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高中光的折射教案

发表时间:2021-03-01

高考物理知识点速查复习光的干涉。

老师会对课本中的主要教学内容整理到教案课件中,大家开始动笔写自己的教案课件了。是时候对自己教案课件工作做个新的规划了,这样接下来工作才会更上一层楼!你们了解多少教案课件范文呢?下面是小编精心收集整理,为您带来的《高考物理知识点速查复习光的干涉》,欢迎大家与身边的朋友分享吧!

光的干涉
考点1:双缝干涉原理
(1)产生稳定干涉的条件
只有两列光波的频率相同,位相差恒定,振动方向一致的相干光源,才能产生光的干涉。
由两个普通独立光源发出的光,不可能具有相同的频率,更不可能存在固定的相差,因此,不能产生干涉现象。
(2)条纹宽度(或条纹间距)相邻两条亮(暗)条纹的间距Δx为:
上式说明,两缝间距离越小、缝到屏的距离越大,光波的波长越大,条纹的宽度就越大。
当实验装置一定,红光的条纹间距最大,紫光的条纹间距最小。这表明不同色光的波长不同,红光最长,紫光最短。
(3)【讨论】
①教材中说:“杨氏又发现用狭缝代替小孔可以得到同样清晰但明亮得多的干涉图样”这“明亮得多”的原因是什么?
用狭缝代替小孔,狭缝成为线光源,而线光源可以认为由许多个发光点沿一条线排列组成的,每个点光源分别产生自己的干涉图样,在屏上的干涉条纹则是各个点光源的干涉图样的叠加。由于这些点光源与双缝的相对位置完全一样,产生的干涉图样完全相同。虽然不同的点光源的光互不相干,但它们叠加起来仍与点光源产生干涉图样相似,只是强度增大而由亮点变成明线,易于观察。
②在双缝干涉实验中,如果用红色滤光片遮住一个狭缝S1,再用绿滤光片遮住另一个狭缝S2,当用白光入射时,屏上是否会产生双缝干涉图样?
这时在屏上将会出现红光单缝衍射光矢量和绿光单缝衍射光矢量振动的叠加。由于红光和绿光的频率不同,因此它们在屏上叠加时不能产生干涉,此时屏上将出现混合色二单缝衍射图样。
③在双缝干涉实验中,如果遮闭其中一条缝,则在屏上出现的条纹有何变化?原来亮的地方会不会变暗?
如果遮住双缝其中的一条缝,在屏上将由双缝干涉条纹演变为单缝衍射条纹,与干涉条纹相比,这时单缝衍射条纹亮度要减弱,而且明纹的宽度要增大,但由于干涉是受衍射调制的,所以原来亮的地方不会变暗。
④双缝干涉的亮条纹或暗条纹是两列光波在光屏处叠加后加强或抵消而产生的,这是否违反了能量守恒定律?
暗条纹处的光能量几乎是零,表明两列光波叠加,彼此相互抵消,这是按照光的传播规律,暗条纹处是没有光能量传到该处的原因,不是光能量损耗了或转变成了其它形式的能量。同样,亮条纹处的光能量比较强,光能量增加,也不是光的干涉可以产生能量,而是按照波的传播规律到达该处的光能量比较集中。双缝干涉实验不违反能量守恒定律。
考点2:薄膜干涉及其应用
(1)原理
①干涉法检查精密部件的表面
取一个透明的标准样板,放在待检查的部件表面并在一端垫一薄片,使样板的平面与被检查的平面间形成一个楔形空气膜,用单色光从上面照射,入射光从空气层的上下表面反射出两列光形成相干光,从反射光中就会看到干涉条纹,如图2-3甲所示。
如果被检表面是平的,那么空气层厚度相同的各点就位于一条直线上,产生的干涉条纹就是平行的(如图2-3乙);如果观察到的干涉条纹如图2-3丙所示,A、B处的凹凸情况可以这样分析:由丙图知,P、Q两点位于同一条亮纹上,故甲图中与P、Q对应的位置空气层厚度相同。由于Q位于P的右方(即远离楔尖),如果被检表面是平的,Q处厚度应该比P处大,所以,只有当A处凹陷时才能使P与Q处深度相同。同理可以判断与M对应的B处为凸起。
②增透膜
是在透镜、棱镜等光学元件表面涂的一层氟化镁薄膜。当薄膜的两个表面上反射光的路程差等于半个波长时,反射回来的光抵消。从而增强了透射光的强度。显然增透膜的厚度应该等于光在该介质中波长的1/4。
由能量守恒可知,入射光总强度=反射光总强度+透射光总强度。
光恰好实现波峰与波谷相叠加,实现干涉相消,使其合振幅接近于零,即反射光的总强度接近于零,从总效果上看,相当于光几乎不发生反射而透过薄膜,因而大大减少了光的反射损失,增强了透射光的强度。
增透膜只对人眼或感光胶片上最敏感的绿光起增透作用。当白光照到(垂直)增透膜上,绿光产生相消干涉,反射光中绿光的强度几乎是零。这时其他波长的光(如红光和紫光)并没有被完全抵消。因此,增透膜呈绿光的互补色——淡紫色。

相关知识

高考物理知识点速查复习光的直线传播的考点分析


光的直线传播的考点分析
考点:平面镜的特点:
①光线的角度变化关系
入射角改变多少,反射角改变多少
平面镜转动θ角,入射角改变θ,反射光线的反射角改变2θ角。
②运动关系
镜不动,物像移动的速度大小相等,方向相反。
当物不动,平面镜与物像的连线的夹角为θ时,平面镜移动的速度V1和像移动的速度V2的关系为:V2=2V1sinθ。
③物像关系(透视关系)
大小相等,正立的虚像,像、物关于平面镜对称,左右颠倒
(平面镜内成的像,若在平面镜后面透视,看到即为实际)
④光源在两相交的平面镜内的成像个数
考点:平面镜成像作图
物像对称定光路,入射、反射两角度;光路可逆巧应用,虚实、箭头尺规图。
考点:发生折射的两个面平行,则出射光线与入射光线平行。
考点:介质的折射率测定的方法
1、用折射法测定
1、如图所示,一储油桶,底面直径与高均为d,当桶内无油时,从某点A恰能看到桶底边缘上的某点B。当桶内油的深度等于桶高一半时,由A沿AB方向看去,看到桶底上的点C,两点C、B相距d/4,求油的折射率和光在油中传播速度。
答案:
如图所示,因底面直径与桶高相等,由此可知
∠AOF=∠ABG=450;由OD=2CD可知∠COD的正弦
油的折射率
油中的传播速度
2、如图所示,将刻度尺直立在装满某种透明液体的广口瓶中,从刻度尺上A和B两点射出的光线AC和BC在C点被折射和反射都沿直线CD传播,已知刻度尺上两相邻两根刻度线间的距离为10cm,刻度尺在右边缘与广口瓶右内壁之间的距离d=25cm,则瓶内流体的折射率为多少?
2、全反射法测定液体的折射率
考点:全反射的应用—光导纤维
光在光导纤维中传播时,光程为纤维长度的n倍,其中n为纤维的折射率。S=nL
1、如图所示,长为L、折射率为n的玻璃砖,若光线从A射入恰好在其中发生全反射,经过多次全反射后恰好从B端射出。光在真空中的速度为c,求光从A到B的时间。
光线通信是一种现代化的通信手段,它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务,为了研究问题的方便,我们将光导纤维简化为一根长直的玻璃管,如下图所示,设此玻璃管长为L,折射率为n且光在玻璃内界面上恰好发生全反射,若光在真空中的传播速度为c,则光通过此段玻璃管所需的时间为
A、B、C、D、
答案:A
如图5所示,一光导纤维内芯折射率为n1,外层折射率为n2,一束光信号与界面成α角由内芯射向外层,要在界面上发生全反射,必须满足什么条件
A、n1n2,α大于某一值B、n1n2,α大于某一值
C、n1n2,α小于某一值D、n1n2,α小于某一值
答案:C
一根直玻璃棒材料的折射率为n,要让从玻璃棒一端面射入的光线都能在玻璃棒内发生全反射而沿玻璃棒向前传播,则入射光线的入射角θ1应满足一定的条件,这条件是_____(答案:)
如图所示,是光导纤维的一部分,它可以认为是处于空气中的一个折射率为n的圆柱型透明体。要使从端面进入的所有光线都不会从侧面射出,而是从另一个端面射出,这种透明体的折射率必须满足什么条件?
解:光线从空气进入光导纤维,最大的入射角为900,此时的折射角为θ2:………………①
在光导纤维的面上仍能发生全反射,则入射角θ3=900-θ2
θ3≥C,又sinC=1/n,
………………②
又…………………………③
由①②③得:
一根直玻璃棒材料的折射率为n,要让从玻璃棒一端面射入的光线都能在玻璃棒内发生全反射而沿玻璃棒向前传播,则入射光线的入射角θ1应满足一定的条件,这条件是_____
答案:
考点:各量的变化关系

高考物理知识点速查复习交变电流


电磁感应与电路结合问题
一、等效法处理电磁感应与电路结合问题
解决电磁感应电路问题的关键就是借鉴或利用相似原型来启发理解和变换物理模型,即把电磁感应的问题等效转换成稳恒直流电路,把产生感应电动势的那部分导体等效为内电路.感应电动势的大小相当于电源电动势.其余部分相当于外电路,并画出等效电路图.此时,处理问题的方法与闭合电路求解基本一致,惟一要注意的是电磁感应现象中,有时导体两端有电压,但没有电流流过,这类似电源两端有电势差但没有接入电路时,电流为零.
二、电磁感应中的动力学问题
这类问题覆盖面广,题型也多种多样;但解决这类问题的关键在于通过运动状态的分析来寻找过程中的临界状态,如速度、加速度取最大值或最小值的条件等,基本思路是:

三、电磁感应中的能量、动量问题
无论是使闭合回路的磁通量发生变化,还是使闭合回路的部分导体切割磁感线,都要消耗其它形式的能量,转化为回路中的电能。这个过程不仅体现了能量的转化,而且保持守恒,使我们进一步认识包含电和磁在内的能量的转化和守恒定律的普遍性。
分析问题时,应当牢牢抓住能量守恒这一基本规律,分析清楚有哪些力做功,就可知道有哪些形式的能量参与了相互转化,如有摩擦力做功,必然有内能出现;重力做功,就可能有机械能参与转化;安培力做负功就将其它形式能转化为电能,做正功将电能转化为其它形式的能;然后利用能量守恒列出方程求解。
(一)电磁感应中的“双杆问题”
电磁感应中“双杆问题”是学科内部综合的问题,涉及到电磁感应、安培力、牛顿运动定律和动量定理、动量守恒定律及能量守恒定律等。要求学生综合上述知识,认识题目所给的物理情景,找出物理量之间的关系,因此是较难的一类问题,也是近几年高考考察的热点。
1、“双杆”向相反方向做匀速运动
当两杆分别向相反方向运动时,相当于两个电池正向串联。
2.“双杆”同向运动,但一杆加速另一杆减速
当两杆分别沿相同方向运动时,相当于两个电池反向串联。
3.“双杆”中两杆都做同方向上的加速运动。
“双杆”中的一杆在外力作用下做加速运动,另一杆在安培力作用下做加速运动,最终两杆以同样加速度做匀加速直线运动。
4.“双杆”在不等宽导轨上同向运动。
“双杆”在不等宽导轨上同向运动时,两杆所受的安培力不等大反向,所以不能利用动量守恒定律解题。
四、电量的计算Q=IΔt
1、安培力的冲量公式求电量:
感应电流通过直导线时,直导线在磁场中要受到安培力的作用,当导线与磁场垂直时,安培力的大小为F=BLI。在时间△t内安培力的冲量
2、由法拉第电磁感应定律求:
3、
五、电磁感应中的图象问题
电磁感应现象中的图象问题通常分为两类:一类是由给出的电磁感应过程选出或画出正确的图象;二是由给定的有关图象分析电磁感应过程,求解相应物理量。分析此类问题时要抓住磁通量的变化是否均匀,从而推知感应电动势(电流)是否大小恒定,用愣次定律或右手定则判定感应电动势(电流)的方向,从而确定其正负.
交变电流
一、交流电中的各量:
电压电流适用范围备注
瞬时值e=Emsinωti=Imsinωt粒子在交变电场中的运动
最大值εm=NBSωIm=εm/R电容器耐压
有效值正弦

电流做功、电阻发热、保险丝的熔断、仪表读取的电压、电流有效值是对能的平均
非正弦根据电流的热效应计算
平均值

计算通过的电量平均值是对时间的平均

变压器
一、变压器的原理
1、构造
由一个闭合铁芯、原线圈、副线圈组成

2、工作原理
在同一铁芯上的磁通量的变化率处处相同
3、理想变压器中的几个关系
没有漏磁和发热损失的变压器即没有能量损失的变压器叫理想变压器
(1)电压关系
在同一铁芯上只有一组副线圈时
当有几组副线圈时
(2)功率关系
对于理想变压器不考虑能量损失,总有P入=P出
(3)电流关系
由功率关系,当只有一组副线圈时,I1U1=I2U2,得
当有多组副线圈时:I1U1=I2U2+I3U3+……,得I1n1=I2n2+I3n3+……
二、变压器的题型分析
(1)在同一铁芯上磁通量的变化率处处相同
(2)电阻和原线圈串联时,电阻与原线圈上的电压分配遵循串联电路的分压原理。
(3)理想变压器的输入功率等于输出功率
3.解决变压器问题的常用方法
思路1电压思路.变压器原、副线圈的电压之比为U1/U2=n1/n2;当变压器有多个副绕组时U1/n1=U2/n2=U3/n3=……
思路2功率思路.理想变压器的输入、输出功率为P入=P出,即P1=P2;当变压器有多个副绕组时P1=P2+P3+……
思路3电流思路.由I=P/U知,对只有一个副绕组的变压器有I1/I2=n2/n1;当变压器有多个副绕组时n1I1=n2I2+n3I3+……
思路4(变压器动态问题)制约思路.
(1)电压制约:当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定时,输出电压U2由输入电压决定,即U2=n2U1/n1,可简述为“原制约副”.
(2)电流制约:当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定,且输入电压U1确定时,原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定,即I1=n2I2/n1,可简述为“副制约原”.
(3)负载制约:①变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定,P2=P负1+P负2+…;②变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定,I2=P2/U2;③总功率P总=P线+P2.
动态分析问题的思路程序可表示为:
U1P1
思路5原理思路.变压器原线圈中磁通量发生变化,铁芯中ΔΦ/Δt相等;当遇到“”型变压器时有
ΔΦ1/Δt=ΔΦ2/Δt+ΔΦ3/Δt,
此式适用于交流电或电压(电流)变化的直流电,但不适用于稳压或恒定电流的情况.
远距离输电
一定要画出远距离输电的示意图来,包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻。并按照规范在图中标出相应的物理量符号。一般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分别为、n1、n1/n2、n2/,相应的电压、电流、功率也应该采用相应的符号来表示。
从图中应该看出功率之间的关系是:P1=P1/,P2=P2/,P1/=Pr=P2。
电压之间的关系是:。
电流之间的关系是:。
可见其中电流之间的关系最简单,中只要知道一个,另两个总和它相等。因此求输电线上的电流往往是这类问题的突破口。
输电线上的功率损失和电压损失也是需要特别注意的。分析和计算时都必须用,而不能用。
特别重要的是要会分析输电线上的功率损失,由此得出结论:⑴减少输电线功率损失的途径是提高输电电压或增大输电导线的横截面积。两者相比,当然选择前者。⑵若输电线功率损失已经确定,那么升高输电电压能减小输电线截面积,从而节约大量金属材料和架设电线所需的钢材和水泥,还能少占用土地。
需要引起注意的是课本上强调:输电线上的电压损失,除了与输电线的电阻有关,还与感抗和容抗有关。当输电线路电压较高、导线截面积较大时,电抗造成的电压损失比电阻造成的还要大。

高考物理知识点速查复习电与磁


作为优秀的教学工作者,在教学时能够胸有成竹,教师在教学前就要准备好教案,做好充分的准备。教案可以让学生更好的吸收课堂上所讲的知识点,帮助教师在教学期间更好的掌握节奏。你知道怎么写具体的教案内容吗?为此,小编从网络上为大家精心整理了《高考物理知识点速查复习电与磁》,仅供您在工作和学习中参考。

磁场对电流的作用
1、判断安培力作用下物体运动方向的方法
(1)电流元法
把整段电流等效为多段直线电流元,运用左手定则判断出每小段电流元受到的安培力的方向,从而判断出整段电流所受合力的方向,最后确定运动方向。
(2)等效法
环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁,条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管,通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析。
(3)利用结论法
①两电流相互平行时,同向电流相互吸引,反向电流相互排斥
②两电流不平行时,有转动到相互平行且方向相同的趋势,利用这些结论分析。
(4)特殊位置法
带电粒子在磁场中的运动
A、处理方法——定圆心,求半径,画轨迹,算周期
(1)、圆心的确定
①粒子线速度垂直半径,两半径的交点即为圆心
②圆心位置必定在圆中的一根弦的中垂线上。圆心也可认为是一个半径与弦的中垂线的交点。
(2)、半径的确定
①由公式计算②利用平面几何的关系求几何关系:如图12所示a、粒子速度的偏向角(Φ)等于回旋角(α)并等于AB弦与切线夹角(弦切角θ)的2倍。即Φ=α=2θ=ωt
b、直径所对的圆顶角是直角c、圆的弧长s与圆心角关系有:S=rθ
(3)、粒子在磁场中运动的时间
①利用公式:②粒子在磁场中做匀速圆周运动
B、带电粒子在磁场中运动的问题分类
①求偏转角问题②求运动时间问题③求入射速度、粒子质量、磁感应强度等问题
④磁场区域或粒子运动区域的大小问题
C、洛伦兹力作用下的多解问题
(1)带电粒子的电性的不确定形成多解(2)磁场方向不确定形成多解
(3)临界状态不惟一形成多解(4)运动的重复性形成多解

电磁感应的基本知识
考点1、磁通量(Φ)
(1)定义:穿过某一面积的磁感线的条数叫做穿过这一面积的磁通量。磁通量简称磁通。
①若磁场方向与面积垂直,磁场的磁感应强度为B,平面的面积为S,则穿过该平面的磁通量为Φ=BS
②若磁场方向与面积不垂直,则穿过该平面的磁通量等于磁感应强度与该平面在垂直于磁场方向上投影面积的乘积。
③若磁感线沿相反方向穿过同一平面,且正向磁感线条数为Φ1,反向磁感线条数为Φ2,则磁通量为Φ=Φ1-Φ2
(2)磁通量的变化量的计算
①ΔΦ=Φ2-Φ1;ΔΦ=BΔS;ΔΦ=SΔB
②开始和转过1800时平面都与磁场垂直,则磁通量的变化量ΔΦ=2BS(磁感应强度为B,平面的面积为S)
(3)磁通量的变化率
①磁通量的变化率:描述磁场中穿过某个面磁通量变化快慢的物理量。
②大小计算:
③在数值上等于单匝线圈产生的感应电动势的大小。
④在Φ—t图象中,图象的斜率表示
(4)引起某一回路磁通量变化的原因
(1)磁感强度的变化(2)线圈面积的变化(部分导体做切割磁感线运动)
(3)线圈平面的法线方向与磁场方向夹角的变化
考点2、感应电流的方向判断
(1)判断的方法:
①右手定则——部分导体做切割磁感线运动时产生的感应电流的方向
②楞次定律
(2)楞次定律的理解
运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可归结为:“一原、二感、三电流”,即为:
①明确原磁场:弄清原磁场的方向及磁通量的变化情况.
②确定感应磁场:即根据楞次定律中的阻碍原则,结合原磁场磁通量变化情况,确定出感应电流产生的感应磁场的方向.
③判定电流方向:即根据感应磁场的方向,运用安培定则判断出感应电流方向.
(b)判断闭合电路(或电路中可动部分导体)相对运动类问题的分析策略
在电磁感应问题中,有一类综合性较强的分析判断类问题,主要讲的是磁场中的闭合电路在一定条件下产生了感应电流,而此电流又处于磁场中,受到安培力作用,从而使闭合电路或电路中可动部分的导体发生了运动.对其运动趋势的分析判断可有两种思路方法:
①常规法:
据原磁场(B原方向及ΔΦ情况)确定感应磁场(B感方向)判断感应电流(I感方向)导体受力及运动趋势.
②效果法
由楞次定律可知,感应电流的“效果”总是阻碍引起感应电流的“原因”,深刻理解“阻碍”的含义.据阻碍原则,可直接对运动趋势作出判断,更简捷、迅速.
a、阻碍变化阻碍原磁通的变化
b、阻碍变化阻碍(导体间的)相对运动,即“来时拒,去时留”
c、阻碍变化阻碍原电流的变化,应用在解释自感现象的有关问题。
考点3、电动势的计算
(1)、用法拉第电磁感应定律计算
定律内容:感应电动势大小决定于磁通量的变化率的大小,与穿过这一电路磁通量的变化率成正比。
感应电动势大小的计算式:
①线圈面积S不变,磁感应强度均匀变化:
②磁感强度不变,线圈面积均匀变化:
③B、S均不变,线圈绕过线圈平面内的某一轴转动时,计算式为:
(2)导体切割磁感线时产生感应电动势大小的计算式:
公式:
①若导体变速切割磁感线,公式中的电动势是该时刻的瞬时感应电动势。
②若导体不是垂直切割磁感线运动,v与B有一夹角,如图1:
③若导体在磁场中绕着导体上的某一点转动时

高考物理知识点速查复习机械能、功


俗话说,磨刀不误砍柴工。作为高中教师就要在上课前做好适合自己的教案。教案可以让学生能够在教学期间跟着互动起来,使高中教师有一个简单易懂的教学思路。高中教案的内容要写些什么更好呢?下面是小编为大家整理的“高考物理知识点速查复习机械能、功”,仅供您在工作和学习中参考。

机械能
1.深刻理解功的概念
功是力的空间积累效应。它和位移相对应(也和时间相对应)。计算功的方法有两种:
⑴按照定义求功。即:W=Fscosθ。在高中阶段,这种方法只适用于恒力做功。当时F做正功,当时F不做功,当时F做负功。
这种方法也可以说成是:功等于恒力和沿该恒力方向上的位移的乘积。
⑵用动能定理W=ΔEk或功能关系求功。当F为变力时,高中阶段往往考虑用这种方法求功。
这种方法的依据是:做功的过程就是能量转化的过程,功是能的转化的量度。如果知道某一过程中能量转化的数值,那么也就知道了该过程中对应的功的数值。
(3).会判断正功、负功或不做功。判断方法有:○1用力和位移的夹角α判断;○2用力和速度的夹角θ判断定;○3用动能变化判断.
(4)了解常见力做功的特点:
重力做功和路径无关,只与物体始末位置的高度差h有关:W=mgh,当末位置低于初位置时,W>0,即重力做正功;反之则重力做负功。
滑动摩擦力做功与路径有关。当某物体在一固定平面上运动时,滑动摩擦力做功的绝对值等于摩擦力与路程的乘积。
在弹性范围内,弹簧做功与始末状态弹簧的形变量有关系。
(5)一对作用力和反作用力做功的特点:○1一对作用力和反作用力在同一段时间内做的总功可能为正、可能为负、也可能为零;○2一对互为作用反作用的摩擦力做的总功可能为零(静摩擦力)、可能为负(滑动摩擦力),但不可能为正。
2.深刻理解功率的概念
(1)功率的物理意义:功率是描述做功快慢的物理量。
(2)功率的定义式:,所求出的功率是时间t内的平均功率。
(3)功率的计算式:P=Fvcosθ,其中θ是力与速度间的夹角。该公式有两种用法:①求某一时刻的瞬时功率。这时F是该时刻的作用力大小,v取瞬时值,对应的P为F在该时刻的瞬时功率;②当v为某段位移(时间)内的平均速度时,则要求这段位移(时间)内F必须为恒力,对应的P为F在该段时间内的平均功率。
(4)重力的功率可表示为PG=mgVy,即重力的瞬时功率等于重力和物体在该时刻的竖直分速度之积。
2、斜面上的弹力做功和摩擦力做功问题
3、滑轮系统拉力做功的计算方法
当牵引动滑轮两根细绳不平行时,但都是恒力,此时若将此二力合成为一个恒力再计算这个恒力的功,则计算过程较复杂。但若等效为两个恒力功的代数和,将使计算过程变得非常简便。
4、求某力的平均功率和瞬时功率的方法
平均功率的计算:
5、机车的启动问题
问题1:.机车起动的最大速度问题
问题2:机车匀加速起动的最长时间问题
问题3:.机车运动的最大加速度问题。
功和功率的计算
1、求变力做功的几种方法
功的计算在中学物理中占有十分重要的地位,中学阶段所学的功的计算公式W=FScosa只能用于恒力做功情况,对于变力做功的计算则没有一个固定公式可用,本文对变力做功问题进行归纳总结如下:
(1)等值法
等值法即若某一变力的功和某一恒力的功相等,则可以同过计算该恒力的功,求出该变力的功。而恒力做功又可以用W=FScosa计算,从而使问题变得简单。
(2)、微元法
当物体在变力的作用下作曲线运动时,若力的方向与物体运动的切线方向之间的夹角不变,且力与位移的方向同步变化,可用微元法将曲线分成无限个小元段,每一小元段可认为恒力做功,总功即为各个小元段做功的代数和。
三、平均力法
如果力的方向不变,力的大小对位移按线性规律变化时,可用力的算术平均值(恒力)代替变力,利用功的定义式求功。
(4)、图象法
(5)、能量转化法求变力做功
功是能量转化的量度,已知外力做功情况可计算能量的转化,同样根据能量的转化也可求外力所做功的多少。因此根据动能定理、机械能守恒定律、功能关系等可从能量改变的角度求功。
①、用动能定理求变力做功
动能定理的内容是:外力对物体所做的功等于物体动能的增量。它的表达式是W外=ΔEK,W外可以理解成所有外力做功的代数和,如果我们所研究的多个力中,只有一个力是变力,其余的都是恒力,而且这些恒力所做的功比较容易计
算,研究对象本身的动能增量也比较容易计算时,用动能定理就可以求出这个变力所做的功。
③、用功能原理求变力做功
功能原理的内容是:系统所受的外力和内力(不包括重力和弹力)所做的功的代数和等于系统的机械能的增量,如果这些力中只有一个变力做功,且其它力所做的功及系统的机械能的变化量都比较容易求解时,就可用功能原理求解变力所做的功。
④、用公式W=Pt求变力做功
机械能及机械能守恒定律的应用
一、对机械能守恒定律的理解
1、对机械能中的重力势能的理解
机械能中的重力势能是一个相对值,只有选定了零势能参考面才有物体相对于零势面的重力势能。在机械能守恒关系式中初、末两状态的机械能应相对于同一参考面。
2、对机械能守恒定律条件的理解
对机械能守恒定律成立条件的理解关系到能否正确应用该定律,对该定律的理解可从以下两个方面:
(1)、从力做功的角度理解机械能守恒定律成立的条件。
对某一物体,若只有重力(或弹簧的弹力)做功,其它力不做功,则该物体的机械能守恒。
(2)、从能量转化的角度理解机械能守恒定律成立的条件。
对某一系统,物体间只有动能和重力势能及弹性势能相互转化,系统跟外界没有发生机械能的传递,机械能也没有转变成其它形式的能(如没有热能产生),则系统的机械能守恒。
3、对于机械能守恒定律中“守恒”的理解。
正确理解机械能守恒定律中“守恒”的涵义,对于正确写出守恒的数学表达式十分重要,同时对守恒的理解不同,其对应的数学表达式也不同。对守恒的理解主要有以下三种:
(1)、所谓守恒即系统的初态的总机械能E1等于末态的总机械能E2,其相应的数学表达式为:E1=E2。
(2)、系统的机械能守恒可理解为系统的能量只在动能和重力势能之间相互转化。系统重力势能的变化量和系统动能的变化量数值大小相等,即ΔEp=-ΔEk。
(3)、如果系统是有A、B两个物体组成的,对于机械能守恒可理解为系统的机械能只在A、B两物体之间相互转化,A物体的机械能的变化量和B物体的机械能的变化量数值大小相等,即ΔEA=-ΔEB。
二、机械能守恒定律的应用
1、物体运动中的机械能守恒
2、变质量问题中的机械能守恒
3、多物体组成的系统的机械能守恒问题
4、弹簧问题中的机械能守恒
功能关系
1、常见力做功与能量变化的对应关系
①重力功:重力势能和其他能相互转化②弹簧的弹力做功:弹性势能和其他能相互转化
③滑动摩擦力做功:机械能转化为内能④电场力做功:电势能与其他能相互转化
⑤安培力做功:电能和其它形式能相互转化
⑥分子力做功:分子势能和分子动能之间的能的转化
⑦合外力做功:动能和其他形式能之间的转化
⑧重力、弹力外的其他力做功:机械能和其他形式能之间的转化
2、功是能量的转化的量度W=ΔE
冲量、动量与动量定理
1、冲量---求恒力和变力冲量的方法。
恒力F的冲量直接根据I=Ft求,而变力的冲量一般要由动量定理或F-t图线与横轴所夹的面积来求。
2、动量---动量及动量变化的求解方法。
求动量的变化要用平行四边形定则或动量定理。
3、动量定理:
应用动量定理解题的思路和一般步骤为:
10明确研究对象和物理过程;20分析研究对象在运动过程中的受力情况;
30选取正方向,确定物体在运动过程中始末两状态的动量;40依据动量定理列方程、求解。
小结:三问法应用动量定理:
一问能否用(涉及力、时间和速度变化的问题,不涉及加速度与位移)
二问研究对象与过程;三问动量的变化与合冲量