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機械能守恆定律應用的條件是什麼

發布時間:2021-01-29 04:13:06

㈠ 什麼是機械能守恆定律什麼是動量守恆定律

在只有重力或系統內彈力做功的物體系統內(或者不受其他外力的作用下),物體系統的動能和勢能(包括重力勢能和彈性勢能)發生相互轉化,但機械能的總量保持不變。這個規律叫做機械能守恆定律。
一個系統不受外力或所受外力之和為零,這個系統的總動量保持不變,這個結論叫做動量守恆定律。
一、相似之處

1.兩個定律都是用「守恆量」來表示自然界的變化規律,研究對象均為物體系,運用「守恆量」表示物體系運動狀態的變化規律是物理研究的重要方法。

2.兩個守恆定律均是在一定條件下才能成立,他們都是用運動的初、末兩個狀態的守恆量相等來表示物體系的規律特徵,因此他們的表達式是相似的,並且均有多種形式。

3.運用守恆定律解題要注意其整體性(不是其中一個物體)、相對性(表達式中的速度和其他有關物理量必須對應同一個參考系)、同時性(物體系內各物體的動量和機械能都是對應同一時刻的)、階段性(滿足條件的各個過程的始末量均守恆)。列方程時,只需考慮運動的初狀態和末狀態,不必考慮中間過程細節。

4.兩個定律都可用實驗驗證,用理論論證。動量守恆定律是將動量定理應用於相互作用的物體,在不受外力的條件下可推導出來;機械能守恆定律是將動能定理應用於物體系(物體和地球組成系統),在只有重力做功的條件下可推導出來。

二、相異之處

1.守恆量不同。動量守恆定律的守恆量是動量,機械能守恆定律的守恆量是機械能。因此他們所表徵的守恆規律是有本質區別的。動量守恆時,機械能可能守恆,也可能不守恆,反之亦然。

2.守恆條件不同。動量守恆定律的適用條件是系統不受外力(或系統在某一方向不受外力);或系統所受的合外力為零;或系統所受的合外力遠小於系統的內力。機械能守恆定律適用的條件是只有重力做功;或只有重力做功,其他力不做功;或雖除重力的功外,還有其他力做功,但這些力做功的代數和為零。

3.表達式不同。動量守恆定律的表達式是一個矢量式,不論是,還是,或者均是矢量式。對於在同一直線上運動的物體系,只要規定正方向,動量守恆定律可表示為標量式;對於不在同一直線上運動的物體,可進行正交分解後,列出兩個標量式表示動量守恆。在高中階段,動量守恆定律的應用只限於一維的情況。機械守恆定律的表達式為標量式,一般可表示為,或者,或者(將系統分成a,b兩部分來研究)。

㈡ 機械能守恆定律需要什麼條件才能成立

機械能守恆定律是在沒有非保守力做功的前提下成立的。
機械能守恆定律是動力學中的基本定專律。如無外力做屬功,系統內又只有保守力(見勢能)做功時,則系統的機械能(動能與勢能之和)保持不變。外力做功為零,表明沒有從外界輸入機械功;只有保守力做功,即只有動能和勢能的轉化,而無機械能轉化為其他能,符合這兩條件的機械能守恆對一切慣性參考系都成立。

㈢ 機械能守恆的條件

機械能:重力勢能、彈性勢能和動能統稱為機械能。
只有在重力(或彈簧彈力)做功的情形下,物體的重力勢能(或彈性勢能)和動能發生相互轉化,但總機械能保持不變。
機械能守恆的條件:
(1)對某一物體若只受重力作用,則物體與地球組成的系統機械能守恆。
(2)對某一物體除受重力外還受其他力作用,但只有重力做功,其他力不做功,則物體與地球組成的系統機械能守恆。
(3)若某一物體受幾個力作用時,只有彈簧彈力做功,其他力不做功,此時物體與彈簧組成的系統機械能守恆。
(4)若某一物體受幾個力作用時,只有重力和彈簧彈力做功,其他力不做功,此時物體、彈簧和地球組成的系統機械能守恆。
表達式
重力勢能為
ep=mgh
彈性勢能為
ep=1/2*kx^2(胡克定律的表達式為f=kx,其中k是常數,是物體的勁度系數。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)
動能為
ek=1/2*mv^2
所以機械能守恆的表達式為
1/2*m(v1)^2+mgh1+1/2*k(x1)^2=1/2*m(v2)^2+mgh2+1/2*k(x2)^2
判斷機械能守恆的方法:
(1)做功條件分析法:
當發生動能與重力勢能的轉化時,只有重力做功,當發生動能與彈性勢能的轉化時,只有彈力做功,其他力均不做功,則系統的機械能守恆。
(2)能量轉換分析法:
若只有系統內物體間動能和重力勢能及彈性勢能的轉化,系統跟外界沒有發生機械能的傳遞,機械能也沒有轉化成其他形式的能(如沒有內能的增加,比如溫度升高),則系統的機械能守恆。
(3)增減情況分析法:
若系統的動能與勢能均增加或均減少,則系統的機械能不守恆:若系統的動能或勢能不變,而勢能或動能卻發生了變化,則系統的機械能不守恆:若系統內各個物體的機械能均增加或均減少,則系統的機械能也不守恆。

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