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機(jī)械能守恒定律

更新時(shí)間:2016/9/2 11:16:00  手機(jī)版

  機(jī)械能守恒定律:

  1、內(nèi)容:只有重力(和彈簧彈力)做功的情形下,物體動(dòng)能和重力勢(shì)能(及彈性勢(shì)能)發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,但機(jī)械能的總量保持不變。

  2、表達(dá)式:

  3.條件

  機(jī)械能守恒的條件是:只有重力或彈力做功?梢詮囊韵氯齻(gè)方面理解:

  (1)只受重力作用,例如在不考慮空氣阻力的情況下的各種拋體運(yùn)動(dòng),物體的機(jī)械能守恒。

  (2)受其他力,但其他力不做功,只有重力或彈力做功。例如物體沿光滑的曲面下滑,受重力、曲面的支持力的作用,但曲面的支持力不做功,物體的機(jī)械能守恒。

  (3)其他力做功,但做功的代數(shù)和為零。

  判定機(jī)械能守恒的方法:

  (1)條件分析法:應(yīng)用系統(tǒng)機(jī)械能守恒的條件進(jìn)行分析。分析物體或系統(tǒng)的受力情況(包括內(nèi)力和外力),明確各力做功的情況,若對(duì)物體或系統(tǒng)只有重力 (或彈力)做功,沒(méi)有其他力做功或其他力做功的代數(shù)和為零,則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。

  (2)能量轉(zhuǎn)化分析法:從能量轉(zhuǎn)化的角度進(jìn)行分析:若只有系統(tǒng)內(nèi)物體間動(dòng)能和重力勢(shì)能及彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)跟外界沒(méi)有發(fā)生機(jī)械能的傳遞,機(jī)械能也沒(méi)有轉(zhuǎn)化成其他形式的能(如內(nèi)能),則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。

  (3)增減情況分析法:直接從機(jī)械能的各種形式的能量的增減情況進(jìn)行分析。若系統(tǒng)的動(dòng)能與勢(shì)能均增加或均減少,則系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒;若系統(tǒng)的動(dòng)能不變,而勢(shì)能發(fā)生了變化,或系統(tǒng)的勢(shì)能不變,而動(dòng)能發(fā)生了變化,則系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒;若系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體的機(jī)械能均增加或均減少,則系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒。

  (4)對(duì)一些繩子突然繃緊、物體間非彈性碰撞等,除非題目特別說(shuō)明,否則機(jī)械能必定不守恒。

  豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)與機(jī)械能守恒問(wèn)題的解法:

  在自然界中,違背能量守恒的過(guò)程肯定是不能夠發(fā)生的,而不違背能量守恒的過(guò)程也不一定能夠發(fā)生,因?yàn)橐粋(gè)過(guò)程的進(jìn)行要受到多種因素的制約,能量守恒只是這個(gè)過(guò)程發(fā)生的一個(gè)必要條件。如在豎直平面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng)模型中,無(wú)支撐物的情況下,物體要到達(dá)圓周的最高點(diǎn),從能量角度來(lái)看,要求物體在最低點(diǎn)動(dòng)能不小于最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的重力勢(shì)能差值。但只滿足此條件物體并不一定能沿圓弧軌道運(yùn)動(dòng)到圓弧最高點(diǎn)。因?yàn)樵谘貓A弧軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)還需滿足動(dòng)力學(xué)條件:所需向心力不小于重力,由此可以推知,在物體從圓弧軌道最低點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)時(shí),若在動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能時(shí)所能上升的高度滿足時(shí),物體可在軌道上速度減小到零,即動(dòng)能可全部轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能;在,物體上升到圓周最高點(diǎn)時(shí)的速度)時(shí),物體可做完整的圓周運(yùn)動(dòng);若在時(shí),物體將在與圓心等高的位置與圓周最高點(diǎn)之間某處脫離軌道,之后物體做斜上拋運(yùn)動(dòng),到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)速度不為零,動(dòng)能不能全部轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能,物體實(shí)際上升的高度滿足。故在解決這類問(wèn)題時(shí)不能單從能量守恒的角度來(lái)考慮。

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