高中物理機(jī)械能守恒定律知識(shí)點(diǎn)
高中物理機(jī)械能守恒定律知識(shí)點(diǎn)
機(jī)械能守恒定律是很多學(xué)生學(xué)習(xí)高中物理的絆腳石，我們需要學(xué)習(xí)哪些知識(shí)點(diǎn)呢?下面是學(xué)習(xí)啦小編給大家?guī)淼母咧形锢頇C(jī)械能守恒定律知識(shí)點(diǎn)，希望對你有幫助。
高中物理機(jī)械能守恒定律知識(shí)點(diǎn)
一、機(jī)械能
1.由物體間的相互作用和物體間的相對位置決定的能叫做勢能.如重力勢能、彈性勢能、分子勢能、電勢能等.
(1)物體由于受到重力作用而具有重力勢能，表達(dá)式為 EP=一mgh.式中h是物體到零重力勢能面的高度.
(2)重力勢能是物體與地球系統(tǒng)共有的.只有在零勢能參考面確定之后，物體的重力勢能才有確定的值，若物體在零勢能參考面上方高 h處其重力勢能為 EP=一mgh，若物體在零勢能參考面下方低h處其重力勢能為 EP=一mgh，“一”不表示方向，表示比零勢能參考面的勢能小，顯然零勢能參考面選擇的不同，同一物體在同一位置的重力勢能的多少也就不同，所以重力勢能是相對的.通常在不明確指出的情況下，都是以地面為零勢面的.但應(yīng)特別注意的是，當(dāng)物體的位置改變時(shí)，其重力勢能的變化量與零勢面如何選取無關(guān).在實(shí)際問題中我們更會(huì)關(guān)心的是重力勢能的變化量.
(3)彈性勢能，發(fā)生彈性形變的物體而具有的勢能.高中階段不要求具體利用公式計(jì)算彈性勢能，但往往要根據(jù)功能關(guān)系利用其他形式能量的變化來求得彈性勢能的變化或某位置的彈性勢能.
2.重力做功與重力勢能的關(guān)系：重力做功等于重力勢能的減少量WG=ΔEP減=EP初一EP末，克服重力做功等于重力勢能的增加量W克=ΔEP增=EP末—EP初
特別應(yīng)注意：重力做功只能使重力勢能與動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化，不能引起物體機(jī)械能的變化.
3、動(dòng)能和勢能(重力勢能與彈性勢能)統(tǒng)稱為機(jī)械能
二、機(jī)械能守恒定律
1、內(nèi)容：在只有重力(和彈簧的彈力)做功的情況下，物體的動(dòng)能和勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變.
2.機(jī)械能守恒的條件
(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(shù)和為零)，則該物體機(jī)械能守恒.
(2)能轉(zhuǎn)化角度：對某一系統(tǒng)，物體間只有動(dòng)能和重力勢能及彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)和外界沒有發(fā)生機(jī)械能的傳遞，機(jī)械能也沒有轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪?，則系統(tǒng)機(jī)械能守恒.
3.表達(dá)形式：EK1+Epl=Ek2+EP2
(1)我們解題時(shí)往往選擇的是與題目所述條件或所求結(jié)果相關(guān)的某兩個(gè)狀態(tài)或某幾個(gè)狀態(tài)建立方程式.此表達(dá)
式中EP是相對的.建立方程時(shí)必須選擇合適的零勢能參考面.且每一狀態(tài)的EP都應(yīng)是對同一參考面而言的.
(2)其他表達(dá)方式，ΔEP=一ΔEK，系統(tǒng)重力勢能的增量等于系統(tǒng)動(dòng)能的減少量.
(3)ΔEa=一ΔEb，將系統(tǒng)分為a、b兩部分，a部分機(jī)械能的增量等于另一部分b的機(jī)械能的減少量。
三、判斷機(jī)械能是否守恒
首先應(yīng)特別提醒注意的是，機(jī)械能守恒的條件絕不是合外力的功等于零，更不是合外力等于零，例如水平飛來的子彈打入靜止在光滑水平面上的木塊內(nèi)的過程中，合外力的功及合外力都是零，但系統(tǒng)在克服內(nèi)部阻力做功，將部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，因而機(jī)械能的總量在減少.
(1)用做功來判斷：分析物體或物體受力情況(包括內(nèi)力和外力)，明確各力做功的情況，若對物體或系統(tǒng)只有重力或彈力做功，沒有其他力做功或其他力做功的代數(shù)和為零，則機(jī)械能守恒;
(2)用能量轉(zhuǎn)化來判定：若物體系中只有動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化而無機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化，則物體系機(jī)械能守恒.
(3)對一些繩子突然繃緊，物體間非彈性碰撞等除非題目的特別說明，機(jī)械能必定不守恒，完全非彈性碰撞過程機(jī)械能不守恒
說明：
1.條件中的重力與彈力做功是指系統(tǒng)內(nèi)重力彈力做功.對于某個(gè)物體系統(tǒng)包括外力和內(nèi)力，只有重力或彈簧的彈力作功，其他力不做功或者其他力的功的代數(shù)和等于零，則該系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，也就是說重力做功或彈力做功不能引起機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化，只能使系統(tǒng)內(nèi)的動(dòng)能和勢能相互轉(zhuǎn)化.如圖5-50所示，光滑水平面上，A與L1、L2二彈簧相連，B與彈簧L2相連，外力向左推B使L1、L2 被壓縮，當(dāng)撤去外力后，A、L2、B這個(gè)系統(tǒng)機(jī)械能不守恒，因?yàn)長I對A的彈力是這個(gè)系統(tǒng)外的彈力，所以A、L2、B這個(gè)系統(tǒng)機(jī)械能不守恒.但對LI、A、L2、B這個(gè)系統(tǒng)機(jī)械能就守恒，因?yàn)榇藭r(shí)L1對A的彈力做功屬系統(tǒng)內(nèi)部彈力做功.
2.只有系統(tǒng)內(nèi)部重力彈力做功，其它力都不做功，這里其它力合外力不為零，只要不做功，機(jī)械能仍守恒，即對于物體系統(tǒng)只有動(dòng)能與勢能的相互轉(zhuǎn)化，而無機(jī)械能與其他形式轉(zhuǎn)化(如系統(tǒng)無滑動(dòng)摩擦和介質(zhì)阻力，無電磁感應(yīng)過程等等)，則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，如圖5-51所示光滑水平面上A，當(dāng)彈簧被壓縮后撤去外力彈開的過程，B相對A沒有發(fā)生相對滑動(dòng)，A、B之間有相互作用的力，但對彈簧A、B物體組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒.
3.當(dāng)除了系統(tǒng)內(nèi)重力彈力以外的力做了功，但做功的代數(shù)和為零，但系統(tǒng)的機(jī)械能不一定守恒.如圖5—52所示，物體m在速度為v0時(shí)受到外力F作用，經(jīng)時(shí)間t速度變?yōu)関t.(vt>v0)撤去外力，由于摩擦力的作用經(jīng)時(shí)間t/速度大小又為v0，這一過程中外力做功代數(shù)和為零，但是物體m的機(jī)械能不守恒。
四.機(jī)械能守恒定律與動(dòng)量守恒定律的區(qū)別：
動(dòng)量守恒是矢量守恒，守恒條件是從力的角度，即不受外力或外力的和為零。機(jī)械能守恒是標(biāo)量守恒，守恒條件是從功的角度，即除重力、彈力做功外其他力不做功。
確定動(dòng)量是否守恒應(yīng)分析外力的和是否為零，確定系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒應(yīng)分析外力和內(nèi)力做功，看是否只有重力、系統(tǒng)內(nèi)彈力做功。還應(yīng)注意，外力的和為零和外力不做功是兩個(gè)不同的概念。所以，系統(tǒng)機(jī)械能守恒時(shí)動(dòng)量不一定守恒;動(dòng)量守恒時(shí)機(jī)械能也不一定守恒。判定系統(tǒng)動(dòng)量，機(jī)械能是否守恒的關(guān)鍵是明確守恒條件和確定哪個(gè)過程,
五.機(jī)械能守恒定律與動(dòng)能定理的區(qū)別。
機(jī)械能守恒定律反映的是物體初、末狀態(tài)的機(jī)械能間關(guān)系，且守恒是有條件的，而動(dòng)能定理揭示的是物體動(dòng)能的變化跟引起這種變化的合外力的功間關(guān)系，既關(guān)心初末狀態(tài)的動(dòng)能，也必須認(rèn)真分析對應(yīng)這兩個(gè)狀態(tài)間經(jīng)歷的過程中做功情況.
規(guī)律方法
1、單個(gè)物體在變速運(yùn)動(dòng)中的機(jī)械能守恒問題
2、系統(tǒng)機(jī)械能守恒問題
點(diǎn)評
(1)對繩索、鏈條這類的物體，由于在考查過程中常發(fā)生形變，其重心位置對物體來說，不是固定不變的，能否確定其重心的位里則是解決這類問題的關(guān)鍵，順便指出的是均勻質(zhì)量分布的規(guī)則物體常以重心的位置來確定物體的重力勢能.此題初態(tài)的重心位置不在滑輪的頂點(diǎn)，由于滑輪很小，可視作對折來求重心，也可分段考慮求出各部分的重力勢能后求出代數(shù)和作為總的重力勢能.至于零勢能參考面可任意選取，但以系統(tǒng)初末態(tài)重力勢能便于表示為宜.
(2)此題也可以用等效法求解，鐵鏈脫離滑輪時(shí)重力勢能減少，等效為一半鐵鏈至另一半下端時(shí)重力勢能的減少，然后利用ΔEP=-ΔEK求解，留給同學(xué)們思考。
高中物理機(jī)械能守恒定律使用條件
高中物理機(jī)械能守恒定律解題步驟
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