機械能守恆——功能關係

2021-02-08 物理鐘錶匠

一 知識總結


本章節所探討的機械能相關問題的出發點就是「功是能量轉化的量度」，也就是說能量從一種形式轉化為另一種形式一定要有某個力在作功。


應用知識點


1、合外力做功等於物體動能的增加量

W合=△Ek


2、重力做功等於負的重力勢能變化量（重力做功等於重力勢能減少量）

WG=-△Ep


3、除重力和系統內彈力以外，其餘力所做的功等於系統機械能變化量

W=△E機（本條針對於研究機械能變化量的題目非常好用）


二 例題分析


【例1】目前，在地球周圍有許多人造地球衛星繞著它運轉，其中一些衛星的軌道可近似為圓，且軌道半徑逐漸變小．若衛星在軌道半徑逐漸變小的過程中，只受到地球引力和稀薄氣體阻力的作用，則下列判斷正確的是（　　）

A．衛星的動能逐漸減小

B．由於地球引力做正功，引力勢能一定減小

C．由於氣體阻力做負功，地球引力做正功，機械能保持不變

D．衛星克服氣體阻力做的功小於引力勢能的減小量


【解】由於軌道半徑減小，根據萬有引力知識，可知速度增大，動能增加。A錯誤；

根據引力做正功引力勢能減小，因而B正確；

除引力以外，阻力做負功，因而由功能關係可知，機械能減少，C錯誤；

根據動能定理可知，克服阻力做功小於引力勢能的減少量，因為動能增加了，D錯誤。


【例2】如圖所示，具有初速度的物塊，沿傾角為30°粗糙的斜面向上運動的過程中，受一個恆定的沿斜面向上的拉力F作用，這時物塊加速度的大小為6m/s2，方向沿斜面向上．那麼在物塊向上運動過程中，正確的說法是（　　）


A．物塊的機械能一定增加

B．物塊的機械能一定減少

C．物塊的機械能有可能不變

D．物塊的機械能可能增加也可能減少


【解】根據分析物體的運動狀態得知，拉力大於摩擦力，因而除重力以外，拉力做的功大於克服摩擦力做功，因而機械能增加（功能關係的應用）選擇A


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