- 高考物理能量转换公式
高考物理能量转换公式有以下几种:
1. 动能定理:$E_{k} = \frac{1}{2}mv^{2}$,即动能等于物体质量和速度平方乘积的一半。
2. 机械能守恒:$E_{k1} + E_{k2} = E_{k3}$,即动能和势能可以相互转化,但机械能总量保持不变。
3. 热力学第一定律:$\Delta U = Q + W$,即内能变化量等于物体吸热量、外界对物体做功和物体温度变化量的三项之和。
以上公式可以用于描述能量在物理系统中的转换和传播。另外,高考物理中常用的能量转换公式还有:$E_{p} = \frac{1}{2}mv^{2}$(动量定理公式),$E_{k} = \frac{1}{2}mv^{2}$(能量定理),以及$E_{k} = \frac{1}{2}m\omega^{2}r^{2}$(角速度的动能表达式)等。
相关例题:
题目:一个质量为 m 的小球,在斜面光滑的固定斜面上以初速度 v0 水平抛出,斜面倾角为 θ。求小球在运动过程中,动能和重力势能如何转换?
解:小球在运动过程中受到重力和斜面的支持力,但斜面光滑,所以只有重力做功。根据动能定理,小球动能的改变量等于合外力对小球的冲量,即
ΔEk = ∫I_d = mv_t - mv_0
其中 I_d 是合外力对小球的冲量。由于小球在斜面上做斜抛运动,水平方向上做匀速直线运动,竖直方向上做初速度为 v_{y} = gt 的匀加速直线运动,所以
I_d = mv_{y}dtanθ
其中 dtanθ 是重力加速度与斜面倾角 θ 的夹角。因此,动能的变化量为
ΔEk = mv_{y}dtanθ = mgtanθ(v_{y}t)
其中 v_{y} 是小球在竖直方向上的速度。由于小球在运动过程中只有重力做功,所以小球的机械能守恒。根据机械能守恒定律,小球的机械能可以表示为
E_{k} + E_{p} = mv_{0}^{2}/2 + mgh_{p}
其中 E_{k} 是动能,E_{p} 是重力势能,h_{p} 是小球在斜面上的高度。将上述两个公式联立起来,可以得到
E_{p} = mg(h_{p} - v_{y}ttanθ)/2 + mv_{0}^{2}/2 - mv_{y}^{2}/2
其中 h_{p} 是小球在斜面上的高度。因此,小球在运动过程中,动能和重力势能之间会相互转换,但总的机械能保持不变。当小球到达斜面底部时,动能和重力势能达到最大值。
答案:小球在运动过程中,动能和重力势能之间会相互转换,但总的机械能保持不变。当小球到达斜面底部时,动能和重力势能达到最大值。具体来说,当小球到达斜面底部时,动能 E_{k} = mv_{y}^{2}/2 = m(gt)^{2}/2;重力势能 E_{p} = mg(h_{p} - v_{y}ttanθ)。其中 v_{y} 是小球在竖直方向上的速度,t 是小球在空中飞行的时间。
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