孩子在物理“功和能”方面老是弄混,并非是公式没记熟,而是没读懂这张被称作“能量账本”的东西,对吗。
(写给家长的话)
如果你家孩子正在学高中物理,你可能会听到这样的话:
动能定理,机械能守恒,能量守恒高中物理24题公式,此三者模样太相似,我始终没法分清何时该用哪一个。
“有摩擦力的时候,到底用哪个公式?我每次都用错。”
“题里给了好多力,我不知道哪个力做功,哪个力不做功。”
别急着说孩子没认真学。
对于高中物理而言,“功和能”这一章节属于其分水岭,在前面学习力学的时候,尚可依靠直观想象来理解,然而到了出现能量相关内容的阶段,所涉及的全都是抽象概念,只要有一步跟不上节奏,那么后续的每一步都会跟不上。
孩子所欠缺的并非努力,而是这样的一本“账本”,这本“账本”要能够把“功”和“能”之间的关系梳理清晰。
这篇文章,是用来帮孩子构建这套“记账系统”的,你转发给他,让他花费10分钟去看完,往后做能量题时,思路能够清晰一大半啦。
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(阅读时间:4分钟)
请问老师,为啥有的时候会运用动能定理,而有的时候又会运用机械能守恒,这两个公式看起来是那般相像,让人疑惑不解呢?
题目当中提到了“光滑”这种情况,我清楚明白应该运用机械能守恒来进行计算,可是题目里又说到了“粗糙”这种状况,我是不是就只能够运用动能定理来求解了呢?
“算到最后,答案里的符号总是反的,我也不知道哪一步错了。”
如果你也被这些问题折磨,别慌。
你不是公式没背熟,你是没搞明白这三个公式的“管辖权”。
动能定理,机械能守恒,能量守恒,恰似三个处于不同层级的法院 ,什么样的“案子”应当送往哪个法院,是存在规矩的。
送错了地方,判出来的结果当然是错的。
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一、先把三个“法院”分清楚
法院一:动能定理(基层法院)
它的管辖范围最广,什么案子都能接。
它的判决书仅有一句话,这句话是所有外力做的总功,此功等于物体动能的变化量。
写成公式就是:W总 = ΔEk。
不论有无摩擦力,不论是否为曲线运动,不论力是恒力还是变力,此公式始终成立。
然而它存在着一项不足之处,即仅仅能够裁决“单个物体”相关的案件情形。要是你期望对由两个物体所构成的系统进行裁决,它是无法处理的。
法院二:机械能守恒(高级法院)
它管的案子比较特殊,只有满足两个条件才能接:
其一,系统之中仅存在重力在做功,或者弹簧弹力在进行做功,不存在摩擦力,不存在别的外力。
第二,系统内部没有能量损失。
其判决书仅有一句话,即系统开始状态时的机械能,等同于系统结束状态时的机械能。
写成公式就是:Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2。
这个公式用起来简单,但条件苛刻。不满足条件硬用,必错。
法院三:能量守恒(最高法院)

这是处于最高等级别的法院,它能够承接任何种类的案子,并且其作出的判决结果从来都不会出现错误的情况。
它的判决书是:系统初态的总能量高中物理24题公式,等于系统末态的总能量。
写成公式就是:E初 = E末。
这里存在着的总能量,其中涵盖了动能,还有势能,也包含内能,另外还有电能等等,所有呈现出的形式的能量都必须计算进去。
倘若机械能并非处于守恒状态,举例来讲存在因为摩擦导致产生热量的情况,便需要招呼最高法院前来进行判案。
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二、用一张图一流范文网,看清三个法院的关系

记住这张图,做题顺序就不会乱。
先看研究对象是单个物体还是系统。
单个物体,直接送动能定理。
多个物体,先查看是否存在摩擦力,或者是否有其他外力做功。若不存在,适用机械能守恒。若存在,适用能量守恒。
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三、实战演示:三个例子走一遍
例子1:光滑斜面上滑下的物体
题目:一个物体从光滑斜面顶端静止滑下,求滑到底端的速度。
第一步:研究对象是单个物体。
第二步:直接送动能定理。
但是在这里仅仅存在重力做功的情况,并且由于斜面是光滑的,所以不存在摩擦。运用动能定理能够进行计算,运用机械能守恒同样可以进行计算。哪一种方式更为简便呢?机械能守恒这种方式更为简便。
mgh = 1/2 mv²,v = √(2gh)。
一步到位。
例子2:粗糙斜面上滑下的物体
题目是,有一个物体,它是从粗糙斜面的顶端静止状态开始往下滑,那个斜面的高度是h,其倾角为θ,动摩擦因数是μ,要去求这个物体滑到底端的时候的速度。
第一步:研究对象是单个物体。
第二步:送动能定理。
向下的引力所做的功为 mgh ,阻碍物体运动的摩擦力所做的功是 -μmg cosθ 乘以 (h/sinθ)。
W总等于mgh减去μmgh乘以cotθ,且W总等于二分之一mv²。
解得 v = √
2gh(1 - μ cotθ)
这里机械能不守恒,不能用机械能守恒公式。
例子3:子弹打木块
以一定质量的子弹,其质量大小为m,以水平方向的速度v0,朝着处于静止状态的、放置在光滑水平面上的、质量为M的木块射去,并且子弹留在了木块里面,问:所产生的热量是多少。
第一步:研究对象是子弹和木块组成的系统。
行进至第二步,需对案件性质展开审查。系统之中是否存在摩擦力呢?答案是存在的。子弹与木块二者之间存在摩擦力,并且这种摩擦力会致使生热现象出现。
所以机械能不守恒,送能量守恒法院。
初态:子弹的动能 1/2 mv0²,木块静止动能为0。

终结状态是,子弹跟木块达到相同速度,二者结合后的动能是二分之一乘以(质量 m 加上质量 M)再乘以速度 v 的平方,还要加上所产生的热量 Q。
能量保持恒定,其中二分之一乘以质量m再乘以初速度v0的平方,等于二分之一乘以质量m与质量M之和再乘以速度v的平方,加上热量Q。
仍旧需要借助一个方程去求解v,系统在水平方向上动量是守恒的,满足mv0 = (m+M)v,故而v等于mv0除以(m+M)。
代入得 Q = 1/2 mv0² - 1/2 (m+M)
mv0/(m+M)
² = 1/2 m M v0²/(m+M)。
这就是产生的热量。
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四、三个最容易踩的坑
坑1:用机械能守恒去算有摩擦的题
有摩擦,机械能一定不守恒。硬用必错。
坑2:动能定理里漏了力
列W总之际,全部外力均需计入其中。支持力有无做功呢?这得看其方向。倘若支持力跟位移呈垂直状态,那就不会做功。要是不垂直,那就需要计算。
坑3:能量守恒里漏了能量形式
若是存在摩擦,那么便会产生内能。要是有弹簧存在,那就会有弹性势能。一旦有电场存在,随即就有电势能。如果缺失一个,那么等式就会失去平衡。
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五、你的“能量审计师”7天训练计划
1. 每天做3道判断题
探求几道能量方面的题目,不算其答案,仅仅进行判断:这道题目应当运用动能定理、机械能守恒定律、还是能量守恒定律呢?
2. 记牢三句话
动能定理:所有功加起来,等于动能变化。
机械能守恒:只有重力弹力做功,初末机械能相等。
能量守恒:所有能量加起来,初态等于末态。
3. 做题前先问自己三个问题
研究对象是谁?单个物体还是系统?
有摩擦力吗?有生热吗?
机械能守恒吗?
问清楚了,再动笔。
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最后的话
功和能这一章,难就难在三个公式太像了。
然而,只要你可以明晰它们的“管辖权”,晓得什么样的案子应当送交哪一个法院,那么思路就会始终都不会紊乱。
从今天起,做题前先走一遍流程图。
按这个流程走,所有能量题都是送分题。
孩子看完后去试试,随意找一道能量方面全面考查的题目,先采用“三个法院”这样的思考方式去剖析一番,之后再着手进行计算。评论区能告知我,运用了这个办法以后,思路是不是清晰许多了。
