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)?lái)的高中物理機(jī)械能守恒定律知識(shí)點(diǎn)，希望對(duì)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(duì)位置決定的能叫做勢(shì)能.如重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能、分子勢(shì)能、電勢(shì)能等.
(1)物體由于受到重力作用而具有重力勢(shì)能，表達(dá)式為 EP=一mgh.式中h是物體到零重力勢(shì)能面的高度.
(2)重力勢(shì)能是物體與地球系統(tǒng)共有的.只有在零勢(shì)能參考面確定之后，物體的重力勢(shì)能才有確定的值，若物體在零勢(shì)能參考面上方高 h處其重力勢(shì)能為 EP=一mgh，若物體在零勢(shì)能參考面下方低h處其重力勢(shì)能為 EP=一mgh，“一”不表示方向，表示比零勢(shì)能參考面的勢(shì)能小，顯然零勢(shì)能參考面選擇的不同，同一物體在同一位置的重力勢(shì)能的多少也就不同，所以重力勢(shì)能是相對(duì)的.通常在不明確指出的情況下，都是以地面為零勢(shì)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(shì)能的變化量與零勢(shì)面如何選取無(wú)關(guān).在實(shí)際問(wèn)題中我們更會(huì)關(guān)心的是重力勢(shì)能的變化量.
(3)彈性勢(shì)能，發(fā)生彈性形變的物體而具有的勢(shì)能.高中階段不要求具體利用公式計(jì)算彈性勢(shì)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(lái)求得彈性勢(shì)能的變化或某位置的彈性勢(shì)能.
2.重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系：重力做功等于重力勢(shì)能的減少量WG=ΔEP減=EP初一EP末，克服重力做功等于重力勢(shì)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(shì)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(shì)能(重力勢(shì)能與彈性勢(shì)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(shì)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(duì)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(duì)某一系統(tǒng)，物體間只有動(dòng)能和重力勢(shì)能及彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)和外界沒(méi)有發(fā)生機(jī)械能的傳遞，機(jī)械能也沒(méi)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(duì)的.建立方程時(shí)必須選擇合適的零勢(shì)能參考面.且每一狀態(tài)的EP都應(yīng)是對(duì)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(shì)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(lái)的子彈打入靜止在光滑水平面上的木塊內(nèi)的過(guò)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(lái)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(duì)物體或系統(tǒng)只有重力或彈力做功，沒(méi)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(lái)判定：若物體系中只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化而無(wú)機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化，則物體系機(jī)械能守恒.
(3)對(duì)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(shuō)明，機(jī)械能必定不守恒，完全非彈性碰撞過(guò)程機(jī)械能不守恒
說(shuō)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(duì)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(shuō)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(shì)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(zhǎng)I對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)于物體系統(tǒng)只有動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，而無(wú)機(jī)械能與其他形式轉(zhuǎn)化(如系統(tǒng)無(wú)滑動(dòng)摩擦和介質(zhì)阻力，無(wú)電磁感應(yīng)過(guò)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(kāi)的過(guò)程，B相對(duì)A沒(méi)有發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，A、B之間有相互作用的力，但對(duì)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(guò)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(guò)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(duì)應(yīng)這兩個(gè)狀態(tài)間經(jīng)歷的過(guò)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(wèn)題
2、系統(tǒng)機(jī)械能守恒問(wèn)題
點(diǎn)評(píng)
(1)對(duì)繩索、鏈條這類的物體，由于在考查過(guò)程中常發(fā)生形變，其重心位置對(duì)物體來(lái)說(shuō)，不是固定不變的，能否確定其重心的位里則是解決這類問(wèn)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(lái)確定物體的重力勢(shì)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(duì)折來(lái)求重心，也可分段考慮求出各部分的重力勢(shì)能后求出代數(shù)和作為總的重力勢(shì)能.至于零勢(shì)能參考面可任意選取，但以系統(tǒng)初末態(tài)重力勢(shì)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(shì)能減少，等效為一半鐵鏈至另一半下端時(shí)重力勢(shì)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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