機械能:重力勢能、彈性勢能和動能統(tǒng)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(fā)生相互轉(zhuǎn)化,但總機械能保持不變。
機械能守恒的條件:
(1)對某一物體若只有重力做功,則物體與地球組成的系統(tǒng)機械能守恒。
(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(tǒng)機械能守恒。
(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(tǒng)機械能守恒。
(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(tǒng)機械能守恒。
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(shù),是物體的勁度系數(shù)。在國際單位制中,f的單位是牛,x的單位是米,它是形變量(彈性形變),k的單位是牛/米。勁度系數(shù)在數(shù)值上等于彈簧伸長(或縮短)單位長度時的彈力)
動能為 Ek=1/2*mv^2
所以機械能守恒的表達式為
1/2*m(v1)^2+mgh1+1/2*k(x1)^2=1/2*m(v2)^2+mgh2+1/2*k(x2)^2
判斷機械能守恒的方法:
(1)做功條件分析法:
當(dāng)發(fā)生動能與重力勢能的轉(zhuǎn)化時,只有重力做功,當(dāng)發(fā)生動能與彈性勢能的轉(zhuǎn)化時,只有彈力做功,其他力均不做功,則系統(tǒng)的機械能守恒。
(2)能量轉(zhuǎn)換分析法:
若只有系統(tǒng)內(nèi)物體間動能和重力勢能及彈性勢能的轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)跟外界沒有發(fā)生機械能的傳遞,機械能也沒有轉(zhuǎn)化成其他形式的能(如沒有內(nèi)能的增加,比如溫度升高),則系統(tǒng)的機械能守恒。
(3)增減情況分析法:
若系統(tǒng)的動能與勢能均增加或均減少,則系統(tǒng)的機械能不守恒:若系統(tǒng)的動能或勢能不變,而勢能或動能卻發(fā)生了變化,則系統(tǒng)的機械能不守恒:若系統(tǒng)內(nèi)各個物體的機械能均增加或均減少,則系統(tǒng)的機械能也不守恒。
注意:在判斷機械能是否守恒時,一定要先選定系統(tǒng)(看清題目說定的系統(tǒng))。
有兩種情況:
1.如果將產(chǎn)生彈力的的東西(比如說彈簧,下同)算作系統(tǒng)內(nèi)的,那么機械能守恒。
2.如果將彈簧算作系統(tǒng)外的,那么機械能不守恒。。此時彈簧的彈力對物體做功,使物體(系統(tǒng))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(xí)中經(jīng)常出錯的問題)
如果將小球和彈簧看成一個整體系統(tǒng),則系統(tǒng)機械能是守恒的。
但是若只將小球看做一個系統(tǒng),小球的機械能是不守恒。
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(fā)生相互轉(zhuǎn)化,但總機械能保持不變。
機械能守恒的條件:
(1)對某一物體若只有重力做功,則物體與地球組成的系統(tǒng)機械能守恒。
(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(tǒng)機械能守恒。
(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(tǒng)機械能守恒。
(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(tǒng)機械能守恒。
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(shù),是物體的勁度系數(shù)。在國際單位制中,f的單位是牛,x的單位是米,它是形變量(彈性形變),k的單位是牛/米。勁度系數(shù)在數(shù)值上等于彈簧伸長(或縮短)單位長度時的彈力)
動能為 Ek=1/2*mv^2
所以機械能守恒的表達式為
1/2*m(v1)^2+mgh1+1/2*k(x1)^2=1/2*m(v2)^2+mgh2+1/2*k(x2)^2
判斷機械能守恒的方法:
(1)做功條件分析法:
當(dāng)發(fā)生動能與重力勢能的轉(zhuǎn)化時,只有重力做功,當(dāng)發(fā)生動能與彈性勢能的轉(zhuǎn)化時,只有彈力做功,其他力均不做功,則系統(tǒng)的機械能守恒。
(2)能量轉(zhuǎn)換分析法:
若只有系統(tǒng)內(nèi)物體間動能和重力勢能及彈性勢能的轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)跟外界沒有發(fā)生機械能的傳遞,機械能也沒有轉(zhuǎn)化成其他形式的能(如沒有內(nèi)能的增加,比如溫度升高),則系統(tǒng)的機械能守恒。
(3)增減情況分析法:
若系統(tǒng)的動能與勢能均增加或均減少,則系統(tǒng)的機械能不守恒:若系統(tǒng)的動能或勢能不變,而勢能或動能卻發(fā)生了變化,則系統(tǒng)的機械能不守恒:若系統(tǒng)內(nèi)各個物體的機械能均增加或均減少,則系統(tǒng)的機械能也不守恒。
注意:在判斷機械能是否守恒時,一定要先選定系統(tǒng)(看清題目說定的系統(tǒng))。
有兩種情況:
1.如果將產(chǎn)生彈力的的東西(比如說彈簧,下同)算作系統(tǒng)內(nèi)的,那么機械能守恒。
2.如果將彈簧算作系統(tǒng)外的,那么機械能不守恒。。此時彈簧的彈力對物體做功,使物體(系統(tǒng))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(xí)中經(jīng)常出錯的問題)
如果將小球和彈簧看成一個整體系統(tǒng),則系統(tǒng)機械能是守恒的。
但是若只將小球看做一個系統(tǒng),小球的機械能是不守恒。