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(每日一題)機械能守恒條件的理解與理解

2024-04-16 09:18:52教育資訊40

筆者從五個方面來總結:TKG物理好資源網(原物理ok網)

1.了解機械能守恒的條件TKG物理好資源網(原物理ok網)

(1) 對于僅受重力影響的物體,例如向上、向下或水平拋擲的物體,機械能守恒。TKG物理好資源網(原物理ok網)

(2)物體除重力外,還受到其他力的作用,但其他力不做功或做功的代數和為零。 例如鐘擺運動等。TKG物理好資源網(原物理ok網)

(3)除重力外,系統中只有彈力做功,彈力做的功等于彈性勢能的減少,則系統的機械能守恒。 注:是系統的機械能守恒,而不是單個物體的機械能守恒。 例如,當連接到彈簧的球向下擺動時,球的機械能減少。TKG物理好資源網(原物理ok網)

2.判斷機械能是否守恒的三種方法TKG物理好資源網(原物理ok網)

(1)利用守恒條件判斷,僅用重力(系統中無彈簧力做功,系統中重力做功)來確定功。TKG物理好資源網(原物理ok網)

(2)利用機械能常數之和進行判斷:如果物體或系統的動能與勢能之和不變,則機械能守恒。TKG物理好資源網(原物理ok網)

(3)用能量轉換來判斷:如果物體或系統與外界沒有能量交換,沒有機械能內部轉換成其他形式的能量,那么機械能是守恒的。TKG物理好資源網(原物理ok網)

例如,1、如圖所示,在光滑的水平地面上放置一個斜面。 光滑斜面上的物體從靜止狀態沿斜面滑下。 在物體向下滑動的過程中,下列說法正確的是:()TKG物理好資源網(原物理ok網)

A.物體的重力勢能減小,但動能不變TKG物理好資源網(原物理ok網)

B.斜面的機械能不變TKG物理好資源網(原物理ok網)

C.傾斜作用在物體上的力垂直于接觸面,對物體沒有做功。TKG物理好資源網(原物理ok網)

D.物體和斜面組成的系統中機械能守恒TKG物理好資源網(原物理ok網)

斜面上物體重力做功TKG物理好資源網(原物理ok網)

【答案】DTKG物理好資源網(原物理ok網)

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【分析】當物體從靜止狀態開始下滑時,其重力勢能減小,動能增大,誤差A; 物體向下滑動過程中,斜面加速,其機械能增大,誤差B; 當物體沿斜坡滑下時,既沿斜坡向下運動,又隨斜面向右運動。 合速度的方向不垂直于彈力的方向。 彈力方向垂直于接觸面,但與速度方向的夾角大于90°。 因此,斜面施加在物體上的力對物體產生負面影響。 做負功,C錯誤; 對于由物體和斜面組成的系統,只有物體的重力起作用,機械能守恒,D正確。TKG物理好資源網(原物理ok網)

3. 三種機械能守恒表達式的比較TKG物理好資源網(原物理ok網)

(1) E1=E2 表示系統初態機械能之和等于終態機械能之和。TKG物理好資源網(原物理ok網)

應用時應選擇重力勢能的零勢能面,且初始狀態和終態必須使用相同的零勢能面來計算勢能。TKG物理好資源網(原物理ok網)

(2) ΔEk = -ΔEp,即當系統(或物體)機械能守恒時,系統減少(或增加)的動能等于系統增加(或減少)的重力勢能)。TKG物理好資源網(原物理ok網)

應用的關鍵是區分重力勢能的增減。 您可以直接計算初始狀態和最終狀態的勢能,而無需選擇零勢能面。 特別注意負號。TKG物理好資源網(原物理ok網)

(3) ΔEA增加=ΔEB減少,即系統由A、B兩部分組成,則A部分物體機械能的增加等于A部分物體機械能的減少B.TKG物理好資源網(原物理ok網)

用于解決由兩個或多個物體組成的系統中的機械能守恒問題TKG物理好資源網(原物理ok網)

4. 解決單個物體機械能守恒問題的基本思路TKG物理好資源網(原物理ok網)

(1)選擇研究對象——。TKG物理好資源網(原物理ok網)

(2)根據研究對象所經歷的物理過程,進行受力和做功分析,判斷機械能是否守恒。TKG物理好資源網(原物理ok網)

(3) 一般選擇地面作為0勢面來確定研究對象初始狀態和最終狀態的機械能。TKG物理好資源網(原物理ok網)

(4)選擇機械能守恒定律方便的方程形式(Ek1+Ep1=Ek2+Ep2,ΔEk=-ΔEp)進行求根檢驗,回答問題。TKG物理好資源網(原物理ok網)

例如,如圖所示,在垂直平面內有一條由圓弧AB和圓弧BC組成的光滑固定軌道,兩者在最低點B處平滑連接。圓弧AB的半徑為R,半徑為BC 弧是 . 一個小球開始在 A 點上方并遠離 A 點自由落體斜面上物體重力做功,并沿弧形軌道穿過 A 點。TKG物理好資源網(原物理ok網)

(1)求小球在B點和??A點的動能之比;TKG物理好資源網(原物理ok網)

(2)通過計算判斷小球是否可以沿著軌跡運動到C點。TKG物理好資源網(原物理ok網)

斜面上物體重力做功TKG物理好資源網(原物理ok網)

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解開:TKG物理好資源網(原物理ok網)

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5.多對象系統機械能守恒的基本思想TKG物理好資源網(原物理ok網)

(1)選擇研究對象,合理選擇物理過程。 (也許第一個進程選擇系統,第二個進程選擇單個對象)TKG物理好資源網(原物理ok網)

(2)對于多個物體組成的系統,應注意判斷物體運動過程中系統的機械能是否守恒。 (或許系統在第一個過程中是守恒的,突然發生碰撞、拉直等情況,能量突然減少,然后后面的過程就變成了單個物體的機械能守恒)TKG物理好資源網(原物理ok網)

(3)對于自己選擇的研究和守恒過程,在制定機械能守恒方程時,從三個表達式中選擇便于求解問題的形式。 解決問題并回答問題。TKG物理好資源網(原物理ok網)

例如1,TKG物理好資源網(原物理ok網)

斜面上物體重力做功TKG物理好資源網(原物理ok網)

桿對物體施加的力并不總是沿桿的方向。 桿對一個物體做正功,對另一物體做負功。 單個物體的機械能不守恒。 當忽略空氣阻力和各種摩擦力且沒有其他力對系統做功時,兩個物體形成的系統的機械能守恒。TKG物理好資源網(原物理ok網)

又如2、如下圖所示,一根不可伸展的軟輕繩子穿過光滑的定滑輪,繩子的兩端分別綁著小球a和b。 球a的質量為m,放置在水平地面上; 球 b 的質量為 3m,用手握住,高度為 h。 此時,燈繩剛剛收緊。 現在釋放球b,a最多可以上升到多少高度?TKG物理好資源網(原物理ok網)

斜面上物體重力做功TKG物理好資源網(原物理ok網)

分析:從圖中所示的時間到b即將接觸地面,所涉及的物體,系統的機械能守恒。TKG物理好資源網(原物理ok網)

然后,物體b瞬間與地面相撞,其速度瞬間減為零(瞬間系統能量損失)。 同時斜面上物體重力做功,此時物體a的速度并沒有受到影響,此時仍然是它自己的速度,而繩子立即處于松弛狀態,a將其垂直扔出。TKG物理好資源網(原物理ok網)

因此,后者垂直向上拋擲過程只能選擇a作為研究對象,且單個物體的機械能守恒。TKG物理好資源網(原物理ok網)

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