[引] 【機械能守恒定律】合外力(不包括萬有引力、重力和彈性力)對物體沒有做功或所做的功為零時,任何物體在勢能和動能相互轉化過程中,物體的總機械能(即勢能和動能的總和)保持恒定不變,這一結論就叫做“機械能的轉化和守恒定律”。是自然界最普遍定律——能量的轉化和守恒定律的一種特殊形式,是力學中重要定律之一。機械能守恒定律只適用于機械能與非機械能沒有發生轉化的系統,通常將這樣的系統稱為機械能守恒系統。機械能守恒定律只涉及初始狀態和終了狀態的機械能,不涉及轉換過程。因此,如果不要求去了解過程的具體情況的話,用機械能守恒定律來分析某些力學過程,比用其他方法簡便。 【功能原理】合外力(不包括萬有引力、重力和彈性力)對物體所做的功等于物體機械能的增量,這個結論就叫做“功能原理”。其表達式為 W合=E2-E1=ΔE。 式中E1和E2各表示物體在初狀態和末狀態時的機械能,W合表示合外力(不包括重力和彈性力)對物體所做的功。從式中可知:當機械能增加時,即E2>E1,則ΔE>0,合外力對物體做正功;當機械能減少時,即E2<E1,則ΔE<0,合外力對物體做負功;機械能不變時,即E2=E1,則ΔE=0,合外力對物體不做功。從上述分析知:能是表達物體運動狀態的物理量,用做功的多少可以量度能量的變化量。功和能都是標量,它們的單位相同,但卻是兩個本質不同的物理量。能是用來反映物體的運動狀態的物理量。處于一定的運動狀態的物體就具有一定的能量。而作功的過程是物體在力的作用下,位置變化的過程,也就是能量從一個物體傳遞給另一個物體的過程。因此,功是用來反映某一過程中物體間能量傳遞了多少的物理量。 【動量定理】物體的動量的增量,等于相應時間間隔內物體所受合外力的沖量。它表明具有動量的物體受合外力作用,經過一段時間速度將發生變化,因而動量也發生變化。此時,物體所受的合外力的沖量等于它的動量的變化。數學表達式是:∑I=P2-P1=ΔP。其中∑I表示各外力沖量的矢量和,即∑(F·t),它等于合外力的沖量。P1、P2各表示物體在始、末狀態時的動量。沖量和動量都是矢量。沖量的方向是動量增量的方向。沖量是對力而言,動量是對物體而言的。只能說“某力的沖量”、“某物體的動量”,而不能講“某力的動量”、“某物體的沖量”。國際單位制中,力的沖量的單位為牛頓·秒,物體動量的單位為千克·米/秒。它們具有相同的量綱。動量單位和沖量單位等同,即1牛頓·秒=1千克·米/秒,(1達因·秒=1克·厘米/秒) 運用動量定理可以求解力、質量、速度三方面問題。解決具體問題的思路和方法是;明確物理過程;確定研究對象;進行受力分析;確定作用前的動量和作用后的動量;建立坐標系或規定正方向,根據動量定理列出方程;求解。 【動量守恒定律】物體系不受外力作用,或所受外力的合力為零,則系統的總動量守恒。這一結論叫“動量守恒定律”。其數學表達式為:m1v1+m2v2=m1v1’+m2v2’=恒量。式中的m1、m2分別為兩個物體的質量,v1和v2分別為它們原來的速度,v1’和v2’分別為它們相互作用后的速度,等號左邊是兩物體原來的總動量,右邊是它們相互作用后的總動量。該定律是指相互作用的物體的總動量是守恒的。但在作用過程中,動量從一個物體傳遞給其他物體,即每一物體的動量并不守恒。運用此定律時還應注意守恒條件:要求系統不受外力或所受外力的合力為零。但當外力遠小于內力時亦可運用。如外力不為零,但在某一方向上的外力為零,則可在這一方向運用該定律。從大到星系的宏觀系統,小到基本粒子的微觀系統,無論系統內各物體之間相互作用是什么力,只要能滿足守恒條件,都可運用動量守恒定律。所以它是自然界最重要最普遍的規律之一。