机械能守恒 编辑

物理学术语之一
特别提示:本站内容仅供初步参考,难免存在疏漏、错误等情况,请您核实后再引用。对于用药、诊疗等医学专业内容,建议您直接咨询医生,以免错误用药或延误病情,本站内容不构成对您的任何建议、指导。
物体动能和势能之和称为物体的机械能,势能可以是引势能、弹性势能。只有在重力(或弹簧的弹力做功的情形下,物体的重力势能(或弹性势能)和动能发生相互转化,但总机械能保持不变。

基本信息

编辑

中文名:机械能守恒

外文名:conservatioNOfmechanicalenergy

应用学科:物理

条件:重力或弹力做

守恒条件

编辑

只有重力或弹力做功

表达式

编辑

首先

机械能守恒机械能守恒

的差,即

……(1)

分别代表质点Q在

时的速度。由质点运动微分方程的切向投影式得:

式中

为F沿曲线切向的分。对上式两边乘以dS得:

对上式由

进行积分,并代入(1)式,可得:

式中

分别为质点Q在

和点的动能。由此可见,质点在势力场中运动时,机械能保持恒量。故势力场又称保守力场,有势力又称保守力。

质点在保守力场中运动时,没有能量耗散,所以作用于质点的力所作的功只同质点的起始和终了的位置有关,而同质点运动的路径无关。例如,质点沿路径

运动时,有势力F沿二路径所作的功相等。

对于在有势力场中的质点系,其机械能亦守恒,其势能可用质的势能来计算。

守恒方法

编辑

(1)做功条件分析法:

当发生动能与重力势能的转化时,只有重力做功,当发生动能与弹性势能的转化时,只有弹力做功,其他力均不做功,则系统机械能守恒

(2)能量转换分析法:

若只有系统内物体间动能和重力势能及弹性势能的转化,系统跟外界没有发生机械能的传递,机械能也没有转化成其他形式的能(如没有内能的增加,比如温度升高),则系统的机械能守恒。

(3)增减情况分析法:

若系统的动能与势能均增加或均减少,则系统的机械能不守恒:若系统的动能或势能不变,而势能或动能却发生了变化,则系统的机械能不守恒:若系统内各个物体的机械能均增加或均减少,则系统的机械能也不守恒。

注意:在判断机械能是否守恒时,一定要先选定系统(看清题目说定的系统)。

有两种情况:

1.如果将产生弹力的的东西(比如说弹簧,下同)算作系统内的,那么机械能守恒。

2.如果将弹簧算作系统外的,那么机械能不守恒。此时弹簧的弹力对物体做功,使物体(系统)的动能和重力势能有所改变。

例如,弹簧悬挂的小球。(高中物理练习中经常出错的问题)

如果将小球和弹簧看成一个整体系统,则系统机械能是守恒的。

小球的机械能是不守恒。(平常大家说某物体的机械能,实质上是把物体与地球当做一个系统,是一种简便说法。 因为重力势能是物体与地球所共有的。)

另外,对一些绳子突然绷紧、物体间碰撞等问题机械能一般不守恒,除非题目中有特别说明或暗示。