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物理如何判斷機械能守恆

發布時間:2023-07-22 16:53:09

① 如何判斷機械能是否守恆

一、系統機械能守恆條件如果系統所受的外力滿足其中一條,則系統機械能有可能守恆,判斷機械能是否守恆不光分析系統所受外力情況,還要看所受內力情況。如果系統所受外力滿足以上條件之一,而系統所受內力又滿足以下其中一條,則系統機械能就守恆。用系統所受內力、外力的做功情況來判斷系統的機械能守恆時,外力和內力要同時滿足以上條件,機械能才守恆。

二、應用舉例

例1 如圖1所示,在光滑水平地面上勻速運動的物體其機械能是否守恆?圖1解析:在此題中說物體的機械能是一種習慣說法,其實應該是物體和地球組成的系統的機械能。選物體和地球為研究系統,對其進行受力分析:

外力:不受外力作用;

內力:重力,支持力;

支持力不做功,由機械能守恆條件可判斷系統機械能守恆。

例2 如圖2所示,在粗糙水平地面一物體在水平F作用下做勻速直線運動的物體其機械能是否守恆?解析:選物體和地球為研究系統,對其起進行受力分析:

外力:受摩擦力、拉力F作用;

內力:重力、支持力;

由機械能守恆條件可判斷系統機械能不守恆。

例3 如圖3所示,物體在斜面上受到平行斜面向下的拉力作用,沿斜面向下運動。已知拉力的大小恰好等於物體所受的摩擦力,則物體在運動過程中機械能是否守恆?


解析:如果選斜面、物體、地面三者來組成研究系統則:

內力:摩擦力、支持力N、重力G;

外力:沿斜面向下的拉力F;

由機械能守恆條件可判斷系統機械能不守恆。如果選物體、地面來組成系統則:

內力:重力G、支持力N;

外力:拉力F、摩擦力(它倆做功大之和為零);

由機械能守恆條件可判斷系統機械能守恆。可見系統機械能守恆與否與所選那些物體為研究系統有關。

三、對內力做功的理解

內力都存在所選取系統之內,由力的相互性可知,必是成對出現的。如圖4所示,光滑滑輪兩端用輕繩掛著兩個質量不相等的物體,在兩物體運動過程中,機械能守恆,但內力做功了,內力對做負功,而對繩子的拉力對繩子做正功,同理與也是一個做正功一個做負功,且絕對值相同,所以內力做功為零。所以運動過程中機械能守恆。那麼內力做功一定為零嗎?圖4

如圖5所示,A木塊以初速度V滑上靜止在光滑水平面上的B木塊,最後A、B以共同速度運動,此過程中選A、B、地面為系統,則AB間的摩擦力是內力,由於A相對於地面滑動的距離大於B相對於地面滑動的距離,所以AB間相互摩擦力做功不為零,系統機械能不守恆。可見,一般情況下內力是摩擦力時內力做功不為零。遇到此類型題用系統能量轉化來判斷是否守恆更容易,本題中系統機械能有一部分轉化為內能,所以機械能不守恆。


圖5

機械能是否守恆的判斷是教學難點,也是重點,運用其守恆為解決力學問題開辟了新的途徑。避開了運用牛頓運動定律的復雜性,通過練習一定量的習題,使學生對系統機械能守恆有更深入的認識,能准確判斷系統機械能是否守恆,從而正確解題。應用以上方法判斷系統機械能是否守恆時,思路清晰,容易判斷。

② 如何判斷系統機械能守恆

(1)做功條件分析法:機械能守恆
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。注意:在判斷機械能是否守恆時,一定要先選定系統(看清題目說定的系統)。有兩種情況:1.如果將產生彈力的的東西(比如說彈簧,下同)算作系統內的,那麼機械能守恆。2.如果將彈簧算作系統外的,那麼機械能不守恆。此時彈簧的彈力對物體做功,使物體(系統)的動能和重力勢能有所改變。例如,彈簧懸掛的小球。(高中物理練習中經常出錯的問題)如果將小球和彈簧看成一個整體系統,則系統機械能是守恆的。小球的機械能是不守恆。(平常大家說某物體的機械能,實質上是把物體與地球當做一個系統,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,對一些繩子突然綳緊、物體間碰撞等問題機械能一般不守恆,除非題目中有特別說明或暗示。

③ 初中物理判斷機械能是否守恆知識點總結

首先應特別提醒注意的是,機械能守恆的條件絕不是合外力的功等於零,更不是合外力等於零,例如水平飛來的子彈打入靜止在光滑水平面上的木塊內的過程中,合外力的.功及合外力都是零,但系統在克服內部阻力做功,將部分機械能轉化為內能,因而機械能的總量在減少.

(1)用做功來判斷:分析物體或物體受力情況(包括內力和外力),明確各力做功的情況,若對物體或系統只有重力或彈力做功,沒有其他力做功或其他力做功的代數和為零,則機械能守恆;

(2)用能量轉化來判定:若物體系中只有動能和勢能的相互轉化而無機械能與其他形式的能的轉化,則物體系機械能守恆.

(3)對一些繩子突然綳緊,物體間非彈性碰撞等除非題目的特別說明,機械能必定不守恆,完全非彈性碰撞過程機械能不守恆

④ 如何判斷機械能是否守恆

判斷(系統)機械能是否守恆的方法一般有三種:
1、從系統所受各力做功情況判斷。當只有重力和彈簧彈力做功(其他力不做功,或其他力做功代數和為0)時,系統機械能守恆。
2、直接觀察系統各部分的動能與勢能的變化情況。如「勻速上升的物體」,動能不變,重力勢能增加,所以機械能不守恆。
3、從能量的轉化方面判斷。當系統內部以及與外部之間發生能量轉化時,除了機械能(動能和勢能)部分外,看看有沒有其他形式的能減少或增加,若有則機械能不守恆,若沒有則機械能守恆。

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