【机械能守恒定律】
定义:在只有重力或弹力对物体做功的条件下(或者不受其他外力的作用下),物体的动能和势能(包括重力势能和弹性势能)发生相互转化,但机械能的总量保持不变。这个规律叫做机械能守恒定律。
机械能包含动能和势能(重力势能和弹性势能)两部分,即E=Ek+Ep。
【重力势能】
●定义:物体由于被举高而具有的能,叫做重力势能。
●公式:Ep=mgh;h――物体具参考面的竖直高度。
●参考面
①重力势能为零的平面称为参考面;
②选取:原则是任意选取,但通常以地面为参考面;
若参考面未定,重力势能无意义,不能说重力势能大小如何;
选取不同的参考面,物体具有的重力势能不同,但重力势能改变与参考面选取无关。
●重力势能是标量,但有正负。
重力势能为正,表示物体在参考面的上方;重力势能为负,表示物体在参考面的下方;重力势能为零,表示物体在参考面的上.
●重力做功特点:物体运动时,重力对它做的功之跟它的初、末位置有关,而跟物体运动的路径无关。
●重力做功与重力势能的关系:
WG=Ep1-Ep2
【弹性势能】
●概念:发生弹性形变的物体的各部分之间,由于弹力的相互作用具有势能,称之为弹性势能。
●弹簧的弹性势能:
Ep=1/2kx2
影响弹簧弹性势能的因素有:弹簧的劲度系数k和弹簧形变量x。
●弹力做功与弹性势能的关系:
WF=Ep1-Ep2
弹力做正功时,物体弹性势能减少;弹力做负功时,物体弹性势能增加。
●势能:相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫势能,势能是系统所共有的。
机械能守恒定律:在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,而总的机械能保持不变,即
E1=E2
Ek1+Ep1=Ek2+Ep2
ΔEk=-ΔEp
ΔE1=-ΔE2
机械能守恒条件:
做功角度:只有重力或弹力做功,无其它力做功;外力不做功或外力做功的代数和为零;系统内如摩擦阻力对系统不做功。
能量角度:首先只有动能和势能之间能量转化,无其它形式能量转化;只有系统内能量的交换,没有与外界的能量交换。
运用机械能守恒定律解题步骤:
①确定研究对象及其运动过程;
②分析研究对象在研究过程中受力情况,弄清各力做功,判断机械能是否守恒;
③恰当选取参考面,确定研究对象在运动过程中始末状态的机械能;
④列方程、求解。
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