能量守恒定律公式在高中物理中主要有以下幾種:
1. 動能定理:E(k)=1/2mv2,即動量守恒定律在某一狀態(tài)下的量綱表述。
2. 熱力學(xué)第一定律:ΔU=W+Q,表示物體內(nèi)能的增量。
3. 熱力學(xué)第二定律:熵增原理。
下面提供兩個(gè)能量守恒定律的例題:
例題一:
問題:一個(gè)質(zhì)量為m的小球,在光滑的水平面上以速度v做勻速直線運(yùn)動。如果給它施加一個(gè)大小為F的外力,方向與v方向相反,那么在t秒內(nèi),外力F所做的功為多少?
解析:
1. 小球在水平面上運(yùn)動時(shí),其動能定理表達(dá)式為:E(k)=mv2/2。
2. 當(dāng)施加外力F后,小球受到的合外力為F-f(f為小球受到的阻力),所以合外力做功為W=F(t-t?),其中t?為小球從受力開始到速度減為零的時(shí)間。
3. 根據(jù)動能定理,有W=mv2/2-mv?2/2,其中v?為施加外力后的速度。
答案:外力F所做的功為mv2/2-mv?2/2。
例題二:
問題:在一個(gè)封閉系統(tǒng)中,有N個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng),每個(gè)系統(tǒng)都處于平衡態(tài),它們的總能量為E。現(xiàn)在有一個(gè)外界輸入能量E?,那么這個(gè)封閉系統(tǒng)的總能量將如何變化?
解析:根據(jù)熱力學(xué)第二定律,封閉系統(tǒng)的總熵會增大。因?yàn)橥饨巛斎肽芰縀?后,系統(tǒng)的熵也會增加,導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的熵增加。
答案:封閉系統(tǒng)的總能量會增加,因?yàn)橄到y(tǒng)的總熵會增大。
這些例子可以幫助你更好地理解和應(yīng)用能量守恒定律公式。請注意,這些例子僅用于說明能量守恒定律的應(yīng)用,實(shí)際情況可能因具體問題而異。
題目:一個(gè)重為G的物體在粗糙的水平面上滑動,與地面間的動摩擦因數(shù)為μ。現(xiàn)在給物體施加一個(gè)大小為F的水平恒力,使物體以速度v在水平面上運(yùn)動。求物體在運(yùn)動過程中,由于摩擦力做功而使物體的機(jī)械能如何變化?
解答:
首先,我們需要知道摩擦力做功與路徑有關(guān),因此我們需要知道物體具體的運(yùn)動路徑。假設(shè)物體在力的方向上運(yùn)動的距離為x,那么摩擦力做的功可以表示為:
摩擦力做的功 = -μmgx
其中,-表示摩擦力做負(fù)功,μ是動摩擦因數(shù),m是物體的質(zhì)量,g是重力加速度,x是物體在力的方向上運(yùn)動的距離。
動能 = 1/2mv2
其中,m是物體的質(zhì)量,v是物體的速度。
因此,物體的總機(jī)械能可以表示為:
總機(jī)械能 = 動能 + 勢能
由于物體在運(yùn)動過程中沒有發(fā)生勢能變化(假設(shè)物體只受到重力和摩擦力作用),所以總機(jī)械能的變化只取決于動能的變化。
綜上所述,物體在運(yùn)動過程中由于摩擦力做功而使物體的機(jī)械能減少量可以表示為:
機(jī)械能減少量 = -μmgx = Wf
其中,Wf是摩擦力做的功。