案:反思:應用動能定理解題時,要選取一個過程,確定兩個狀態(tài),即初狀態(tài)和末狀態(tài),無論物體是沿直線還是曲線運動,無論是單一運動過程還是復雜的運動過程,都可以求解.熱點2:機械能守恒定律例如圖7所示,在長為L的輕桿中點A和端點B各固定一質(zhì)量均為m的小球,桿可繞無摩擦的軸O轉(zhuǎn)動,使桿從水平位置無初速釋放擺下。四、熱點分析熱點1:動能定理例半徑的豎直放置的圓軌道與水平直軌道相連接。設其經(jīng)過和總路程為L,對全過程,由動能定理得: 得:點撥:物體在某個運動過程中包含有幾個運動性質(zhì)不同的小過程(如加速、減速的過程),此時可以分段考慮,也可以對全過程考慮,但
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