摩擦力與能量守恒難點輕松化解

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來源: 高中學習網(wǎng)

有關(guān)摩擦力的知識總結(jié)

1、摩擦力定義

當一個物體在另一個物體的表面上相對運動(或有相對運動的趨勢)時,受到的阻礙相對運動(或阻礙相對運動趨勢)的力,叫摩擦力,可分為靜摩擦力和滑動摩擦力。

2、摩擦力產(chǎn)生條件

①接觸面粗糙;②相互接觸的物體間有彈力;③接觸面間有相對運動(或相對運動趨勢)。

說明:三個條件缺一不可,特別要注意“相對”的理解

3、摩擦力的方向

①靜摩擦力的方向總跟接觸面相切,并與相對運動趨勢方向相反。

②滑動摩擦力的方向總跟接觸面相切,并與相對運動方向相反。

說明:(1)“與相對運動方向相反”不能等同于“與運動方向相反”。

滑動摩擦力方向可能與運動方向相同,可能與運動方向相反,可能 與運動方向成一夾角。

(2)滑動摩擦力可能起動力作用,也可能起阻力作用。

4、摩擦力的大小

(1)靜摩擦力的大。

①與相對運動趨勢的強弱有關(guān),趨勢越強,靜摩擦力越大,但不能超過最大靜摩擦力,即0≤f≤fm 但跟接觸面相互擠壓力FN無直接關(guān)系。具體大小可由物體的運動狀態(tài)結(jié)合動力學規(guī)律求解。

②最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力,在中學階段討論問題時,如無特殊說明,可認為它們數(shù)值相等。

③效果:阻礙物體的相對運動趨勢,但不一定阻礙物體的運動,可以是動力,也可以是阻力。

(2)滑動摩擦力的大。

滑動摩擦力跟壓力成正比,也就是跟一個物體對另一個物體表面的垂直作用力成正比。

公式:F=μFN (F表示滑動摩擦力大小,F(xiàn)N表示正壓力的大小,μ叫動摩擦因數(shù))。

說明:①FN表示兩物體表面間的壓力,性質(zhì)上屬于彈力,不是重力,更多的情況需結(jié)合運動情況與平衡條件加以確定。

②μ與接觸面的材料、接觸面的情況有關(guān),無單位。

③滑動摩擦力大小,與相對運動的速度大小無關(guān)。

5、摩擦力的效果

總是阻礙物體間的相對運動(或相對運動趨勢),但并不總是阻礙物體的運動,可能是動力,也可能是阻力。

說明:滑動摩擦力的大小與接觸面的大小、物體運動的速度和加速度無關(guān),只由動摩擦因數(shù)和正壓力兩個因素決定,而動摩擦因數(shù)由兩接觸面材料的性質(zhì)和粗糙程度有關(guān)。

能量守恒定律公式總結(jié)

1.阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023/mol;分子直徑數(shù)量級10-10米

2.油膜法測分子直徑d=V/s{V:單分子油膜的體積(m3),S:油膜表面積(m)2}

3.分子動理論內(nèi)容:物質(zhì)是由大量分子組成的;大量分子做無規(guī)則的熱運動;分子間存在相互作用力。

4.分子間的引力和斥力(1)r10r0,f引=f斥≈0,F(xiàn)分子力≈0,E分子勢能≈0

5.熱力學第一定律W+Q=ΔU{(做功和熱傳遞,這兩種改變物體內(nèi)能的方式,在效果上是等效的),W:外界對物體做的正功(J),Q:物體吸收的熱量(J),ΔU:增加的內(nèi)能(J),涉及到第一類永動機不可造出〔見第二冊P40〕}

6.熱力學第二定律

克氏表述:不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體,而不引起其它變化(熱傳導的方向性);

開氏表述:不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功,而不引起其它變化(機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性){涉及到第二類永動機不可造出

7.熱力學第三定律

熱力學零度不可達到{宇宙溫度下限:-273.15攝氏度(熱力學零度)}

注:

(1)布朗粒子不是分子,布朗顆粒越小,布朗運動越明顯,溫度越高越劇烈;

(2)溫度是分子平均動能的標志;

(3)分子間的引力和斥力同時存在,隨分子間距離的增大而減小,但斥力減小得比引力快;

(4)分子力做正功,分子勢能減小,在r0處F引=F斥且分子勢能最小;

(5)氣體膨脹,外界對氣體做負功W<0;溫度升高,內(nèi)能增大ΔU>0;吸收熱量,Q>0

(6)物體的內(nèi)能是指物體所有的分子動能和分子勢能的總和,對于理想氣體分子間作用力為零,分子勢能為零;

(7)r0為分子處于平衡狀態(tài)時,分子間的距離;

功和能轉(zhuǎn)化公式總結(jié)

1.功:W=Fscosα(定義式){W:功(J),F(xiàn):恒力(N),s:位移(m),α:F、s間的夾角}

2.重力做功:Wab=mghab{m:物體的質(zhì)量,g=9.8m/s2≈10m/s2,hab:a與b高度差(hab=ha-hb)}

3.電場力做功:Wab=qUab{q:電量(C),Uab:a與b之間電勢差(V)即Uab=φa-φb}

4.電功:W=UIt(普適式){U:電壓(V),I:電流(A),t:通電時間(s)}

5.功率:P=W/t(定義式){P:功率[瓦(W)],W:t時間內(nèi)所做的功(J),t:做功所用時間(s)}

6.汽車牽引力的功率:P=Fv;P平=Fv平 {P:瞬時功率,P平:平均功率}

7.汽車以恒定功率啟動、以恒定加速度啟動、汽車最大行駛速度(vmax=P額/f)

8.電功率:P=UI(普適式){U:電路電壓(V),I:電路電流(A)}

9.焦耳定律:Q=I2Rt {Q:電熱(J),I:電流強度(A),R:電阻值(Ω),t:通電時間(s)}

10.純電阻電路I=U/R;P=UI=U2/R=I2R;Q=W=UIt=U2t/R=I2Rt

11.動能:Ek=mv2/2{Ek:動能(J),m:物體質(zhì)量(kg),v:物體瞬時速度(m/s)}

12.重力勢能:EP=mgh {EP :重力勢能(J),g:重力加速度,h:豎直高度(m)(從零勢能面起)}

13.電勢能:EA=qφA {EA:帶電體在A點的電勢能(J),q:電量(C),φA:A點的電勢(V)(從零勢能面起)}

14.動能定理(對物體做正功,物體的動能增加): W合=mvt2/2-mvo2/2或W合=ΔEK{W合:外力對物體做的總功ΔEK:動能變化ΔEK=(mvt2/2-mvo2/2)}

15.機械能守恒定律:ΔE=0或EK1+EP1=EK2+EP2也可以是mv12/2+mgh1=mv22/2+mgh2

16.重力做功與重力勢能的變化(重力做功等于物體重力勢能增量的負值)WG=-ΔEP

注:

(1)功率大小表示做功快慢,做功多少表示能量轉(zhuǎn)化多少;

(2)O0≤α<90O 做正功;90O<α≤180O做負功;α=90o不做功(力的方向與位移(速度)方向垂直時該力不做功);

(3)重力(彈力、電場力、分子力)做正功,則重力(彈性、電、分子)勢能減少

(4)重力做功和電場力做功均與路徑無關(guān)

(5)機械能守恒成立條件:除重力(彈力)外其它力不做功,只是動能和勢能之間的轉(zhuǎn)化;

(6)能的其它單位換算:1kWh(度)=3.6×106J,1eV=1.60×10-19J;

(7)彈簧彈性勢能E=kx2/2,與勁度系數(shù)和形變量有關(guān)。

沖量與動量公式總結(jié)

1.動量:p=mv {p:動量(kg/s),m:質(zhì)量(kg),v:速度(m/s),方向與速度方向相同}

3.沖量:I=Ft {I:沖量(N s),F(xiàn):恒力(N),t:力的作用時間(s),方向由F決定}

4.動量定理:I=Δp或Ft=mvt?mvo {Δp:動量變化Δp=mvt?mvo,是矢量式}

5.動量守恒定律:p前總=p后總或p=p’′也可以是m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′

6.彈性碰撞:Δp=0;ΔEk=0 {即系統(tǒng)的動量和動能均守恒}

7.非彈性碰撞Δp=0;0<ΔEK<ΔEKm {ΔEK:損失的動能,EKm:損失的最大動能}

8.完全非彈性碰撞Δp=0;ΔEK=ΔEKm {碰后連在一起成一整體}

9.彈性碰撞:物體m1以v1初速度與靜止的物體m2發(fā)生彈性正碰:

v1′=(m1-m2)v1/(m1+m2) v2′=2m1v1/(m1+m2)

10.推論:等質(zhì)量彈性正碰時二者交換速度(動能守恒、動量守恒)

11.機械能損失:子彈m水平速度vo射入靜止置于水平光滑地面的長木塊M,并嵌入其中一起運動時的機械能損失 E損=mvo2/2-(M+m)vt2/2=fs相對 {vt:共同速度,f:阻力,s相對子彈相對長木塊的位移}

注:

(1)正碰又叫對心碰撞,速度方向在它們“中心”的連線上;

(2)以上表達式除動能外均為矢量運算,在一維情況下可取正方向化為代數(shù)運算;

(3)系統(tǒng)動量守恒的條件:合外力為零或系統(tǒng)不受外力,則系統(tǒng)動量守恒(碰撞問題、爆炸問題、反沖問題等);

(4)碰撞過程(時間極短,發(fā)生碰撞的物體構(gòu)成的系統(tǒng))視為動量守恒,原子核衰變時動量守恒.


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