Diagrama colorido de la estructura del conocimiento del mundo material, movimiento y fuerza, fuerza y maquinaria, presión y flotabilidad, trabajo y energía mecánica en el tercer grado de física.
Respuestas al Capítulo 12 Esquema de revisión del trabajo mecánico y la energía mecánica
1. Trabajo mecánico (representado por la letra W)
1. : Uno es la fuerza que actúa sobre el objeto; el otro es la distancia que recorre el objeto en la dirección de la fuerza.
2. Hay tres situaciones en las que no se realiza trabajo: fuerza sin distancia, fuerza sin distancia, fuerza y distancia perpendicular.
3. La unidad de trabajo: Joule, representada por la letra J. Si se levantan dos huevos a 1m de altura, el trabajo realizado es de aproximadamente 1J.
4. La fórmula de cálculo del trabajo: W=FS Al utilizar la fórmula, preste atención a:
①Unidades de cada cantidad: W usa J, F usa N y S usa m. ②Entre ellos, S es la distancia recorrida en la dirección de la fuerza F.
5. El principio de trabajo: utilizar cualquier máquina no ahorra trabajo. Se puede comprobar que no existe ninguna máquina que ahorre tanto trabajo como distancia.
2. Potencia (representada por la letra P)
1. El trabajo realizado por unidad de tiempo se llama potencia. Su significado físico: se utiliza para expresar la velocidad del trabajo.
2. La unidad principal es W y la unidad común es kW. Relación de conversión: 1 KW = 103 W significa que el objeto realiza 1 J de trabajo en 1 s. Fórmula: P=W/t Las unidades utilizadas para cada cantidad son: W (vatios) para la potencia P, J (julios) para el trabajo W y s (segundos) para el tiempo t.
Para un movimiento uniforme, se puede utilizar P= Fv. Las unidades utilizadas para cada cantidad son: W (vatios) para la potencia P, N para la fuerza F y m/s para la velocidad v.
4. Existen fórmulas P=W/t que muestran que la potencia está relacionada con dos factores: trabajo y tiempo. Al analizar los cambios en la potencia, no se pueden ignorar los dos factores. Por ejemplo, la afirmación "una máquina que hace más trabajo debe ser más potente" es errónea porque el tiempo que lleva realizar el trabajo es incierto.
3. Eficiencia mecánica (representada por la letra η)
1. El trabajo que tiene valor práctico se llama trabajo útil y se representa por W. El trabajo que no tiene valor práctico y debe realizarse se llama trabajo extra, representado por W extra. Los factores que generan trabajo adicional generalmente incluyen el peso mecánico y diversas fricciones.
2. La suma del trabajo útil y el trabajo extra se llama trabajo total, expresado como W total, entonces W total = W tiene + W extra
3. al trabajo total se le llama Eficiencia mecánica, fórmula de cálculo η = (W / W total) × 100%
4. Medición de la eficiencia mecánica del bloque de poleas:
① Equipo: código de gancho. , marco de hierro, polea, línea fina, escala, dinamómetro de resorte
②Cantidades físicas a medir: código de gancho gravedad G, código de gancho altura de elevación h, tensión F, distancia de movimiento de la cuerda S
③Principio: η = G h / FS (porque W tiene = G h y W total = FS)
④ Paso: En el experimento, use un dinamómetro de resorte para tirar del código del gancho verticalmente hacia arriba a una velocidad uniforme. Velocidad Objetivo: garantizar la medición de la fuerza. El recuento permanece sin cambios.
⑤Los factores que afectan la eficiencia mecánica del bloque de polea incluyen: el peso de la polea móvil, diversas fricciones y la gravedad de levantar objetos pesados.
⑥El método de bobinado y la altura de elevación del objeto pesado no afectan la eficiencia mecánica del bloque de poleas.
⑦ Cuando aumenta la gravedad del peso levantado por el mismo conjunto de poleas, aumenta la eficiencia mecánica.
⑧Métodos para mejorar la eficiencia mecánica: reducir la gravedad de la polea móvil y la cuerda, reducir la fricción y aumentar la gravedad del levantamiento de objetos pesados
⑨Según esto, se puede deducir que la medición del grupo de poleas Al medir la eficiencia mecánica, siempre que se midan la gravedad G del objeto y la tensión F de la cuerda, y se cuente el número n de segmentos de cuerda conectados a la polea móvil, la eficiencia mecánica del También se puede calcular el bloque de poleas. Esto elimina la necesidad de utilizar una báscula para medir la altura del objeto y la distancia recorrida por la cuerda.
5. Eficiencia mecánica al arrastrar un objeto a lo largo de un plano inclinado η = G h / FL donde F es la fuerza de tracción a lo largo del plano inclinado; L es la longitud del plano inclinado; el objeto arrastrado a lo largo del plano inclinado; h es la altura de la pendiente.
6. La diferencia entre eficiencia mecánica y potencia:
Potencia y eficiencia mecánica son dos conceptos diferentes. La potencia indica qué tan rápido se realiza el trabajo y la eficiencia mecánica indica el porcentaje de trabajo útil sobre el trabajo total. Se puede observar que no existe una relación causal entre ellos, por lo que la potencia y la eficiencia mecánica no se afectan entre sí.
5. Energía mecánica
1. Energía: Si un objeto tiene la capacidad de realizar un trabajo, decimos que tiene energía.
Las unidades de varias energías son J
2. Estructura del conocimiento:
3. Experimentos para explorar los factores que determinan el tamaño de la energía cinética:
①Métodos de investigación. : Variables de control;
②Método para determinar el tamaño de la energía cinética: Comparar la distancia que la bola empuja la madera Cuanto más se empuja la madera, mayor es la energía cinética de la bola.
③ Para explorar la relación entre la energía cinética y la velocidad, es necesario mantener constante la masa. Para ello, se puede utilizar una pequeña bola para rodar pendiente abajo desde diferentes alturas y la distancia de la misma. Se pueden comparar dos bloques de madera empujados. El propósito de que la pelota ruede hacia abajo desde diferentes alturas es cambiar la velocidad de la pelota.
④ Para explorar la relación entre energía cinética y masa, es necesario mantener la velocidad constante. Para ello, se pueden utilizar dos pequeñas bolas con diferentes masas, déjalas rodar desde la misma altura. Inclínese y compare las dos veces en que se empuja el bloque de madera a distancia. Se permiten que diferentes bolas pequeñas rueden hacia abajo desde la misma altura del plano inclinado. El propósito es hacer que las dos bolas pequeñas lleguen al fondo del plano inclinado a la misma velocidad.
⑤Conclusión: La energía cinética de un objeto está relacionada con su masa y velocidad; cuanto mayor es la velocidad, mayor es la energía cinética, y cuanto mayor es la masa, mayor es la energía cinética.
4. Los experimentos para explorar los factores relacionados con la magnitud de la energía potencial gravitacional también deben utilizar el método de la variable de control.
El tamaño de la energía potencial gravitacional durante el experimento se puede mostrar mediante la fuerza destructiva del objeto sobre otros objetos cuando cae. Por ejemplo, deje que una bola de plomo caiga libremente desde diferentes alturas hasta el suelo blando. y observar y comparar el grado de depresión en el suelo. Explorar la relación entre la energía potencial gravitacional y la altura. Deje que dos bolas de diferentes masas caigan libremente desde la misma altura hasta el suelo blando, y observe y compare el grado de depresión en el suelo para explorar la relación entre la energía potencial gravitacional y la masa.
5. A la hora de analizar los cambios de energía cinética y energía potencial gravitacional, debemos considerar los dos factores determinantes al mismo tiempo, y no podemos ignorar uno y perder el otro. Por ejemplo, si un avión que rocía pesticidas vuela a una velocidad constante a una determinada altitud, su energía cinética disminuye y su energía potencial gravitacional disminuye. La razón es que aunque la velocidad permanece sin cambios, su masa disminuye.
6. La regla de conversión entre energía cinética y energía potencial gravitacional:
Si un objeto con una determinada masa acelera para caer, la energía cinética aumenta, la energía potencial gravitacional disminuye y la energía potencial gravitacional se convierte en energía cinética.
7. En ausencia de fricción, cuando la energía cinética y la energía potencial se convierten entre sí, si la energía cinética disminuye, la energía potencial aumentará. La cantidad total de energía mecánica permanece sin cambios. es la conservación de la energía mecánica. Por ejemplo, si en la pregunta se dice "deslizamiento en una pendiente suave", entonces "suave" significa conservación de energía mecánica.
Respuestas al esquema de revisión del Capítulo 9 "Movimiento y fuerza"
1 Objeto de referencia
1. con el fin de estudiar el movimiento de un objeto, se llama referencia.
2. Cualquier objeto puede usarse como objeto de referencia. El objeto de referencia generalmente se elige para facilitar el problema de investigación. Si eliges diferentes objetos de referencia para estudiar el mismo objeto, las conclusiones pueden ser diferentes. Si el mismo objeto está en movimiento o estacionario depende del objeto de referencia seleccionado. Esta es la relatividad del movimiento y el reposo.
3. El objeto en estudio no se puede seleccionar como objeto de referencia. De ser así, el objeto de estudio siempre estará estacionario.
Ejercicio 1. El poema "El paisaje está lleno de paisajes brillantes. Mirando las montañas parece venir a saludarte. Mirando con atención, las montañas están inmóviles. Hay un barco navegando entre ellas". Se seleccionan "Mirar la montaña es como caminar para darte la bienvenida" y "Es un barco navegando". Los objetos de referencia son barcos y montañas respectivamente.
2. Los pasajeros sentados en el automóvil A que conducía hacia el este vieron los árboles al costado de la carretera retroceder y, al mismo tiempo, vieron que el automóvil B se alejaba del automóvil A, entonces el automóvil B podría Sí: ① no se mueve ② se mueve hacia el este. , pero no tan rápido como A ③ moviéndose hacia el oeste.
2. Movimiento mecánico
1. Definición: En física, los cambios en la posición de los objetos se denominan movimiento mecánico. El movimiento mecánico es el fenómeno más común en el universo.
2. Métodos para comparar la velocidad de movimiento de objetos:
⑴ Compara la velocidad de peatones y ciclistas que salen al mismo tiempo, utilizando la misma relación tiempo-distancia
⑵ Para comparar la velocidad de un corredor de 100 metros, use la misma distancia para comparar el tiempo
⑶ Para comparar la velocidad de un corredor de 100 metros con un corredor de 10,000 metros, use la distancia recorrida por unidad de tiempo.
3. Clasificación: Según la trayectoria, se puede dividir en movimiento lineal y movimiento curvo; según la velocidad del movimiento, se puede dividir en movimiento uniforme y movimiento de velocidad variable.
4. Movimiento lineal uniforme
(1) Definición: El movimiento en línea recta sin cambiar la velocidad se llama movimiento lineal uniforme.
(2) Velocidad: En el movimiento lineal uniforme, la velocidad es igual a la distancia recorrida por el objeto en movimiento en la unidad de tiempo.
La velocidad en movimiento lineal uniforme es un valor constante y no tiene nada que ver con la distancia y el tiempo del movimiento del objeto. La definición de velocidad utiliza el método de definición de relación.
(3) El significado físico de velocidad: una cantidad física utilizada para expresar qué tan rápido se mueve un objeto.
(4) Fórmula de cálculo de velocidad: , fórmula de deformación: , , hay dos formas de seleccionar las unidades de cada cantidad en estas tres fórmulas: ① m/s para velocidad, m para distancia, s para el tiempo ② velocidad km/h la distancia se expresa en km y el tiempo se expresa en h
(5) Unidad: m/s en el Sistema Internacional de Unidades es la unidad comúnmente utilizada en la vida diaria, km/ h, m/s es la mayor de las dos unidades. Conversión: 1m/s=3,6km/h.
(6) Reconocer imágenes: la imagen A es una imagen de la relación entre la distancia de un objeto y el tiempo; la imagen B es una imagen de la relación entre la velocidad de un objeto y el tiempo. Analice cuatro de las imágenes para indicar el estado de movimiento del objeto: a: estacionario; b: movimiento lineal uniforme
c: movimiento lineal uniforme d: movimiento de velocidad variable (acelerado);
5. Movimiento de velocidad variable:
(1) El movimiento de velocidad variable también usa v=s/t para encontrar la velocidad. Esta velocidad representa la velocidad promedio de un objeto durante. movimiento de velocidad variable, que se llama velocidad media. En el movimiento de velocidad variable, dado que los objetos se mueven a diferentes velocidades en diferentes momentos y ubicaciones, la velocidad promedio está relacionada con la distancia y el tiempo seleccionados. Por lo tanto, al calcular la velocidad promedio, debe especificar qué distancia o período de tiempo es promedio. velocidad. Cabe señalar que la velocidad promedio no es un promedio de velocidades.
(2) Complete las siguientes velocidades: 1,1 m/s para caminar, 5 m/s para bicicletas, 108 km/h para automóviles, 3×108 m/s para la velocidad de la luz y las ondas electromagnéticas
3. Inercia y primera ley de Newton
1. Experimento de inclinación de Galileo:
⑴El objetivo de los tres experimentos en los que el coche se deslizó por la cima de la pendiente es asegurar que el auto comienza a moverse a lo largo del avión a la misma velocidad.
⑵ El experimento concluyó que en las mismas condiciones, cuanto más suave sea el avión, más avanzará el coche.
⑶ El corolario de Galileo es: En circunstancias ideales, si la superficie es absolutamente lisa, el objeto se moverá a una velocidad constante para siempre.
⑷El experimento del plano inclinado de Gacollo, basado en el experimento, llevó a cabo un razonamiento razonable, lo que se denomina experimento idealizado.
2. Primera ley de Newton: (también llamada ley de la inercia)
⑴Contenido: Todos los objetos siempre permanecen en reposo o se mueven en línea recta a una velocidad uniforme cuando no se aplica ninguna fuerza. actuó sobre.
⑵Explicación: A. La primera ley de Newton se ha convertido en una de las leyes básicas de la mecánica universalmente reconocidas. Pero es imposible no tener fuerzas a nuestro alrededor, por lo que es imposible probar directamente la primera ley de Newton de forma experimental.
B. Cuando no hay fuerza sobre el objeto: un objeto que originalmente estaba estacionario permanecerá estacionario; un objeto que originalmente estaba en movimiento se moverá en línea recta a una velocidad constante, sin importar el movimiento que realice. hecho originalmente.
C. Revela el significado original de "fuerza". No se necesita fuerza para mantener el movimiento de un objeto, pero sí para cambiar el movimiento de un objeto.
3. La inercia se refiere a la propiedad de que un objeto mantiene su estado original de movimiento. Todos los objetos tienen inercia bajo cualquier circunstancia. El tamaño de la inercia sólo está relacionado con la masa del objeto y no tiene nada que ver con si el objeto está sujeto a fuerza, la magnitud de la fuerza, si se está moviendo o la velocidad. de movimiento,etc.
4. La inercia es una propiedad del propio objeto. Nunca se puede decir que esté "bajo la acción de la inercia" o "sujeto a la inercia" o "superada la inercia". La ley de inercia es la ley del movimiento que sigue un objeto cuando no hay fuerza.
4. Equilibrio de dos fuerzas:
1. Definición: Cuando sobre un objeto actúan dos fuerzas, si puede mantener un estado de reposo o un estado de movimiento lineal uniforme. , se llama equilibrio de dos fuerzas.
2. Condiciones de equilibrio de dos fuerzas: dos fuerzas actúan sobre el mismo objeto, son iguales en magnitud, opuestas en dirección y en línea recta.
Las condiciones de equilibrio de dos fuerzas se puede resumir en ocho caracteres "Mismo objeto, igual tamaño, dirección opuesta y línea extrema".
3. Comparación entre la fuerza de equilibrio y la fuerza de interacción: Puntos similares: ①Igual en tamaño ②Dirección opuesta ③Actuando en línea recta: La fuerza equilibrada actúa sobre un objeto y pueden ser fuerzas de interacción; sobre diferentes objetos y son fuerzas de la misma naturaleza.
4. Dos métodos para juzgar si dos fuerzas son fuerzas equilibradas:
(1) Según las condiciones para el equilibrio de dos fuerzas: si las dos fuerzas satisfacen el "mismo objeto" , igual magnitud y opuesta" La condición de "dirección, línea ***" es un par de fuerzas en equilibrio.
(2) Según la definición de equilibrio de dos fuerzas: si un objeto está en reposo o en estado de movimiento lineal uniforme bajo la acción de dos fuerzas, se trata de un par de fuerzas equilibradoras.
5. Inferir el estado de movimiento del objeto en función de la fuerza sobre el objeto:
(1) Si el objeto no está sujeto a ninguna fuerza o sobre él actúa una balanza. fuerza, el objeto permanece estacionario o en movimiento lineal uniforme.
(2) Si una fuerza desequilibrada actúa sobre un objeto, el estado de movimiento del objeto definitivamente cambiará, como movimiento de velocidad variable, movimiento curvo, etc.
6. Inferir la fuerza sobre el objeto en función de su estado de movimiento: (exactamente lo opuesto al proceso de juicio y pensamiento anterior)
(1) Cuando el objeto está en reposo o en movimiento. en línea recta a una velocidad uniforme, entonces el objeto no recibe ninguna fuerza o actúa sobre él una fuerza de equilibrio.
(2) Cuando el estado de movimiento de un objeto cambia, el objeto debe verse afectado por una fuerza desequilibrada.