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2023年初中物理知識(shí)點(diǎn):功能關(guān)系角度的機(jī)械能

來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)資源 2023-01-06 16:38:58

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從功能關(guān)系看,機(jī)械能守恒的條件是“系統(tǒng)外力不做功,系統(tǒng)內(nèi)非保守力不做功”。這一條件與系統(tǒng)內(nèi)保守力(重力或彈簧的彈力)是否做功無(wú)關(guān),因?yàn)橹亓驈椈蓮椓κ欠褡龉χ皇菦Q定系統(tǒng)內(nèi)是否發(fā)生動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化,做功與否都不會(huì)改變系統(tǒng)機(jī)械能總量。

由此可知,如果質(zhì)點(diǎn)組(系統(tǒng))內(nèi)各物體所受的所有力(包括重力和彈力)都不做功,則各物體的動(dòng)能和勢(shì)能均保持不變,動(dòng)能和勢(shì)能也不發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,此時(shí)質(zhì)點(diǎn)組(或系統(tǒng))的機(jī)械能也是守恒的。這是機(jī)械能守恒的特例。如在水平面上光滑的圓形軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,雖然軌道對(duì)物體提供水平方向始終指向圓心的向心力作用,但對(duì)物體始終不做功,其機(jī)械能總量保持不變,故系統(tǒng)的機(jī)械能也是守恒的。

機(jī)械能守恒定律的表述為:在只有重力做功的情形下,物體的動(dòng)能和勢(shì)能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,但機(jī)械能總量保持不變。這是機(jī)械能守恒定律的最常見情形(即在重力勢(shì)能和動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)化中,只有重力做功的情況。實(shí)際上,在重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能與動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)化中,只有重力和彈簧的彈力做功時(shí),物體的動(dòng)能和系統(tǒng)的勢(shì)能之和保持不變,系統(tǒng)的機(jī)械能守恒),也是更普遍的質(zhì)量守恒定律的一種特殊情況。

機(jī)械能守恒定律可以認(rèn)為是力學(xué)方面的能量轉(zhuǎn)化和守恒定律。它的條件是系統(tǒng)只有重力、彈力做功。在這樣的系統(tǒng)中,盡管動(dòng)能和勢(shì)能在相互轉(zhuǎn)化,但總的機(jī)械能恒定。這里談機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用。

首先,機(jī)械能守恒是對(duì)系統(tǒng)而言的,而不是對(duì)單個(gè)物體。如:地球和物體、物體和彈簧等。對(duì)于系統(tǒng)機(jī)械能守恒,要適當(dāng)選取參照系,因?yàn)橐粋(gè)力學(xué)系統(tǒng)的機(jī)械能是否守恒與參照系的選取是有關(guān)的。

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