判斷機械能守恒的方法

時間：2022-10-09 02:38:57 學習方法我要投稿

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判斷機械能守恒的方法

　　判斷機械能守恒的方法，在學物理的時候，怎么判斷機械能守恒?機械能守恒的判斷方法就在下面：

　　一、系統(tǒng)機械能守恒條件

　　如果系統(tǒng)所受的外力滿足其中一條，則系統(tǒng)機械能有可能守恒，判斷機械能是否守恒不光分析系統(tǒng)所受外力情況，還要看所受內(nèi)力情況。如果系統(tǒng)所受外力滿足以上條件之一，而系統(tǒng)所受內(nèi)力又滿足以下其中一條，則系統(tǒng)機械能就守恒。

　　用系統(tǒng)所受內(nèi)力、外力的做功情況來判斷系統(tǒng)的機械能守恒時，外力和內(nèi)力要同時滿足以上條件，機械能才守恒。

　　二、應用舉例

　　例1 如圖1所示，在光滑水平地面上勻速運動的物體其機械能是否守恒?

　　圖1

　　解析:在此題中說物體的機械能是一種習慣說法，其實應該是物體和地球組成的系統(tǒng)的機械能。選物體和地球為研究系統(tǒng)，對其進行受力分析:

　　外力:不受外力作用;內(nèi)力:重力，支持力;

　　支持力不做功，由機械能守恒條件可判斷系統(tǒng)機械能守恒。

　　例2 如圖2所示，在粗糙水平地面一物體在水平F作用下做勻速直線運動的物體其機械能是否守恒?

　　解析:選物體和地球為研究系統(tǒng)，對其起進行受力分析:外力:受摩擦力、拉力F作用; 內(nèi)力:重力、支持力;

　　由機械能守恒條件可判斷系統(tǒng)機械能不守恒。

　　例3 如圖3所示，物體在斜面上受到平行斜面向下的拉力作用，沿斜面向下運動。已知拉力的大小恰好等于物體所受的摩擦力，則物體在運動過程中機械能是否守恒?

　　解析:如果選斜面、物體、地面三者來組成研究系統(tǒng)則:

　　內(nèi)力:摩擦力、支持力N、重力G;

　　外力:沿斜面向下的拉力F;

　　由機械能守恒條件可判斷系統(tǒng)機械能不守恒。如果選物體、地面來組成系統(tǒng)則:

　　內(nèi)力:重力G、支持力N;

　　外力:拉力F、摩擦力(它倆做功大之和為零); 由機械能守恒條件可判斷系統(tǒng)機械能守恒。可見系統(tǒng)機械能守恒與否與所選那些物體為研究系統(tǒng)有關。

　　三、對內(nèi)力做功的理解

　　內(nèi)力都存在所選取系統(tǒng)之內(nèi)，由力的相互性可知，必是成對出現(xiàn)的。如圖4所示，光滑滑輪兩端用輕繩掛著兩個質(zhì)量不相等的物體，在兩物體運動過程中，機械能守恒，但內(nèi)力做功了，內(nèi)力對做負功，而對繩子的拉力對繩子做正功，同理與也是一個做正功一個做負功，且絕對值相同，所以內(nèi)力做功為零。

　　所以運動過程中機械能守恒。那么內(nèi)力做功一定為零嗎?

　　圖4

　　如圖5所示，A木塊以初速度V滑上靜止在光滑水平面上的B木塊，最后A、B以共同速度運動，此過程中選A、B、地面為系統(tǒng)，則AB間的摩擦力是內(nèi)力，由于A相對于地面滑動的距離大于B相對于地面滑動的距離，所以AB間相互摩擦力做功不為零，系統(tǒng)機械能不守恒。

　　可見，一般情況下內(nèi)力是摩擦力時內(nèi)力做功不為零。遇到此類型題用系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化來判斷是否守恒更容易，本題中系統(tǒng)機械能有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以機械能不守恒。

　　圖5

　　機械能是否守恒的判斷是教學難點，也是重點，運用其守恒為解決力學問題開辟了新的途徑。避開了運用牛頓運動定律的復雜性，通過練習一定量的習題，使學生對系統(tǒng)機械能守恒有更深入的認識，能準確判斷系統(tǒng)機械能是否守恒，從而正確解題。

　　應用以上方法判斷系統(tǒng)機械能是否守恒時，思路清晰，容易判斷。

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