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机械能守恒定律应用的条件是什么

发布时间:2021-01-29 04:13:06

㈠ 什么是机械能守恒定律什么是动量守恒定律

在只有重力或系统内弹力做功的物体系统内(或者不受其他外力的作用下),物体系统的动能和势能(包括重力势能和弹性势能)发生相互转化,但机械能的总量保持不变。这个规律叫做机械能守恒定律。
一个系统不受外力或所受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变,这个结论叫做动量守恒定律。
一、相似之处

1.两个定律都是用“守恒量”来表示自然界的变化规律,研究对象均为物体系,运用“守恒量”表示物体系运动状态的变化规律是物理研究的重要方法。

2.两个守恒定律均是在一定条件下才能成立,他们都是用运动的初、末两个状态的守恒量相等来表示物体系的规律特征,因此他们的表达式是相似的,并且均有多种形式。

3.运用守恒定律解题要注意其整体性(不是其中一个物体)、相对性(表达式中的速度和其他有关物理量必须对应同一个参考系)、同时性(物体系内各物体的动量和机械能都是对应同一时刻的)、阶段性(满足条件的各个过程的始末量均守恒)。列方程时,只需考虑运动的初状态和末状态,不必考虑中间过程细节。

4.两个定律都可用实验验证,用理论论证。动量守恒定律是将动量定理应用于相互作用的物体,在不受外力的条件下可推导出来;机械能守恒定律是将动能定理应用于物体系(物体和地球组成系统),在只有重力做功的条件下可推导出来。

二、相异之处

1.守恒量不同。动量守恒定律的守恒量是动量,机械能守恒定律的守恒量是机械能。因此他们所表征的守恒规律是有本质区别的。动量守恒时,机械能可能守恒,也可能不守恒,反之亦然。

2.守恒条件不同。动量守恒定律的适用条件是系统不受外力(或系统在某一方向不受外力);或系统所受的合外力为零;或系统所受的合外力远小于系统的内力。机械能守恒定律适用的条件是只有重力做功;或只有重力做功,其他力不做功;或虽除重力的功外,还有其他力做功,但这些力做功的代数和为零。

3.表达式不同。动量守恒定律的表达式是一个矢量式,不论是,还是,或者均是矢量式。对于在同一直线上运动的物体系,只要规定正方向,动量守恒定律可表示为标量式;对于不在同一直线上运动的物体,可进行正交分解后,列出两个标量式表示动量守恒。在高中阶段,动量守恒定律的应用只限于一维的情况。机械守恒定律的表达式为标量式,一般可表示为,或者,或者(将系统分成a,b两部分来研究)。

㈡ 机械能守恒定律需要什么条件才能成立

机械能守恒定律是在没有非保守力做功的前提下成立的。
机械能守恒定律是动力学中的基本定专律。如无外力做属功,系统内又只有保守力(见势能)做功时,则系统的机械能(动能与势能之和)保持不变。外力做功为零,表明没有从外界输入机械功;只有保守力做功,即只有动能和势能的转化,而无机械能转化为其他能,符合这两条件的机械能守恒对一切惯性参考系都成立。

㈢ 机械能守恒的条件

机械能:重力势能、弹性势能和动能统称为机械能。
只有在重力(或弹簧弹力)做功的情形下,物体的重力势能(或弹性势能)和动能发生相互转化,但总机械能保持不变。
机械能守恒的条件:
(1)对某一物体若只受重力作用,则物体与地球组成的系统机械能守恒。
(2)对某一物体除受重力外还受其他力作用,但只有重力做功,其他力不做功,则物体与地球组成的系统机械能守恒。
(3)若某一物体受几个力作用时,只有弹簧弹力做功,其他力不做功,此时物体与弹簧组成的系统机械能守恒。
(4)若某一物体受几个力作用时,只有重力和弹簧弹力做功,其他力不做功,此时物体、弹簧和地球组成的系统机械能守恒。
表达式
重力势能为
ep=mgh
弹性势能为
ep=1/2*kx^2(胡克定律的表达式为f=kx,其中k是常数,是物体的劲度系数。在国际单位制中,f的单位是牛,x的单位是米,它是形变量(弹性形变),k的单位是牛/米。劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时的弹力)
动能为
ek=1/2*mv^2
所以机械能守恒的表达式为
1/2*m(v1)^2+mgh1+1/2*k(x1)^2=1/2*m(v2)^2+mgh2+1/2*k(x2)^2
判断机械能守恒的方法:
(1)做功条件分析法:
当发生动能与重力势能的转化时,只有重力做功,当发生动能与弹性势能的转化时,只有弹力做功,其他力均不做功,则系统的机械能守恒。
(2)能量转换分析法:
若只有系统内物体间动能和重力势能及弹性势能的转化,系统跟外界没有发生机械能的传递,机械能也没有转化成其他形式的能(如没有内能的增加,比如温度升高),则系统的机械能守恒。
(3)增减情况分析法:
若系统的动能与势能均增加或均减少,则系统的机械能不守恒:若系统的动能或势能不变,而势能或动能却发生了变化,则系统的机械能不守恒:若系统内各个物体的机械能均增加或均减少,则系统的机械能也不守恒。

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