機械能包括動能;重力勢能;彈性勢能。在不牽涉到彈力做功的情況下,物體所具有的機械能就是動能和重力勢能的和。 1 機械能守恒的應(yīng)用分為兩種情況: 判斷一個物體的機械能是否守恒有兩種方法: (1)物體在運動過程中只有重力做功,物體的機械能守恒。 (2)物體在運動過程中不受媒質(zhì)阻力和摩擦阻力,物體的機械能守恒。 (1)阻力不計的拋體類 包括豎直上拋;豎直下拋;斜上拋;斜下拋;平拋,只要物體在運動過程中所受的空氣阻力不計。那么物體在運動過程中就只受重力作用,也只有重力做功,通過重力做功,實現(xiàn)重力勢能與機械能之間的等量轉(zhuǎn)換,因此物體的機械能守恒。 (2)固定的光滑斜面類 在固定光滑斜面上運動的物體,同時受到重力和支持力的作用,由于支持力和物體運動的方向始終垂直,對運動物體不做功,因此,只有重力做功,物體的機械能守恒。 (3)固定的光滑圓弧類 在固定的光滑圓弧上運動的物體,只受到重力和支持力的作用,由于支持力始終沿圓弧的法線方向而和物體運動的速度方向垂直,對運動物體不做功,故只有重力做功,物體的機械能守恒。 (4)懸點固定的擺動類 和固定的光滑圓弧類一樣,小球在繞固定的懸點擺動時,受到重力和拉力的作用。由于懸線的拉力自始至終都沿法線方向,和物體運動的速度方向垂直而對運動物體不做功。因此只有重力做功,物體的機械能守恒。 由兩個或兩個以上的物體所構(gòu)成的系統(tǒng),其機械能是否守恒,要看兩個方面 (1)系統(tǒng)以外的力是否對系統(tǒng)對做功,系統(tǒng)以外的力對系統(tǒng)做正功,系統(tǒng)的機械能就增加,做負功,系統(tǒng)的機械能就減少。不做功,系統(tǒng)的機械能就不變。 (2)系統(tǒng)間的相互作用力做功,不能使其它形式的能參與和機械能的轉(zhuǎn)換。 系統(tǒng)內(nèi)物體的重力所做的功不會改變系統(tǒng)的機械能 系統(tǒng)間的相互作用力分為三類 ①剛體產(chǎn)生的彈力:比如輕繩的彈力,斜面的彈力,輕桿產(chǎn)生的彈力等。 ② 彈簧產(chǎn)生的彈力:系統(tǒng)中包括有彈簧,彈簧的彈力在整個過程中做功,彈性勢能參與機械能的轉(zhuǎn)換。 ③其它力做功:比如炸藥爆炸產(chǎn)生的沖擊力,摩擦力對系統(tǒng)對功等。 在前兩種情況中,輕繩的拉力,斜面的彈力,輕桿產(chǎn)生的彈力做功,使機械能在相互作用的兩物體間進行等量的轉(zhuǎn)移,系統(tǒng)的機械能還是守恒的。雖然彈簧的彈力也做功,但包括彈性勢能在內(nèi)的機械能也守恒。但在第三種情況下,由于其它形式的能參與了機械能的轉(zhuǎn)換,系統(tǒng)的機械能就不再守恒了。 (1)輕繩連體類 (2)輕桿連體類 (3)在水平面上可以自由移動的光滑圓弧類。 (4)懸點在水平面上可以自由移動的擺動類。 (1)輕繩連體類 這一類題目,系統(tǒng)除重力以外的其它力對系統(tǒng)不做功,系統(tǒng)內(nèi)部的相互作用力是輕繩的拉力,而拉力只是使系統(tǒng)內(nèi)部的機械能在相互作用的兩個物體之間進行等量的轉(zhuǎn)換,并沒有其它形式的能參與機械能的轉(zhuǎn)換,所以系統(tǒng)的機械能守恒。 (2)輕桿連體類 這一類題目,系統(tǒng)除重力以外的其它力對系統(tǒng)不做功,物體的重力做功不會改變系統(tǒng)的機械能,系統(tǒng)內(nèi)部的相互作用力是輕桿的彈力,而彈力只是使系統(tǒng)內(nèi)部的機械能在相互作用的兩個物體之間進行等量的轉(zhuǎn)換,并沒有其它形式的能參與機械能的轉(zhuǎn)換,所以系統(tǒng)的機械能守恒。 (3)在水平面上可以自由移動的光滑圓弧類。 光滑的圓弧放在光滑的水平面上,不受任何水平外力的作用,物體在光滑的圓弧上滑動,這一類的題目,也符合系統(tǒng)機械能守恒的外部條件和內(nèi)部條件,下面用具體的例子來說明 (4)懸點在水平面上可以自由移動的擺動類。 懸掛小球的細繩系在一個不受任何水平外力的物體上,當小球擺動時,物體能在水平面內(nèi)自由移動,這一類的題目和在水平面內(nèi)自由移動的光滑圓弧類形異而質(zhì)同,同樣符合系統(tǒng)機械能守恒的外部條件和內(nèi)部條件,下面用具體的例子來說明 |
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