Este capítulo es uno de los contenidos centrales de la física de la escuela secundaria y un capítulo clave en el examen de ingreso a la universidad. Los conceptos de trabajo, potencia, energía cinética y energía potencial a menudo se prueban mediante preguntas de opción múltiple. La aplicación integral del teorema de la energía cinética se puede examinar junto con el conocimiento de los campos eléctricos. La relación funcional de la energía mecánica y la aplicación de las leyes de conservación a menudo aparecen en forma de preguntas de opción múltiple y, a menudo, integran las leyes del movimiento de Newton, la ley de conservación del impulso, el movimiento circular, el electromagnetismo y otros conocimientos. Se caracteriza por una gran amplitud y una gran dificultad. Esta parte del conocimiento se combina con la producción, la vida y la tecnología.
El teorema de la energía cinética es una ley física muy utilizada y tiene muchas ventajas a la hora de resolver problemas. En comparación con el teorema del impulso, es más fácil de aceptar. La razón fundamental es que ahorra muchos problemas en forma vectorial. Al aplicar el teorema de la energía cinética, también debemos combinar las leyes del movimiento de Newton y utilizar el trabajo como medida del cambio de energía.
Ejemplos de resolución de problemas:
Ejemplo 1 La trayectoria de movimiento de gotas de aceite cargadas en un campo eléctrico uniforme E se muestra como la línea de puntos en la siguiente figura, y la dirección de la El campo eléctrico es vertical hacia abajo. Si no se considera la resistencia del aire, ¿cómo cambia la energía de esta gota de aceite cargada cuando se mueve del punto A al punto B?
Análisis:
1. Análisis de fuerza: Las gotas de aceite deben considerar la gravedad (verticalmente hacia abajo). Si la gota de aceite está cargada positivamente y está sujeta a una fuerza de campo eléctrico, no puede tener esa trayectoria descendente, por lo que la gota de aceite está cargada negativamente y la fuerza del campo eléctrico es hacia arriba. Para tener tal trayectoria, la fuerza del campo eléctrico es mayor que la fuerza específica.
2. Análisis del trabajo: La energía potencial del trabajo negativo realizado por la gravedad aumenta, la energía potencial del trabajo positivo realizado por la fuerza del campo eléctrico disminuye y la energía cinética del trabajo positivo realizado por la fuerza eléctrica combinada. La fuerza del campo y la gravedad aumentan. Para resumir más: la energía potencial eléctrica reducida se convierte en una energía potencial gravitacional aumentada y una energía cinética aumentada.
Comentarios:
Punto de prueba de esta pregunta: relación funcional
Análisis de ideas: análisis de fuerza, luego análisis de trabajo y luego descubrir la relación entre trabajo y energía.
La relación entre trabajo y energía
Resumen: Trabajo y energía están estrechamente relacionados. Mientras haya trabajo, debe haber energía. Los dos son inseparables. El trabajo es una forma básica de transferencia de energía y la forma más lejana.
(1) Ley de transformación y conservación de la energía
1 Contenido: La energía no puede crearse ni desaparecer de la nada. Sólo se puede convertir de una forma de energía a otra, o de un objeto a otro.
2. Expresión: δE menos = δE más.
3. Dos ideas básicas para aplicar la fórmula de conservación de energía.
① Cuando una determinada forma de energía disminuye, debe haber un aumento en otras formas de energía, y la disminución y el aumento deben ser iguales.
②Cuando la energía de un objeto disminuye, la energía de otros objetos debe aumentar, y la disminución y el aumento deben ser iguales.
(2) Relación funcional:
1. El trabajo es una medida de conversión de energía, es decir, "cuánto trabajo se realiza, cuánta energía se convierte", que es esencialmente "conversión y conservación de energía" Otra palabra para "ley".
Nota: El trabajo es una cantidad de proceso, correspondiente a un periodo de desplazamiento (un periodo de tiempo). Sin embargo, la energía es una cantidad de estado correspondiente a un tiempo. Ambos son julios y tienen la misma unidad, pero no podemos decir que el trabajo es energía, ni tampoco podemos decir que la energía es trabajo.
2. Utilizar relaciones funcionales para analizar algunos problemas prácticos.
Al utilizar relaciones funcionales para analizar problemas físicos, cabe señalar que la clave es analizar claramente cuántas formas de energía existen en el sistema, qué procesos de transformación y movimiento han ocurrido, y luego utilizar el total. estado de la energía para Analizar y resolver la relación de conservación de energía. La expresión de conservación de energía generalmente se puede expresar de dos formas: E comienza = E termina, E aumenta = E disminuye.
(3) La relación entre el trabajo realizado por la fricción y la energía interna generada.
1. El proceso de trabajo realizado por fricción estática sólo implica la transferencia mutua de energía mecánica (la fricción estática desempeña el papel de transferir energía mecánica) y no tiene contenido.
2. En el proceso de fricción por deslizamiento para realizar un trabajo, la conversión de energía tiene dos direcciones: una es la transferencia de energía mecánica entre objetos que se frotan entre sí y la otra es la conversión de energía mecánica en interna. energía. La energía interna convertida El valor es igual a la reducción de la energía mecánica.
Clasificación y análisis de los puntos de prueba de física del examen de ingreso a la universidad: energía mecánica
Trabajo
(1) La definición de trabajo: el producto de la fuerza y el desplazamiento que actúan en la dirección de la fuerza. Es una cantidad física que describe el efecto acumulativo de la fuerza en el espacio y es una cantidad de proceso.
Definición: w = f s cos θ, donde f es la fuerza, s es el desplazamiento del punto de aplicación de la fuerza (al suelo), y θ es el ángulo entre la fuerza y el desplazamiento .
(2) Método de cálculo de la carga de trabajo:
① El trabajo de fuerza constante se puede calcular de acuerdo con w = f s cos θ. Esta fórmula solo es aplicable al trabajo de fuerza constante. ②Según w = p t, calcule el trabajo promedio realizado en un período de tiempo. ③Utilice el teorema de la energía cinética para calcular el trabajo de fuerza, especialmente el trabajo de fuerza variable. (4) Partiendo del hecho de que el trabajo es una medida de conversión de energía, el trabajo se puede obtener a la inversa.
(3) Cálculo del trabajo realizado por la fuerza de fricción y la resistencia del aire: El trabajo es igual al producto de la fuerza por la distancia.
El trabajo total realizado por la fuerza de fricción mutua de dos objetos en movimiento relativo: W=fd (d es la distancia relativa de los dos objetos), W=Q (generación de calor por fricción).
2. Potencia
(1) El concepto de potencia: La potencia es una cantidad física que representa la velocidad a la que la fuerza realiza su trabajo y es una cantidad escalar. Al calcular la potencia, es necesario distinguir qué fuerza calcular la potencia, potencia promedio o potencia instantánea.
(2) Cálculo de la potencia
①Potencia promedio: P=W/t (definición) representa la potencia promedio dentro del tiempo t, que es adecuada tanto para trabajo de fuerza constante como para trabajo variable. .
②Potencia instantánea: p = f v cos α p y v representan respectivamente la potencia y la velocidad de rotación en el tiempo t, y α es el ángulo entre las dos.
(3) Potencia nominal y potencia real: Potencia nominal: la potencia máxima del motor durante el funcionamiento normal. Potencia real: la potencia de salida real del motor puede ser menor que la potencia nominal, pero no puede exceder la potencia nominal durante mucho tiempo.
(4) Arranque del vehículo: En términos generales, la potencia de una locomotora o motor en realidad se refiere a su potencia de tracción.
①Parte con potencia constante p: La locomotora acelera con aceleración reducida, y luego se mueve en línea recta con velocidad constante VM = p/f..
②Parte con tracción constante F : La locomotora primero acelera a velocidad constante, luego cuando la potencia aumenta a la potencia nominal, la velocidad es v1=P/F, luego comienza a acelerar con desaceleración y finalmente se mueve en línea recta a la velocidad máxima VM = p/f..