第十二章 机械能和内能.pptx

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1、第十二章机械能和内能§15.1功1．功的定义：若一个力作用在物体上，且物体在力的方向上移动了一段距离，我们就说这个力做了功。2．功的计算：W＝F′s＝Fscosα﹚﹚F′ααFF′SF※α是F和s的夹角，若α＝0°则cosα＝1，即W＝Fs；若α＝90°则cosα＝0，即W＝0。3．功的单位：SI焦（耳）/J。1J＝1N·m。如果作用在物体上的力为1N，物体在力的方向上移动的距离为1m，则这个力所作的功就是1J。§15.3功率（P）1.定义单位时间内所做的功叫做功率。2.公式3.单位4.物理意义描述做功快慢的物理量。P＝W/t＝Fs/t＝FvSI瓦（特）/W1W＝1J/s若物体在1秒内做1焦

2、的功则功率为1瓦。该式特别适用于运动物体的有关计算，式中F表示牵引力，v表示物体的运动速度。例：为什么拖拉机在耕地时的速度都是很小的？答：因为拖拉机耕地时要克服很大的土地阻力，而拖拉机的功率是一定的，根据P＝Fv，它只能减小速度来产生较大的牵引力。§15.4动能和势能能（量）：描述物体的做功本领的物理量，单位也是焦。物体正在做功说明它具有能量，物体对外做功的过程就是消耗能量的过程，但物体没有做功并不说明它没有能量。1．动能（Ek）：物体由于运动而具有的能叫做动能。动能的大小与物体的质量和速度有关，质量越大、速度越大，物体具有的动能越多，而且速度对动能的影响更大。Ek=½mv2。例：为什么要对

3、机动车的行驶速度进行限制？为什么不同的车型限速不同？机动车刹车时克服摩擦力做功而消耗能量，由于质量一定的机动车速度越大具有的动能就越多，即做功本领越大，在阻力一定的情况下滑行的距离就越长（不容易停下来），容易发生交通事故，所以必须对他们进行限速。由于动能多少还与质量有关，所以质量大的车子限制的最高车速要低一些。2．势能（Ep）：重力势能和弹性势能统称势能。⑴重力势能：物体由于被举高而具有的能。重力势能的大小与物体的质量和高度有关，质量越大、举得越高（如果不作特别说明，通常以地面为零势能面），物体具有的重力势能越多。Ep=mgh。⑵弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能。弹性势能的大小与物体

4、的弹性和形变量有关，物体的弹性越强、形变越大具有的弹性势能越多。Ep=½kx2。※势能是存储着的能，我们在把物体举高的过程中对物体做了功，而这过程中人要消耗能量，这部分能量就转化为被举高的物体的势能存储起来了；同样，我们在使物体发生形变的过程中也要消耗能量，这部分能量也转化为发生形变的物体的势能存储起来了，这样被举高的物体和发生弹性形变的物体就具有了对外做功的本领。“蓄势待发”这句成语形象、生动而又贴切的描述了势能的物理意义。§15.5机械能及其转化1.机械能的转化和守恒定律：动能和势能统称为机械能。动能和势能是可以相互转化的，在此过程中如果只有动能和势能的相互转化（系统没有对外做功，外界也

5、没有对系统做功），那么机械能总量保持不变。例：如图，处于同一高度的物体分别沿光滑斜面a、b、c滑到底端，速度分别为va、vb和vc，试比较它们的大小。habc解：物体沿光滑面下滑，没有对外做功，能量没有损失，重力势能全部转化为动能，即物体在a、b、c具有相同的动能，所以va＝vb＝vc。2.功能关系：机械能之间的转化或机械能和其他形式能的转化是通过做功来实现的，“做功”过程就是“能量转化”过程。物体对外做功就要消耗能量（能量减少），外界对物体做功物体的能量就会增加。能量的改变量等于所做的功，“功”是“能”的量度。ΔE＝W。例：试分析在高处的乒乓球落地后又弹起过程中的能量转化情况。怎样向地板扔

6、乒乓球才能使它弹跳到高于原抛球位置？解：下落过程：高度降低，重力势能减少，势能转化为动能（速度增大）；着地后：乒乓球发生弹性形变，动能转化为弹性势能，此后乒乓球恢复原状又把弹性势能转化为动能；上升过程：速度减小，高度增加，动能转化为重力势能。理想情况下自由下落的乒乓球落地后将弹跳到原抛球位置，但实际上乒乓球在下落和上升过程中要克服空气阻力对外做功，乒乓球的能量会减少，所以弹跳高度低于抛球点。欲使弹跳高度高于抛球点，必须在抛出时先给它一点能量，即对它做功，用力向上或向下抛。例：如图所示，物重G=100N，工人拉住绳子的自由端从定滑轮正下方沿水平方向移动了S=4m，不计绳重和摩擦。求工人所做的功

7、。解析：由图可知，在此过程中重物被提升了2m，重物的重力势能增加了E=Gh=100N×2m=200J重物重力势能的增加来自工人对它做的功，因为不计绳重和摩擦，所以工人所做的功W=E=200J。错误分析:W=Fs=100N×4m=400J。在上述过程中，拉力的方向始终沿绳子方向，而题中所给的条件是在水平方向上移动了4m，所以上述计算方法是错误的。3mS=4mG解二：设想工人先把绳子匀速竖直向下拉下h＝2m，工人