為什麼機械能具有相對性

㈠ 為什麼機械能的增量等於除重力外的其它力所做的功

功和能是兩個關系密切，而含義又不相同的物理量。根據書中「能」的概念可知，一個物體具有了能，就可以做功。需要注意的是：⑴具有能的物體，不一定都處在做功的過程中。⑵做功的過程，一定伴隨著能量的變化。
判斷一個物體是否具有動能，關鍵看此物體是否運動，若物體是運動的，則它必定具有動能。動能的大小既與速度有關，也與質量有關。
判斷一個物體是否具有重力勢能，關鍵看此物體相對某一個平面有沒有被舉高，若被舉高了，則物體具有重力勢能。重力勢能除與物體所在的高度有關。
判斷一個物體是否具有彈性勢能，關鍵看此物體是否發生了彈性形變，若此物體發生了彈性形變，則此物體具有彈性勢能。物體有彈性無形變或有形變無彈性都沒有彈性勢能，只有在既有彈性又有形變的情況下才有彈性勢能。比較彈性勢能的大小隻能在相同外形的物體之間進行。

動能和勢能之間可以相互轉化，動能轉化為重力勢能的標志是速度減小，所處的高度增加；重力勢能轉化為動能的標志是所處的高度減小，速度增大。

動能和勢能統稱為機械能。判斷機械能變化的方法：①由「機械能＝動能+勢能」判斷，若速度和高度不變，質量減小，則動能減小，勢能減小，機械能也減小；若質量和速度不變，高度減小，則動能不變，重力勢能減小，機械能減小。②在動能和勢能相互轉化的過程中，如果沒有機械能與其它形式的能之間的轉化，即沒有空氣阻力和摩擦等原因造成的機械能的損失，機械能的總量是保持不變的。

㈡ 什麼情況下機械能守恆

只有重力或彈力做功情況下機械能守恆。

表達式：

1、重力勢能為與物體位置相關的能量，重力勢能具有相對性。表達式為 Ep=mgh 其中，m為質量，單位千克；g為重力常數，9.8N/kg；h為高度，物體相對於勢能參照面的高度(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的數值具有相對性，但是對於一個運動過程來說，初始位置和最終位置的Δh是代數值，沒有相對性。

2、彈性勢能為Ep=1/2kx²(胡克定律的表達式為f=kx，其中k是勁度系數，x是物體的形變數。在國際單位制中，f的單位是牛，x的單位是米，它是形變數（彈性形變），k的單位是牛/米。勁度系數在數值上等於彈簧伸長（或縮短）單位長度時的彈力）

3、動能：

（1）系統的初、末狀態機械能守恆。

（2）系統的動能增加量等於勢能減少量Q1Q2。

(2)為什麼機械能具有相對性擴展閱讀：

影響機械能的因素：

1、當物體質量相同時，物體運動速度越大，動能越大。

2、當物體運動速度相同時，物體質量越大，動能越大。

3、在宏觀低速的情況下，動能計算公式E=1/2mv^2。

從能量轉化角度看機械能守恆的本質：

從能量轉化角度看，只要在某一物理過程中，系統的機械能總量始終保持不變，而且系統內或系統與外界之間沒有機械能轉化為其他形式的能，也沒有其他形式的能轉化為系統的機械能，那麼系統的機械能就是守恆的，與系統內是否一定發生動能和勢能的相互轉化無關。

如在光滑的水平面上做勻速直線運動的物體。其機械能守恆；如果系統內或系統與外界之間有其他形式的能與機械能的轉化。

即使系統機械能總量保持不變，其機械能也是不守恆的，如一炸彈在爆炸時，假設外力不做功，但系統內的化學能（非保守力）對系統做功了，雖然機械能總量保持不變，但系統內有其他形式的能（內能或電能）轉化為系統的機械能，系統又克服外界做功將機械能轉化成其他形式的能。

㈢ 急！！高一物理必修2機械能與能源

第一章 力
重力：G = mg
摩擦力：
（1） 滑動摩擦力：f = μFN 即滑動摩擦力跟壓力成正比。
（2） 靜摩擦力：
①對一般靜摩擦力的計算應該利用牛頓第二定律，切記不要亂用f =μFN
②對最大靜摩擦力的計算有公式：f = μFN （注意：這里的μ與滑動摩擦定律中的μ的區別,但一般情況下,我們認為是一樣的）
力的合成與分解：
（1） 力的合成與分解都應遵循平行四邊形定則。
（2） 具體計算就是解三角形，並以直角三角形為主。
第二章 直線運動
速度公式： vt = v0 + at ①
位移公式： s = v0t + at2 ②
速度位移關系式： - = 2as ③
平均速度公式： = ④
= (v0 + vt) ⑤
= ⑥
位移差公式 ： △s = aT2 ⑦
公式說明：（1） 以上公式除④式之外，其它公式只適用於勻變速直線運動。（2）公式⑥指的是在勻變速直線運動中，某一段時間的平均速度之值恰好等於這段時間中間時刻的速度，這樣就在平均速度與速度之間建立了一個聯系。
6. 對於初速度為零的勻加速直線運動有下列規律成立：
(1). 1T秒末、2T秒末、3T秒末…nT秒末的速度之比為: 1 : 2 : 3 : … : n.
(2). 1T秒內、2T秒內、3T秒內…nT秒內的位移之比為: 12 : 22 : 32 : … : n2.
(3). 第1T秒內、第2T秒內、第3T秒內…第nT秒內的位移之比為: 1 : 3 : 5 : … : (2 n-1).
(4). 第1T秒內、第2T秒內、第3T秒內…第nT秒內的平均速度之比為: 1 : 3 : 5 : … : (2 n-1).
第三章 牛頓運動定律
1. 牛頓第二定律: F合= ma
注意: (1)同一性: 公式中的三個量必須是同一個物體的.
(2)同時性: F合與a必須是同一時刻的.
(3)瞬時性: 上一公式反映的是F合與a的瞬時關系.
(4)局限性: 只成立於慣性系中, 受制於宏觀低速.
2. 整體法與隔離法:
整體法不須考慮整體(系統)內的內力作用, 用此法解題較為簡單, 用於加速度和外力的計算. 隔離法要考慮內力作用, 一般比較繁瑣, 但在求內力時必須用此法, 在選哪一個物體進行隔離時有講究, 應選取受力較少的進行隔離研究.
3. 超重與失重:
當物體在豎直方向存在加速度時, 便會產生超重與失重現象. 超重與失重的本質是重力的實際大小與表現出的大小不相符所致, 並不是實際重力發生了什麼變化,只是表現出的重力發生了變化.
第四章 物體平衡
1. 物體平衡條件: F合 = 0
2. 處理物體平衡問題常用方法有:
(1). 在物體只受三個力時, 用合成及分解的方法是比較好的. 合成的方法就是將物體所受三個力通過合成轉化成兩個平衡力來處理; 分解的方法就是將物體所受三個力通過分解轉化成兩對平衡力來處理.
(2). 在物體受四個力(含四個力)以上時, 就應該用正交分解的方法了. 正交分解的方法就是先分解而後再合成以轉化成兩對平衡力來處理的思想.
第五章 勻速圓周運動
1．對勻速圓周運動的描述：
①．線速度的定義式： v = (s指弧長或路程，不是位移
②．角速度的定義式： =
③．線速度與周期的關系：v =
④．角速度與周期的關系：
⑤．線速度與角速度的關系：v = r
⑥．向心加速度：a = 或 a =
2. （1）向心力公式：F = ma = m = m
(2) 向心力就是物體做勻速圓周運動的合外力，在計算向心力時一定要取指向圓心的方向做為正方向。向心力的作用就是改變運動的方向，不改變運動的快慢。向心力總是不做功的，因此它是不能改變物體動能的，但它能改變物體的動量。
第六章 萬有引力
1．萬有引力存在於萬物之間，大至宇宙中的星體，小到微觀的分子、原子等。但一般物體間的萬有引力非常之小，小到我們無法察覺到它的存在。因此，我們只需要考慮物體與星體或星體與星體之間的萬有引力。
2．萬有引力定律：F = （即兩質點間的萬有引力大小跟這兩個質點的質量的乘積成正比，跟距離的平方成反比。）
說明：① 該定律只適用於質點或均勻球體；② G稱為萬有引力恆量，G = 6.67×10-11N•m2/kg2.
3. 重力、向心力與萬有引力的關系:
(1). 地球表面上的物體: 重力和向心力是萬有引力的兩個分力(如圖所示, 圖中F示萬有引力, G示重力, F向示向心力), 這里的向心力源於地球的自轉. 但由於地球自轉的角速度很小, 致使向心力相比萬有引力很小, 因此有下列關系成立:
F≈G>>F向
因此, 重力加速度與向心加速度便是加速度的兩個分量, 同樣有:
a≈g>>a向
切記: 地球表面上的物體所受萬有引力與重力並不是一回事.
(2). 脫離地球表面而成了衛星的物體: 重力、向心力和萬有引力是一回事, 只是不同的說法而已. 這就是為什麼我們一說到衛星就會馬上寫出下列方程的原因:
= m = m
4. 衛星的線速度、角速度、周期、向心加速度和半徑之間的關系:
(1). v= 即: 半徑越大, 速度越小. (2). = 即: 半徑越大, 角速度越小.
(3). T =2 即: 半徑越大, 周期越大. (4). a= 即: 半徑越大, 向心加速度越小.
說明: 對於v、 、T、a和r 這五個量, 只要其中任意一個被確定, 其它四個量就被唯一地確定下來. 以上定量結論不要求記憶, 但必須記住定性結論.
第七章 動量
1. 沖量: I = Ft 沖量是矢量,方向同作用力的方向.
2. 動量: p = mv 動量也是矢量,方向同運動方向.
3. 動量定律: F合 = mvt – mv0
第八章 機械能
1. 功: (1) W = Fs cos (只能用於恆力, 物體做直線運動的情況下)
(2) W = pt (此處的「p」必須是平均功率)
(3) W總 = △Ek (動能定律)
2. 功率: (1) p = W/t (只能用來算平均功率)
(2) p = Fv (既可算平均功率,也可算瞬時功率)
3. 動能: Ek = mv2 動能為標量.
4. 重力勢能: Ep = mgh 重力勢能也為標量, 式中的「h」指的是物體重心到參考平面的豎直距離.
5. 動能定理: F合s = mv - mv
6. 機械能守恆定律: mv + mgh1 = mv + mgh2

高一物理公式總結
一、質點的運動（1）------直線運動

1）勻變速直線運動

1.平均速度V平=S/t （定義式） 2.有用推論Vt^2 –Vo^2=2as

3.中間時刻速度 Vt/2=V平=(Vt+Vo)/2 4.末速度Vt=Vo+at

5.中間位置速度Vs/2=[(Vo^2 +Vt^2)/2]1/2 6.位移S= V平t=Vot + at^2/2=Vt/2t

7.加速度a=(Vt-Vo)/t 以Vo為正方向，a與Vo同向(加速)a>0；反向則a<0

8.實驗用推論ΔS=aT^2 ΔS為相鄰連續相等奔?T)內位移之差

9.主要物理量及單位:初速(Vo):m/s 加速度(a):m/s^2 末速度(Vt):m/s

時間(t):秒(s) 位移(S):米（m） 路程:米 速度單位換算：1m/s=3.6Km/h

註：(1)平均速度是矢量。(2)物體速度大,加速度不一定大。(3)a=(Vt-Vo)/t只是量度式，不是決定式。(4)其它相關內容：質點/位移和路程/s--t圖/v--t圖/速度與速率/

2) 自由落體

1.初速度Vo=0 2.末速度Vt=gt

3.下落高度h=gt^2/2（從Vo位置向下計算） 4.推論Vt^2=2gh

注:(1)自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動，遵循勻變速度直線運動規律。

(2)a=g=9.8 m/s^2≈10m/s^2 重力加速度在赤道附近較小,在高山處比平地小，方向豎直向下。

3) 豎直上拋

1.位移S=Vot- gt^2/2 2.末速度Vt= Vo- gt （g=9.8≈10m/s2 ）

3.有用推論Vt^2 –Vo^2=-2gS 4.上升最大高度Hm=Vo^2/2g (拋出點算起)

5.往返時間t=2Vo/g （從拋出落回原位置的時間）

注:(1)全過程處理:是勻減速直線運動，以向上為正方向，加速度取負值。(2)分段處理：向上為勻減速運動，向下為自由落體運動，具有對稱性。(3)上升與下落過程具有對稱性,如在同點速度等值反向等。

二、質點的運動（2）----曲線運動 萬有引力

1)平拋運動

1.水平方向速度Vx= Vo 2.豎直方向速度Vy=gt

3.水平方向位移Sx= Vot 4.豎直方向位移(Sy)=gt^2/2

5.運動時間t=(2Sy/g)1/2 (通常又表示為(2h/g)1/2)

6.合速度Vt=(Vx^2+Vy^2)1/2=[Vo^2+(gt)^2]1/2

合速度方向與水平夾角β: tgβ=Vy/Vx=gt/Vo

7.合位移S=(Sx^2+ Sy^2)1/2 ,

位移方向與水平夾角α: tgα=Sy/Sx＝gt/2Vo

註：(1)平拋運動是勻變速曲線運動，加速度為g，通常可看作是水平方向的勻速直線運動與豎直方向的自由落體運動的合成。(2)運動時間由下落高度h(Sy)決定與水平拋出速度無關。（3）θ與β的關系為tgβ＝2tgα 。（4）在平拋運動中時間t是解題關鍵。(5)曲線運動的物體必有加速度，當速度方向與所受合力(加速度)方向不在同一直線上時物體做曲線運動。

2)勻速圓周運動

1.線速度V=s/t=2πR/T 2.角速度ω=Φ/t=2π/T=2πf

3.向心加速度a=V^2/R=ω^2R=(2π/T)^2R 4.向心力F心=Mv^2/R=mω^2*R=m(2π/T)^2*R

5.周期與頻率T=1/f 6.角速度與線速度的關系V=ωR

7.角速度與轉速的關系ω=2πn (此處頻率與轉速意義相同)

8.主要物理量及單位： 弧長(S):米(m) 角度(Φ)：弧度（rad） 頻率（f）：赫（Hz）

周期（T）：秒（s） 轉速（n）：r/s 半徑(R):米（m） 線速度（V）：m/s

角速度（ω）：rad/s 向心加速度：m/s2

註：（1）向心力可以由具體某個力提供，也可以由合力提供，還可以由分力提供，方向始終與速度方向垂直。（2）做勻速度圓周運動的物體，其向心力等於合力，並且向心力只改變速度的方向，不改變速度的大小，因此物體的動能保持不變，但動量不斷改變。

3)萬有引力

1.開普勒第三定律T2/R3=K(=4π^2/GM) R:軌道半徑 T :周期 K:常量(與行星質量無關)

2.萬有引力定律F=Gm1m2/r^2 G=6.67×10^-11N•m^2/kg^2方向在它們的連線上

3.天體上的重力和重力加速度GMm/R^2=mg g=GM/R^2 R:天體半徑(m)

4.衛星繞行速度、角速度、周期 V=(GM/R)1/2 ω=(GM/R^3)1/2 T=2π(R^3/GM)1/2

5.第一(二、三)宇宙速度V1=(g地r地)1/2=7.9Km/s V2=11.2Km/s V3=16.7Km/s

6.地球同步衛星GMm/(R+h)^2=m*4π^2(R+h)/T^2 h≈3.6 km h:距地球表面的高度

注:(1)天體運動所需的向心力由萬有引力提供,F心=F萬。(2)應用萬有引力定律可估算天體的質量密度等。(3)地球同步衛星只能運行於赤道上空，運行周期和地球自轉周期相同。(4)衛星軌道半徑變小時,勢能變小、動能變大、速度變大、周期變小。(5)地球衛星的最大環繞速度和最小發射速度均為7.9Km/S。

機械能
1.功
(1)做功的兩個條件: 作用在物體上的力.
物體在里的方向上通過的距離.

(2)功的大小: W=Fscosa 功是標量 功的單位:焦耳(J)
1J=1N*m
當 0<= a <派/2 w>0 F做正功 F是動力
當 a=派/2 w=0 (cos派/2=0) F不作功
當 派/2<= a <派 W<0 F做負功 F是阻力

(3)總功的求法:
W總=W1+W2+W3……Wn
W總=F合Scosa

2.功率
(1) 定義:功跟完成這些功所用時間的比值.
P=W/t 功率是標量 功率單位:瓦特(w)
此公式求的是平均功率
1w=1J/s 1000w=1kw

(2) 功率的另一個表達式: P=Fvcosa
當F與v方向相同時, P=Fv. (此時cos0度=1)
此公式即可求平均功率,也可求瞬時功率
1)平均功率: 當v為平均速度時
2)瞬時功率: 當v為t時刻的瞬時速度

(3) 額定功率: 指機器正常工作時最大輸出功率
實際功率: 指機器在實際工作中的輸出功率
正常工作時: 實際功率≤額定功率

(4) 機車運動問題(前提:阻力f恆定)
P=Fv F=ma+f (由牛頓第二定律得)
汽車啟動有兩種模式

1) 汽車以恆定功率啟動 (a在減小,一直到0)
P恆定 v在增加 F在減小 尤F=ma+f
當F減小=f時 v此時有最大值

2) 汽車以恆定加速度前進(a開始恆定,在逐漸減小到0)
a恆定 F不變(F=ma+f) V在增加 P實逐漸增加最大
此時的P為額定功率 即P一定
P恆定 v在增加 F在減小 尤F=ma+f
當F減小=f時 v此時有最大值

3.功和能
(1) 功和能的關系: 做功的過程就是能量轉化的過程
功是能量轉化的量度

(2) 功和能的區別: 能是物體運動狀態決定的物理量,即過程量
功是物體狀態變化過程有關的物理量,即狀態量
這是功和能的根本區別.

4.動能.動能定理
(1) 動能定義:物體由於運動而具有的能量. 用Ek表示
表達式 Ek=1/2mv^2 能是標量 也是過程量
單位:焦耳(J) 1kg*m^2/s^2 = 1J

(2) 動能定理內容:合外力做的功等於物體動能的變化
表達式 W合=ΔEk=1/2mv^2-1/2mv0^2
適用范圍:恆力做功,變力做功,分段做功,全程做功

5.重力勢能
(1) 定義:物體由於被舉高而具有的能量. 用Ep表示
表達式 Ep=mgh 是標量 單位:焦耳(J)
(2) 重力做功和重力勢能的關系
W重=－ΔEp
重力勢能的變化由重力做功來量度

(3) 重力做功的特點:只和初末位置有關,跟物體運動路徑無關
重力勢能是相對性的,和參考平面有關,一般以地面為參考平面
重力勢能的變化是絕對的,和參考平面無關

(4) 彈性勢能:物體由於形變而具有的能量
彈性勢能存在於發生彈性形變的物體中,跟形變的大小有關
彈性勢能的變化由彈力做功來量度

6.機械能守恆定律
(1) 機械能:動能,重力勢能,彈性勢能的總稱
總機械能:E=Ek+Ep 是標量 也具有相對性
機械能的變化,等於非重力做功 (比如阻力做的功)
ΔE=W非重
機械能之間可以相互轉化

(2) 機械能守恆定律: 只有重力做功的情況下,物體的動能和重力勢能
發生相互轉化,但機械能保持不變
表達式: Ek1+Ep1=Ek2+Ep2 成立條件:只有重力做功

㈣ 為什麼說機械能使物體本身具有的，而不能說是產生的

能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，在轉化或轉移的過程中，能量的總量不變。一個物體對另一個物體做功使其能量增加！比如物體上升，才會
重力勢能
增大！是有其他物體對其做功產生的！

㈤ 初中物理關於機械能問題

你還是對能量的物理意義不理解
能量作為一個物理量，類似於其他比如質量，體積這些，它是一個描述物體做功能力的物理量。
而能量的大小，在我們平時表述的時候，他是一個相對的概念，就比如說動能，我們用公式求大小，但是公式里的速度也是相對與地球的速度，如果把地球公轉自轉也算進去，或者吧太陽系銀河系的運動都算進去，它的實際速度也並不是我們公式里給出的，勢能也是如此，就拿你有疑問的重力勢能來說，你要用數字表示它的大小，就必須先給定一個零勢能面，但是這個零勢能面只是我們在解決一個問題的時候的標准，並不是說這個面上的就沒有勢能。
我們要解決一個物理問題就要先選定一個參考系，先選定一個標准，然後其他的物理量都是沿襲這一個標准，都是相對的量，你的根本問題就在於把絕對的物理概念（靜止的物體有機械能）跟相對的物理意義（勢能的大小）混淆了，還需要多理解

㈥ 關於機械能守恆定律

解：自己要做示意圖。從A開始下落，到A剛與地接觸（尚未發生作用），A下落減小的重力勢能轉化為三者的動能：

mgh=0.5*(3m)*v1^2 <1> v1是此時三者的共同速度，==>mv1^2=2mgh/3；
從B開始下落，到B剛與地接觸， B減小的重力勢能轉化為B、C系統動能的增加：
mgh=0.5*(2m)*v2^2-0.5*(2m)*v1^2 <2>==>mv2^2=mv1^2+mgh=(5/3)*mgh；v2就是C剛離開桌邊的速度：v2=sqrt(5gh/3)

㈦ 什麼是機械能

物體因為運動而具有的能量我們稱之為動能，其表達式為：Ek=mv^2/2；物體因為相對位置的改變而具有的位能我們稱之為勢能；對於機械運動來說，勢能一般可以分為重力勢能（相對地心位置的改變），彈性勢能（相對平衡位置的改變），電勢能（相對電荷位置的改變）等等。機械能只得是機械運動而具有的能量我們稱之為機械能，它包括：動能和勢能。

㈧ 為什麼機械能與內能的轉化具有方向性

機械能是相對有序的，內能是相對無序的，跟據熵增加原理，事情總是向無序方向發展，所以機械能可以完全轉化成內能，而內能轉化機械能時總是要引起其他變化

㈨ 為啥機械能的相對性是由重力勢能相對性引起 動能不相對對的嗎

因為重力勢能的高度H，需要選擇參考面，所以同一個高度的物體，由於參考面不同，重力勢能也不同，而動能只和質量和速度的平方有關，在牛頓經典力學中式是不考慮相對性的。

㈩ 為什麼一個物體不一定具有機械能而一定具有內能

內能是物體固有的屬性。即便你看到一塊所謂不會動的鐵，實際上組成它的鐵原子裡面還是有電子在繞核運動等。其實你也可以膚淺地認為只要有質量就一定在動。而機械能就更宏觀一些了，是對於那個物體而言的。有塊鐵在斜面上靜止著，重力勢能和靜摩擦力抵消了，沒有發生動能和勢能的相互轉化，所以就沒有機械能了。