机械能守恒定律分析

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在只有重力或系统内弹力做功的物体系统内,物体的动能和势能可以相互转化,下面我们一起来看看机械能守恒定律解析。


机械能守恒定律分析
I .动能
1。物体因其运动而具有的能量称为动能。

ek = mv2

2。动能是描述物体运动状态的物理量。是标量。
第二,动能定理
1。外力对物体所做的总功等于物体动能的变化。这个结论叫做动能定理。
2。动能定理适用于单个物体。外力对物体所做的总功就是组合外力所做的功,也就是各种外力对物体所做的功的代数和。这里的外力可以是重力、弹性、摩擦力、电场力、磁场力或其他力。物体动能的变化是指物体最终动能与初始动能之差。
3。应用动能定理解题的基本步骤:
(1)选择研究对象,明确其运动过程。
(2)分析研究对象的受力情况和各个力所做的功:是什么力?每个力都做功吗?做正面工作还是负面工作?要做多少工作?然后求各外力的代数和。
(3)明确过程开始和结束时物体的动能Ek1和ek2。

(4)列出动能定理的方程w = ek2-ek1,以及其他必要的解题方程进行求解。
4。在恒力直线运动不涉及加速度和时间的情况下,用动能定理求解一般比用牛顿定律和运动学公式求解简单。动能定理还可以解决一些牛顿定律和运动学公式难以解决的问题,如变力作用过程、曲线运动等。


3。势能
1。物体之间的相互作用和物体之间的相对位置所决定的能量称为势能。比如重力势能、弹性势能、分子势能、电势能。
2。重力势能:
(1)物体由于重力的作用而具有重力势能。质量为m的物体被举到h的高度,引力势能EP = mgh。

(2)重力势能EP = mgh是相对的,其中h是物体重心到参考面(零重力势能面)的高度。如果物体在参考面之上,引力势能为正;如果物体低于参考平面,重力势能取负值。一般选择地面作为零重力势能面。
我们关心的不是一个物体有多少引力势能,而是引力势能变化多少。重力势能的变化与零重力势能面的选取无关。
(3)重力势能的变化与重力做功的关系:
物体的重力势能随着重力对物体做正功而减少。重力对一个物体做了多少负功,就增加了物体的重力势能。即WG = δ EP。

3。弹性势能:物体因弹性变形而产生的势能称为弹性势能。


第四,机械能守恒定律
1。动能和势能(引力势能和弹性势能)统称为机械能:e = ek+EP。

2。当只有重力(和系统)时,这个结论叫做机械能守恒定律。
3。机械能守恒一般有两种判断方式:
(1)对于一个物体,如果只有重力(或者系统中弹簧的弹力)做功,其他力不做功(或者其(原创www.isoyu.com版权)他做功的力的代数和为零),那么物体的机械能守恒。
(2)对于某个系统,物体之间只转化动能、引力势能和弹性势能,系统与外界之间没有机械能的传递,机械能不转化为其他形式的能量(如果不产生内能),则系统的机械能守恒。
4。应用机械能守恒定律解题的基本步骤如下:
(1)根据题意,选择研究对象(对象或系统)
(2)明确研究对象的运动过程,分析对象在过程中的受力情况,
(3)适当选择参考面,确定研究对象在初始状态和
(4)根据机械能守恒定律,求解方程。

1。动能和动量的区别与联系
(1)关系:动能和动量都是描述物体运动状态的物理量,由物体的质量和瞬时速度决定,物体的动能和动量的关系为P.
(2)区别:①动能为标量,动量为矢量。所以动能的变化只是量级的变化,而动量的变化有三种情况:量级的变化,方向的变化,量级和方向都变化。物体的动能变化时,动量也变化,但动能不一定变化。②与速度的关系不同:ek = mv2,p = mv。③变化的测度不同,动能变化的测度是组合外力的功,动量变化的测度是组合外力的冲量。
2。利用动能定理对变力做功:在某些问题中,由于力F的大小或方向的变化,变力F做功的值不能直接用W = fscos α来计算,此时变力F做功可以用动能的变化来计算。
3。用动能定理解题时,如果一个物体在某个运动过程中包含几个运动性质不同的子过程(如加速和减速过程),则可以分段考虑,也可以全过程考虑。如果能把整个过程公式化,问题可能就简化了。将各力的功代入公式时:W1+W2+...+WN = MV end 2-MV start 2,我们要用符号把它们的数值一起代入,在解题的时候区分每个过程中每个力所做的功。
4。机械能守恒定律的推论
根据机械能守恒定律,当重力以外的力不做功时,物体(或系统)的机械能守恒。显然,当重力以外的力做功不为零时,物体(或系统)的机械能就会发生变化。当重力以外的力做正功时,物体(或系统)的机械能增加,但当重力以外的力做负功时,机械能减少。即重力以外的力做功的过程,是机械能与其他形式的能量相互转化的过程。在这个过程中,重力以外的力所做的功是机械能变化的度量,即WG = E2-E1之外。
5。函数关系总结
做功的过程就是能量转化的过程,功是能量转化的一种度量。在这一章中,功和能量的关系体现如下:


(1)动能定理反映了组合外力做功与动能变化的关系,即组合外力做功的过程是动能与其他形式能量相互转化的过程。即wzong = ek2-ek1。

(2)重力做功的过程是重力势能与其他形式的能量相互转化的过程,测量重力势能的变化,即WG = ep1-ep2。

(3)重力以外的力做功的过程是机械能等,重力以外的力做功测量的是机械能的变化,即作用在系统上的滑动摩擦力与系统中物体之间相对滑动位移的乘积,在数值上等于系统内能的增量。即“摩擦生热”:q = fslide s relative,所以fslide s relative衡量多少机械能转化为内能。
可以看出,即使静摩擦力对物体做功,由于相对位移为零,也不会产生内能。