本章主要介绍了与功和功、重力势能、动能、动能定律和机械能守恒定律有关的内容。现将本章的一些概念和定理概括如下:
对于工作的理解,我们可以从以下几个方面去理解:
1. 功可以理解为力作用于物体经过一定的空间位移后所产生的累积效应。简单来说,功就是力在一定位移上所产生的累积效应。
2. 功是标量,只有大小,没有方向,但为了描述功的作用,功既无正值,也无负值。
3、当功为正时,表示功的作用会使物体的动能增加;当功为负时,表示功的作用会使物体的动能减少;
4. 力作用于物体。这种力可以做正功、负功或不做功;
5、当力的方向始终垂直于物体速度方向时,力不做功,这也是经常观察到的情况;
对于权力的理解,我们可以从以下几个方面去理解:
1、功率是表示做功速度的物理量;
2、功率可分为平均功率和瞬时功率,平均功率的计算方法是功W除以对应的时间t,当t无穷小时,平均功率就变成瞬时功率。
3、瞬时功率的计算也可以通过将力矢量乘以速度v来实现,当速度v为平均速度时,得到的功率为对应的平均功率,当速度v为瞬时速度时,得到的功率为对应的瞬时功率。
4、由于功率的计算是力矢量乘以速度差v,根据数学知识,当力F始终垂直于速度方向时,其结果为零。这也与上面介绍的当力的方向始终垂直于物体速度方向时,力不做功的结论一致。
5、功率也是一个标量,但是它也有方向,其方向的理解和功的正、负的理解是一样的。
6、从上面的介绍中,我们还可以得出一个小结论:标量之间进行数学运算得到的物理量仍然是标量,标量与矢量之间进行数学运算得到的物理量是矢量,矢量之间进行混合运算的结果既可以是矢量,也可以是标量;
对于重力势能的认识,可以从以下几个方面来理解:
1.重力势能是一种机械能;
2、重力势能的大小是相对的,一切势能的大小都是相对的;
3、重力势能的变化只与重力所作的功有关,与其他力所作的功无关;
4.重力势能的变化量与重力所作的功的大小成正比。另外,如果重力做正功,重力势能就减少,如果重力做负功,重力势能就增加。
5、引力所作的功只与物体初状态与终状态的高度差有关,与物体的运动过程无关;
6、在仅重力做功的物理系统中,只有重力势能和动能的相互转换,机械能守恒;
对于动能及动能定律的认识,我们可以从以下几个方面来理解:
1.动能的大小与物体的质量有关,也与物体的速度有关;
2、动能是一个标量,其大小与物体速度的方向无关;
3.合外力对物体所作的功的量,等于物体动能的改变量;
4、计算合成外力所作的功时,可以先求物理所受各力的矢量和,再求合成外力所作的功机械能守恒,也可以先求各力所作的功,只求各力所作的功的代数和。实际应用中,一般采用后者来计算;
5、应用动能定理时,可以只关注初、终物理状态,忽略运动过程,以简化应用过程;
对于机械能守恒定律的理解,我们可以从以下几个方面来理解:
1.机械能守恒的条件是:只有重力或弹力做功时,机械能才守恒;
2.也就是说,非引力、非弹性力做功时,机械能肯定不守恒;
3、当非重力和非弹性力所作的功的量等于机械能的变化量时,非重力和非弹性力所作的功的总和为正时,机械能增加。反之,当非重力和非弹性力所作的功的总和为负时机械能守恒,机械能减少。
4、从能量转化角度理解机械能守恒时,系统内只存在动能、重力势能、弹性势能之间的转化;
5、从做功的方向理解机械能守恒时,系统内的重力或弹力做功;
6、在应用过程中,可以从机械能守恒的角度来考察,也可以从机械能不守恒的角度来考察,后者更为常见;