功与能:
第一部分:知识回顾
本章主要梳理了功、功率、重力势能、动能及其定律,以及机械能守恒等相关概念及定理。以下是对这些内容的简要归纳:
一、功的理解:
1. 功是力对物体作用一段空间位移后的积累效果,表现为力在一段位移上的作用结果;
2. 功是标量,只论大小,不论方向,但其有正负之分;
3. 正功表示动能增加,负功表示动能减少;
4. 力可以做正功、负功或不做功,取决于力的方向与物体速度方向的关系;
5. 当力的方向始终与物体速度方向垂直时,力不做功。
二、功率的理解:
1. 功率描述了做功的快慢;
2. 功率分为平均功率和瞬时功率,平均功率是功除以对应的时间,瞬时功率则涉及力矢量与速度的运算;
3. 功率的计算中,当力矢量与速度方向一致时,求得的是正功率,反之则为负功率或零功率。
三、其他内容的理解:
对于重力势能、动能及动能定律、机械能守恒定律的理解,主要围绕其变化与各种力的做功关系展开。如重力势能的变化只与重力做功有关,机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功等。
第二部分:体系与模型构建
一、功与能的基础应用:
1. 初中对功的概念定义并不完备,高中通过扩充为力乘位移乘夹角余弦,将标量研究转为矢量研究;
2. 功率反映做功的快慢,平均功率与瞬时功率的计算方法各有不同;
3. 汽车启动问题是最重要的模型之一,包括恒定功率启动和恒定加速度启动两种情况。
二、系统性梳理动能定理、机械能守恒等内容:
1. 动能定理描述了动能的变化与合外力做功的关系;
2. 势能定理的公式与动能定理中能量变化量符号相反,重力势能的变化看重力做功;
3. 机械能的变化量看除了重力以外的力做功;
4. 机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功,其公式表达为动能与势能的初末状态相等。
三、实验注意事项:“验证机械能守恒”实验中需注意的事项包括:先接通打点计时器再释放重物纸带、重物选取应体积小质量大、用“重力势能=动能”表达式验证其成立等。