内容正文:
习题课:机械能守恒定律
1.机械能包括动能、重力势能和弹性势能。
2.机械能守恒定律的条件
(1)只有重力或弹力做功。
(2)除重力、弹力外,物体还受其他力,但其他力不做功。
(3)除重力、弹力外,还有其他力做功,但其他力做功之和为零。
3.机械能守恒定律的表达式
(1)从不同状态看:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2(或E1=E2)
此式表示系统的两个状态的机械能总量相等。
(2)从能的转化角度看:ΔEk=-ΔEp
此式表示系统动能的增加(减少)量等于势能的减少(增加)量。
(3)从能的转移角度看:ΔEA增=Δ。
此式表示系统A部分机械能的增加量等于B部分机械能的减少量。
4.应用机械能守恒定律的基本思路
(1)选取研究对象。
(2)根据研究对象所经历的物理过程,进行受力、做功分析,判断机械能是否守恒。
(3)恰当地选取参考平面,确定研究对象在过程的初、末状态时的机械能。
(4)选取方便的机械能守恒定律的方程形式(Ek1+Ep1=Ek2+Ep2、ΔEk=-ΔEp)进行求解。
一、机械能是否守恒的判断
1.从做功角度判断
首先判断分析的是单个物体(其实是单个物体与地球组成的系统)还是系统,看机械能是否守恒,然后根据守恒条件做出判断。
(1)单个物体:除重力外无其他力做功(或其他力对这个物体做功之和为零),则物体的机械能守恒。
(2)系统:外力中除重力外无其他力做功,内力做功之和为零,则系统的机械能守恒。
2.从能量转化角度判断
只有系统内动能、重力势能、弹性势能的相互转化,无其他形式能量的转化,系统机械能守恒。
【例1】 (多选)下列关于机械能是否守恒的判断正确的是( )
A.甲图中,物体A将弹簧压缩的过程中,物体A机械能守恒
B.乙图中,物体B沿斜面匀速下滑,物体B的机械能守恒
C.丙图中,不计任何阻力时,A加速下落,B加速上升过程中,A、B组成的系统机械能守恒
D.丁图中,小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时,小球的机械能守恒
解析:甲图中重力和弹力做功,物体A和弹簧组成的系统机械能守恒,但物体A机械能不守恒,A错误;乙图中物体B除受重力外,还受到弹力和摩擦力作用,弹力不做功,但摩擦力做负功,物体B的机械能不守恒,B错误;丙图中绳子张力对A做负功,对B做正功,代数和为零,A、B组成的系统机械能守恒,C正确;丁图中小球的动能不变,势能不变,机械能守恒,D正确。
答案:CD