对象不同 用法有异──谈机械能守恒定律的应用
[07-17 19:25:44] 来源:http://www.89xue.com 高一物理教学设计 阅读:9451次
摘要:能量转化和守恒定律是自然界四大基本规律之一,机械能守恒定律又是能量守恒定律在机械运动中的具体表现形式,由于机械能守恒定律不涉及运动过程中的加速度和时间,用它来处理动力学问题要远比牛顿运动定律方便。机械能守恒定律适用的对象可以是单个物体(弹簧)和地球组成的系统,也可以是多个物体(弹簧)和地球组成的系统。不过,对象不同,在守恒的判断上、运用的方式上略有差异。 机械能包括动能、重力势能和弹性势能三种,由于重力势能属于物体和地球组成的系统,因此,只要涉及重力势能,地球就必定是研究对象的一部分,也正因为如此,在交代研究对象时地球可以不特别指明。 一、单个物体(弹簧)和地球组成的系统 机械能守恒条件: (1)只受重力或系统内。
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能量转化和守恒定律是自然界四大基本规律之一,机械能守恒定律又是能量守恒定律在机械运动中的具体表现形式,由于机械能守恒定律不涉及运动过程中的加速度和时间,用它来处理动力学问题要远比牛顿运动定律方便。机械能守恒定律适用的对象可以是单个物体(弹簧)和地球组成的系统,也可以是多个物体(弹簧)和地球组成的系统。不过,对象不同,在守恒的判断上、运用的方式上略有差异。
机械能包括动能、重力势能和弹性势能三种,由于重力势能属于物体和地球组成的系统,因此,只要涉及重力势能,地球就必定是研究对象的一部分,也正因为如此,在交代研究对象时地球可以不特别指明。 一、单个物体(弹簧)和地球组成的系统 机械能守恒条件: (1)只受重力或系统内弹簧弹力;(注意:从研究对象的组成可知,重力也属内力) (2)受其它外力,但其它外力不做功; (3)其它外力做功,但其它外力做功的代数和始终为0。 满足上述三个条件中任何一个,该系统的机械能都守恒。其中第三个条件需要进行一点补充说明,以沿水平公路匀速直线运动的汽车为例,运行过程中,发动机内部燃烧汽油,一部分化学能转化为机械能,同时,汽车克服阻力做功,一部分机械能又转化为内能,两个转化过程中机械能变化的数值相等,因此汽车机械能的总量保持不变。正因如此,严格地讲,第三个条件不属于机械能守恒的条件之列,只是研究过程中机械能的数值始终保持不变而已。 例:如图所示,小球从某一高处自由下落到竖直放置的轻弹簧上,在将弹簧压缩到最短的过程中,下列关于机械能的叙述中正确的是( ) (A)重力势能和动能之和总保持不变 (B)重力势能和弹性势能之和总保持不变 (C)动能和弹性势能之和总保持不变 (D)重力势能、弹性势能和动能之和总保持不变 分析:这是一个经典问题,难点在于研究对象的选择。若以小球、地球组成的系统为对象,弹簧弹力属于外力,系统机械能不守恒;若以小球、弹簧、地球组成的系统为对象,弹簧弹力属于内力,系统机械能守恒。 解:应选D选项。 说明:涉及弹簧的问题一定要注意弹簧是否为系统的组成部分,因为这将决定弹簧弹力到底属于内力还是外力,有没有外力对系统做功,系统的机械能是否守恒? 例:如图所示,均匀铁链长为,平放在距离地面高为的光滑水平面上,其长度的悬垂于桌面下,从静止开始释放铁链,求铁链下端刚要着地时的速度?[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] 下一页
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