經典力學:機械能守恆定律

2020-12-03 蝸牛談原理

一、機械能

靜止的石頭機械能為零嗎?

動能和勢能統稱為機械能,即E=Ek+Ep。

二、機械能守恆定律

1.內容

在只有重力或彈力做功的物體系統內,動能與勢能可以互相轉化,而總的機械能保持不變。

2.表達式

如果物體除受重力和彈力作用外,不受其他外力的作用,若用Ek1和Ek2分別表示物體的初動能和末動能,W表示重力所做的功,由動能定理有

W=Ek2-Ek1。

機械能無處不在

根據重力對物體做的功等於物體重力勢能的減少量,則有

W=Ep1-Ep2。

故有Ep1-Ep2=Ek2-Ek1,

移項得Ep1+Ek1=Ep2+Ek2。

等號左側為物體在初位置的機械能,等號右側為末位置的機械能,上式即為機械能守恆定律的表達式。

在實際應用中,機械能守恆定律的表達式一般寫為mgh1+1/2mv12=mgh2+1/2mv22。

另外,機械能守恆定律的表達式還可寫作ΔEk=-ΔEp,即系統動能的增加量等於勢能的減少量。

3.機械能守恆定律的條件

①.選定的物體系統內,只有重力(或彈力)做功,其他力對物體不做功。

②.除重力、彈力以外的其他力對物體做功,但是做的總功為零。

機械能守恆不能簡單地理解為機械能的總量保持不變,因為機械能守恆是指能量轉化過程中的守恆,不僅要求物體(或物體系)的總的機械能保持不變,還要求存在動能和勢能的相互轉化。沒有動能和勢能相互轉化的機械能不變,不能看作是機械能守恆。

運動是絕對的,為何機械能,可以為零。

三、機械能是否守恆的判斷方法

1.利用機械能的定義判斷(直接判斷)

若物體在水平面勻速運動,其動能、勢能均不變,機械能不變;若一個物體沿斜面勻速下滑,其動能不變,重力勢能減少,其機械能減少。

2.用做功判斷

若物體或系統只有重力(或彈簧的彈力)做功,雖受其他力,但其他力不做功,機械能守恆。

3.用能量轉化來判斷

若物體系統中只有動能和勢能的相互轉化而無機械能與其他形式的能的轉化,則物體系統機械能守恆。

4.對一些繩子突然繃緊、物體間非彈性碰撞等,除非題目特別說明,否則機械能必定不守恆。

機械能為零,是相對於參考系而言的。

四、運動機械能守恆定律解決問題步驟

1.選取研究對象,明確物理過程。

2.明確研究對象的運動過程,分析研究對象在運動過程中的受力情況,弄清各力做功的情況,判斷機械能是否守恆。

3.恰當的選取零勢能面,確定研究對象在研究過程的初末態的機械能。

4.根據機械能守恆定律列方程。

5.求解驗證。

相關焦點

  • 經典力學:能量轉化與守恆定律
    能量守恆定律告訴我們,各種形式的能是可以相互轉化的,在所有這些轉化的過程中,能量都是守恆的。以焦耳的實驗為基礎的熱力學第一定律,實際上就是內能與其他能量發生轉化時的能量守恆定律。能量守恆定律的結果是,第一類永久運動機器不能存在(這種機器不消耗任何能量,卻可以源源不斷的對外做功)。
  • 高中物理:機械能與機械能守恆定律專題!
    機械能守恆定律是很多學生學習高中物理的絆腳石,重點內容有哪些呢?
  • 對機械能守恆定律的理解,注意「守恆」和「不變」的區別
    對機械能守恆定律的理解,注意「守恆」和「不變」的區別。高一的學生在學習機械能守恆定律以後,資料書上會編一些習題,讓學生判斷各種情形下,物體的機械能是否滿足守恆條件。但是,有些資料書上所給的習題答案,把「守恆量」和「不變量」混淆,認為只要機械能在過程的前後保持不變,就認為是滿足機械能守恆定律的條件的,其實,這樣是不嚴謹的,也可以說就是錯誤的。「守恆量」和「不變量」是有區別的,今天,我們通過進一步理解機械能守恆定律,來區分「守恆量」和「不變量」。首先,我們來看看什麼是機械能守恆定律,並且對其再進一步理解。
  • 機械能守恆定律3種表達式_機械能量守恆定律公式匯總
    機械能守恆定律的概念   在只有重力或彈力做功的物體系統內(或者不受其他外力的作用下),物體系統的動能和勢能(包括重力勢能和彈性勢能)發生相互轉化,但機械能的總能量保持不變。這個規律叫做機械能守恆定律。
  • 專題五 機械能、動能、動量及守恆定律
    本專題包含功、功率、動能定理、機械能守恆定律,衝量 功和能的概念是物理學中重要的基本概念。能的轉化和守恆定律是自然界中最重要、最普遍、最基本的客觀規律之一。功和能量轉化的關係不僅為解決力學問題開闢了一條新的重要途徑,同時它也是分析解決電磁學、熱學等領域中問題的重要依據。
  • 高中物理《機械能守恆定律》教案
    一、教學目標1.知識與技能:掌握機械能守恆定律,學會用機械能守恆定律來解決問題。2.過程與方法: 通過演示實驗來理解動能和勢能的相互轉化,提高觀察與分析的能力。3.情感態度價值觀: 通過實驗探究與討論,增加對物理學習的興趣,感知物理與生活的緊密聯繫。二、教學重難點1.
  • 機械能守恆定律、彈性勢能、動量守恆定律,用一題來徹底搞定
    (3)解題、出題邏輯詳解:一開始A做自由落體運動,設A一開始距離B的高度差為h,設A碰撞到B前一瞬間的速度為V0,對A根據機械能守恆定律得:對A、B從共速運動直至分離的過程,A、B重力勢能變化的高度為x1,設一開始彈簧的彈性勢能為EP,對A、B、彈簧組成的系統,根據機械能守恆定律得:
  • 高考物理:2019二輪複習微專題——機械能守恆定律解題模型!
    機械能守恆定律解題模型1.對機械能守恆條件的理解(1)只受重力作用(例如不考慮空氣阻力的各種拋體運動),物體的機械能守恆.(3)除重力外,只有系統內的彈力做功,並且彈力做的功等於彈性勢能變化量的負值,那麼系統的機械能守恆.注意並非物體的機械能守恆.2.機械能是否守恆的判斷方法(1)利用機械能的定義判斷:若物體動能、重力勢能之和不變,則機械能守恆.
  • 機械能守恆定律動量守恆定律綜合題牛刀小試
    機械能守恆定律動量守恆定律綜合題牛刀小試,我們來看這樣一題光滑圓弧面固定在水平面上,其左端所在半徑(R=0.5m)沿水平方向,右端與水平面間距為h1=0.1m,如圖所示。小球M=0.4kg靜止在圓弧面最低點。
  • 清遠教師備考:《機械能守恆定律》教學設計
    《機械能守恆定律》教學設計一、教學目標【知識與技能】知道機械能的概念,能夠分析動能和勢能之間的相互轉化問題;理解機械能守恆定律的內容和適用條件,會判斷機械能是否守恆二、教學重難點【重點】機械能守恆定律的推導及內容。【難點】對機械能守恆定律條件的理解。
  • 高中物理「機械能及其守恆定律」知識點匯總,附經典題型解析梳理
    其中,機械能及其守恆定律也是一大難點,下面就跟著老師一起來了解一下吧!機械能及其守恆定律是高中物理的一個重要組成部分,在歷年的高考中經常以選擇題和計算題出現;選擇題中往往通過考查功和功率的基本概念和規律,簡單的功能對應關係、圖像結合的功能規律的基本問題等;計算題主要是對研究對象多運動過程場景中,結合動力學分析進行功能關係應用的綜合考查。
  • 應用機械能守恆定律,求重心位置
    則A、B整體的重力勢能為(m+M)gh, A的重力勢能為mga/2, B的重力勢能為Mg(a+L/2), 根據機械能守恆定律列式:mga/2+ Mg(a+L/2)=(m+M)gh, 將題中數據化成國際單位制單位並代入上式,解得h=4.25cm, 故O點位於物塊A下底面中心正上方4.25cm處。2.
  • 高一物理期末必考點:機械能守恆定律與動能定理
    原創/王尚/北京西城物理教師最近有好幾個同學問我機械能守恆定律與動能定理的使用。這也是高一下學期期末物理考試的一個必考點。遇到物理題,特別是比較綜合的解答題,很多同學分不清楚什麼時候用動能定理,什麼時候用機械能守恆?
  • 對機械能守恆條件的深入理解
    ,請問這個過程是不是機械能守恆?        對這個問題,老師們爭論不休,似乎大多數老師傾向於認為,這個過程物塊機械能雖然保持不變,卻因為牽涉了恆力做功輸入能量和摩擦生熱能量損耗,因此不能認為這個過程屬於機械能守恆定律處理範圍。二、課本對機械能守恆條件的表述        在只有重力或彈力做功的物體系統內,動能和勢能可以相互轉化,而總的機械能保持不變。
  • 機械能守恆定律測試題
    機械能守恆定律測試題,我們來看題水平傳送帶以速度v順時針勻速轉動,質量m的物體無初速度輕放在傳送帶A端,經時間t=1.1s物體運動到傳送帶B端,物體離開傳送帶後落在水平面上的C點。設物體的加速度為a,由牛頓第二定律,有f=ma(2),由摩擦力公式f=uN(3)聯立(1)(2)(3)並代入數值得a=6m/s^2設物體在傳送帶上勻加速運動時間為t1,獲得速度為U,U=at1(4)設物體經B點時速度為v1,到C點時速度為V,由動能公式,有E1=mv1^2/2(5)
  • 如何判斷機械能是否守恆?來看老師的總結
    【學習目標】理解機械能守恆的含義,學會判斷物理過程的機械能是否守恆。【知識點睛】1. 如果只有動能和勢能相互轉化,則機械能總和不變,機械能是守恆的。【經典例題】例1 本題選自騰訊課堂付費課程《初二下冊力學知識精講》-17機械能及其轉發-機械能及其轉化下列選項所述的現象中,機械能發生變化的是( )A. 跳傘運動員從空中跳傘後勻速下落B.
  • 初二物理機械能的知識點:機械能守恆定律
    1、內容:在只有重力(和彈簧的彈力)做功的情況下,物體的動能和勢能發生相互轉化,但機械能的總量保持不變.   2、機械能守恆的條件   (1)做功角度:對某一物體,若只有重力(或彈簧彈力)做功,其他力不做功(或其他力做功的代數和為零),則該物體機械能守恆.
  • 高中物理機械能守恆定律梳理+28道高考真題 衡水教師整理
    高中物理是理科重中之重,那在必修二中機械能守恆定律這一章節更是歷年高考頻繁考點,也讓各個考生為之苦惱,那怎麼樣學好這一章呢?掌握好知識點,多做類型題,是物理學中最基礎的學習方法。學姐就給大家帶來由衡水金牌物理教授整理的一系列知識點及考題,希望能對大家的學習有所幫助。由於上傳內容有限,學姐要分享的知識點太多。想要完整版可以評論/私信學姐「機械能守恆定律」獲取完整版資料。
  • 機械能守恆——功能關係
    應用知識點1、合外力做功等於物體動能的增加量W合=△Ek2、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=-△Ep3、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
  • 【每日一題】機械能守恆
    (1)從小球由靜止釋放到滑塊與擋板接觸前,小球和滑塊組成的系統機械能守恆、水平方向動量守恆,根據兩個守恆定律列方程,求出滑塊與擋板接觸前小球與滑塊的速度大小.根據動量定理求解擋板阻力對滑塊的衝量.(2)小球從釋放到第一次到達最低點的過程中,重力和繩的拉力對小球做功,根據動能定理求解繩的拉力對小球做功的大小.