高中物理機械能守恒定律知識點
高中物理機械能守恒定律知識點
機械能守恒定律是很多學生學習高中物理的絆腳石，我們需要學習哪些知識點呢?下面是學習啦小編給大家?guī)淼母咧形锢頇C械能守恒定律知識點，希望對你有幫助。
高中物理機械能守恒定律知識點
一、機械能
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.但應特別注意的是，當物體的位置改變時，其重力勢能的變化量與零勢面如何選取無關.在實際問題中我們更會關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算彈性勢能，但往往要根據(jù)功能關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
特別應注意：重力做功只能使重力勢能與動能相互轉化，不能引起物體機械能的變化.
3、動能和勢能(重力勢能與彈性勢能)統(tǒng)稱為機械能
二、機械能守恒定律
1、內(nèi)容：在只有重力(和彈簧的彈力)做功的情況下，物體的動能和勢能發(fā)生相互轉化，但機械能的總量保持不變.
2.機械能守恒的條件
(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)，則該物體機械能守恒.
(2)能轉化角度：對某一系統(tǒng)，物體間只有動能和重力勢能及彈性勢能的相互轉化，系統(tǒng)和外界沒有發(fā)生機械能的傳遞，機械能也沒有轉變?yōu)槠渌问降哪?，則系統(tǒng)機械能守恒.
3.表達形式：EK1+Epl=Ek2+EP2
(1)我們解題時往往選擇的是與題目所述條件或所求結果相關的某兩個狀態(tài)或某幾個狀態(tài)建立方程式.此表達
式中EP是相對的.建立方程時必須選擇合適的零勢能參考面.且每一狀態(tài)的EP都應是對同一參考面而言的.
(2)其他表達方式，ΔEP=一ΔEK，系統(tǒng)重力勢能的增量等于系統(tǒng)動能的減少量.
(3)ΔEa=一ΔEb，將系統(tǒng)分為a、b兩部分，a部分機械能的增量等于另一部分b的機械能的減少量。
三、判斷機械能是否守恒
首先應特別提醒注意的是，機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，將部分機械能轉化為內(nèi)能，因而機械能的總量在減少.
(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，則機械能守恒;
(2)用能量轉化來判定：若物體系中只有動能和勢能的相互轉化而無機械能與其他形式的能的轉化，則物體系機械能守恒.
(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，機械能必定不守恒，完全非彈性碰撞過程機械能不守恒
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)的機械能守恒，也就是說重力做功或彈力做功不能引起機械能與其他形式的能的轉化，只能使系統(tǒng)內(nèi)的動能和勢能相互轉化.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，當撤去外力后，A、L2、B這個系統(tǒng)機械能不守恒，因為LI對A的彈力是這個系統(tǒng)外的彈力，所以A、L2、B這個系統(tǒng)機械能不守恒.但對LI、A、L2、B這個系統(tǒng)機械能就守恒，因為此時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，機械能仍守恒，即對于物體系統(tǒng)只有動能與勢能的相互轉化，而無機械能與其他形式轉化(如系統(tǒng)無滑動摩擦和介質阻力，無電磁感應過程等等)，則系統(tǒng)的機械能守恒，如圖5-51所示光滑水平面上A，當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，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)機械能守恒.
3.當除了系統(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)的機械能不一定守恒.如圖5—52所示，物體m在速度為v0時受到外力F作用，經(jīng)時間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的機械能不守恒。
四.機械能守恒定律與動量守恒定律的區(qū)別：
動量守恒是矢量守恒，守恒條件是從力的角度，即不受外力或外力的和為零。機械能守恒是標量守恒，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。
確定動量是否守恒應分析外力的和是否為零，確定系統(tǒng)機械能是否守恒應分析外力和內(nèi)力做功，看是否只有重力、系統(tǒng)內(nèi)彈力做功。還應注意，外力的和為零和外力不做功是兩個不同的概念。所以，系統(tǒng)機械能守恒時動量不一定守恒;動量守恒時機械能也不一定守恒。判定系統(tǒng)動量，機械能是否守恒的關鍵是明確守恒條件和確定哪個過程,
五.機械能守恒定律與動能定理的區(qū)別。
機械能守恒定律反映的是物體初、末狀態(tài)的機械能間關系，且守恒是有條件的，而動能定理揭示的是物體動能的變化跟引起這種變化的合外力的功間關系，既關心初末狀態(tài)的動能，也必須認真分析對應這兩個狀態(tài)間經(jīng)歷的過程中做功情況.
規(guī)律方法
1、單個物體在變速運動中的機械能守恒問題
2、系統(tǒng)機械能守恒問題
點評
(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鍵，順便指出的是均勻質量分布的規(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，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，鐵鏈脫離滑輪時重力勢能減少，等效為一半鐵鏈至另一半下端時重力勢能的減少，然后利用ΔEP=-ΔEK求解，留給同學們思考。
高中物理機械能守恒定律使用條件
高中物理機械能守恒定律解題步驟
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