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什么是機(jī)械能守恒機(jī)械能守恒的方法

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什么是機(jī)械能守恒機(jī)械能守恒的方法

  物體的動能和勢能之和稱為物體的機(jī)械能,勢能可以是引力勢能、彈性勢能等。那么你對機(jī)械能守恒了解多少呢?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于什么是機(jī)械能守恒的內(nèi)容,希望大家喜歡!

  機(jī)械能守恒的表達(dá)式

  首先

  重力勢能為與物體位置相關(guān)的能量,重力勢能具有相對性。表達(dá)式為 Ep=mgh 其中,m為質(zhì)量,單位千克;g為重力常數(shù),9.8N/kg;h為高度,物體相對于勢能參照面的高度(具有相對性,勢能參考面選擇不同,則h不同),單位米。需要注意的是,h的數(shù)值具有相對性,但是對于一個運(yùn)動過程來說,初始位置和最終位置的Δh是代數(shù)值,沒有相對性。

  彈性勢能為 (胡克定律的表達(dá)式為f=kx,其中k是勁度系數(shù),x是物體的形變量。在國際單位制中,f的單位是牛,x的單位是米,它是形變量(彈性形變),k的單位是牛/米。勁度系數(shù)在數(shù)值上等于彈簧伸長(或縮短)單位長度時的彈力)

  動能為

  1)系統(tǒng)的初、末狀態(tài)機(jī)械能守恒

  2)系統(tǒng)的動能增加量等于勢能減少量

  機(jī)械能守恒的方法

  (1)做功條件分析法:

  當(dāng)發(fā)生動能與重力勢能的轉(zhuǎn)化時,只有重力做功,當(dāng)發(fā)生動能與彈性勢能的轉(zhuǎn)化時,只有彈力做功,其他力均不做功,則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。

  (2)能量轉(zhuǎn)換分析法:

  若只有系統(tǒng)內(nèi)物體間動能和重力勢能及彈性勢能的轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)跟外界沒有發(fā)生機(jī)械能的傳遞,機(jī)械能也沒有轉(zhuǎn)化成其他形式的能(如沒有內(nèi)能的增加,比如溫度升高),則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。

  (3)增減情況分析法:

  若系統(tǒng)的動能與勢能均增加或均減少,則系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒:若系統(tǒng)的動能或勢能不變,而勢能或動能卻發(fā)生了變化,則系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒:若系統(tǒng)內(nèi)各個物體的機(jī)械能均增加或均減少,則系統(tǒng)的機(jī)械能也不守恒。

  注意:在判斷機(jī)械能是否守恒時,一定要先選定系統(tǒng)(看清題目說定的系統(tǒng))。

  有兩種情況:

  1.如果將產(chǎn)生彈力的的東西(比如說彈簧,下同)算作系統(tǒng)內(nèi)的,那么機(jī)械能守恒。

  2.如果將彈簧算作系統(tǒng)外的,那么機(jī)械能不守恒。此時彈簧的彈力對物體做功,使物體(系統(tǒng))的動能和重力勢能有所改變。

  例如,彈簧懸掛的小球。(高中物理練習(xí)中經(jīng)常出錯的問題)

  如果將小球和彈簧看成一個整體系統(tǒng),則系統(tǒng)機(jī)械能是守恒的。

  小球的機(jī)械能是不守恒。(平常大家說某物體的機(jī)械能,實質(zhì)上是把物體與地球當(dāng)做一個系統(tǒng),是一種簡便說法。 因為重力勢能是物體與地球所共有的。)

  另外,對一些繩子突然繃緊、物體間碰撞等問題機(jī)械能一般不守恒,除非題目中有特別說明或暗示。
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