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怎麼看一個系統機械能守恆

發布時間:2023-10-24 16:42:44

① 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。

② 如何判斷系統機械能是否守恆。

系統所受合外力做功為零,系統機械能守恆。

要明確系統所包含的要素。
例如,一彈專簧吊著一個物塊,不對它們屬施加外力,物塊由於彈簧的原因不斷上下運動。
若把物塊和彈簧作為一個系統研究,則這個系統合外力為0,合外力做功自然為0,系統機械能守恆。
若只把物塊作為一個系統研究,則物塊受重力和彈簧的彈力,這里彈力就是外力且做功不為0,系統機械能不守恆,隨時間不短變化。

合外力:重力,系統內力以外的力。

③ 系統機械能守恆判斷方法

首先判斷的方法是看過程中哪些力做了功,機械能守恆時不能有除重力,彈力外的其他力做功。不論是外力還是內力,只要是非重力和彈力,機械能都是不守恆的。最後一個論斷是不對的,兩個摩擦力做的功怎麼會抵消呢,功是標量,而且注意到兩個摩擦力都是做負功,所以不是抵消的關系。

④ 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。

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