很多小伙伴在學(xué)習(xí)物理的過(guò)程中,都接觸過(guò)機(jī)械能這個(gè)知識(shí)點(diǎn),在很多考試中我們也都能看到它的存在。很多小伙伴對(duì)于機(jī)械能守恒的條件以及如何判斷機(jī)械能是否守恒都很感興趣,小編對(duì)有關(guān)資料也做了一個(gè)簡(jiǎn)單的整理,希望能給有需要的小伙伴一些參考。
機(jī)械能守恒的條件有哪些?
1、從功能關(guān)系式中的WF外=△E機(jī)可知更廣義的機(jī)械能守恒條件應(yīng)是系統(tǒng)外的力所做的功為零;
2、當(dāng)系統(tǒng)不受外力或所受外力做功之和為零,這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變,叫動(dòng)量守恒定律;
3、當(dāng)只有動(dòng)能和勢(shì)能(包括重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能)相互轉(zhuǎn)換時(shí),機(jī)械能才守恒。
如何判斷機(jī)械能是否守恒方法?
一般有三種方法來(lái)判斷機(jī)械能是否守恒,分別是做功法、轉(zhuǎn)化法、定義法。具體如下:
1、做功法
若物體或系統(tǒng)只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力做功,或有其他力做功,但其他力做功的代數(shù)和為零,則機(jī)械能守恒。
2、轉(zhuǎn)化法
若物體或系統(tǒng)中只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化而無(wú)機(jī)械能與其他形式能的轉(zhuǎn)化,則機(jī)械能守恒。
3、定義法
利用機(jī)械能的定義直接判斷,分析物體或系統(tǒng)的動(dòng)能和勢(shì)能的和是否變化,若不變,則機(jī)械能守恒。
機(jī)械能守恒經(jīng)典例題解析
1、 一個(gè)小孩從公園光滑的滑梯的頂端滑到底端,對(duì)于機(jī)械能的變化情況,下列說(shuō)法正確的是( )
A.重力勢(shì)能減小,動(dòng)能不變,機(jī)械能減小;
B.重力勢(shì)能減小,動(dòng)能增加,機(jī)械能減??;
C.重力勢(shì)能減小,動(dòng)能增加,機(jī)械能增加;
D.重力勢(shì)能減小,動(dòng)能增加,機(jī)械能不變。
解析:小孩是從“光滑”的滑梯的頂端滑到底端,說(shuō)明不計(jì)摩擦,則機(jī)械能不變,又因?yàn)槲矬w由“頂端”到“底端”,它的重力勢(shì)能減小了,所以動(dòng)能就增大了。故可判斷正確答案為D。
2、在動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程中,若考慮摩擦,則機(jī)械能減小滾擺運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,每次上升的高度逐漸降低,對(duì)此以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是:( )
A. 滾擺運(yùn)動(dòng)到最高處時(shí),動(dòng)能為零;
B. 滾擺下落過(guò)程中重力勢(shì)能轉(zhuǎn)變成動(dòng)能;
C. 滾擺運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服阻力做功,機(jī)械能不斷的減??;
D. 滾擺運(yùn)動(dòng)過(guò)程中重力勢(shì)能不變。
解析:滾擺運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,在最高點(diǎn)時(shí),速度等于零,此時(shí),滾擺的重力勢(shì)能最大,動(dòng)能最?。粷L擺在上升的過(guò)程中,動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能;在下降過(guò)程中,由于滾擺要不斷的克服摩擦阻力做功,所以滾擺的機(jī)械能減小,因此,A、B、C都是正確的,故本題答案為D。
3、直升飛機(jī)在空中勻速下降的過(guò)程中,以下說(shuō)法正確的是:( )
A. 直升飛機(jī)的動(dòng)能不變,機(jī)械能也不變;
B. 直升飛機(jī)的重力勢(shì)能減小,機(jī)械能也減小;
C. 直升飛機(jī)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能;
D. 直升飛機(jī)的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。
解析:這道題涉及到?jīng)Q定動(dòng)能、勢(shì)能的因素和機(jī)械能是動(dòng)能和勢(shì)能的總和以及能量轉(zhuǎn)化的知識(shí)。因?yàn)橥患茱w機(jī)來(lái)說(shuō)質(zhì)量不變,勻速運(yùn)動(dòng)的飛機(jī)速度沒(méi)有變,所以動(dòng)能沒(méi)有變,隨著飛機(jī)的下降,高度減小,重力勢(shì)能減小,由于“機(jī)械能=動(dòng)能+勢(shì)能”,則機(jī)械能減小。故正確答案為B。
外力對(duì)物體做功,也由“機(jī)械能=動(dòng)能+勢(shì)能”來(lái)判斷:若質(zhì)量和速度不變,高度增加,動(dòng)能不變,重力勢(shì)能增大,機(jī)械能增大。
4、起重機(jī)豎直方向勻速吊起某一重物G,在這一過(guò)程中,物體的:( )
A. 動(dòng)能增加,重力勢(shì)能減小,機(jī)械能不變;
B. 動(dòng)能不變,重力勢(shì)能增加,機(jī)械能增加;
C. 動(dòng)能減小,重力勢(shì)能增加,機(jī)械能不變;
D. 動(dòng)能減小,重力勢(shì)能不變,機(jī)械能減小。
解析:本題主要考查影響動(dòng)能和勢(shì)能大小的因素,由于起重機(jī)吊物體是沿豎直方向勻速上升,質(zhì)量和速度不變,動(dòng)能不變;但由于起重機(jī)吊起物體,使物體逐漸升高,起重機(jī)克服了物體的重力做功,它的重力勢(shì)能會(huì)越來(lái)越大,由于機(jī)械能等于不變的動(dòng)能和增大的重力勢(shì)能之和,故正確答案為B。
在動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程中,如果題目中有“光滑”、“自由”、“不計(jì)阻力”等詞語(yǔ),說(shuō)明不計(jì)摩擦,則機(jī)械能不變
注:以上資料僅供參考,如有變動(dòng),以官方最新消息為準(zhǔn)。