高一物理學(xué)習方法:機械能守恒定律的使用
2019-04-15 14:33:00網(wǎng)絡(luò )資源
物理難點(diǎn):機械能守恒定律的使用
高考物理試題中常見(jiàn)對機械能問(wèn)題的考察,一般來(lái)說(shuō)題目會(huì )設計機械能守恒與不守恒兩種情況。
對于機械能不守恒類(lèi)問(wèn)題,我們一般運用動(dòng)能定理、能量守恒定律、功能關(guān)系等分析求解;對于機械能守恒類(lèi)問(wèn)題一般運用機械能守恒定律來(lái)求解,使用該定律要首先判斷是否滿(mǎn)足其使用的前提條件。
機械能守恒定律的概念及守恒條件
機械能包括動(dòng)能、重力勢能、彈性勢能。重力勢能是物體與地球共有的,機械能是運動(dòng)物體、彈簧(或發(fā)生彈性形變的其它物體)和地球組成的系統共有的。
重力做功與路徑無(wú)關(guān),重力的功等于重力勢能的減少量。
對于涉及機械能的物理問(wèn)題,應首先選擇有相互作用的物體系統的運動(dòng)過(guò)程為研究對象,然后分析在運動(dòng)過(guò)程中系統內各物體間的相互作用力。
運用機械能守恒定律列式時(shí),若按機械能總量相等列式,需要選取重力勢能、彈性勢能參考位置;若按減少量等于增量列式,不需要選取勢能的參考位置。
在研究的過(guò)程中,系統內的相互作用力中,如果只有重力、彈簧彈力做功,是機械能守恒的條件。
因此,使用機械能守恒定律的前提條件是:若系統內只有重力、彈力作用,或雖有非重力、非彈力作用,但這些力不做功,則系統的機械能守恒,否則機械能不守恒。
機械能不守恒應選擇動(dòng)能定理或功能關(guān)系
對于涉及機械能的物理過(guò)程,若系統內物體間有非重力、非彈力做功,比如摩擦力、電場(chǎng)力、安培力等力做功,或系統外物體的力對系統內物體做功,則系統的機械能不守恒。
對此問(wèn)題,一般運用動(dòng)能定理或功能關(guān)系分析求解。當大家通過(guò)認真審題發(fā)現該物理wuli.in題中系統內是否有非重力、非彈力作用或他們是否做功,不能明確判定時(shí)也可運用動(dòng)能定理分析求解。
多過(guò)程問(wèn)題中,若不涉及中間狀態(tài)量的分析求解,可將整個(gè)運動(dòng)過(guò)程視為整體運用動(dòng)能定理。合力的功等于研究對象動(dòng)能的增量;還需注意的一點(diǎn)是:克服某力做的功與某力的功等值反號。
結合牛頓動(dòng)力學(xué)求解
對于涉及力與運動(dòng)的問(wèn)題,若機械能守恒,且不涉及時(shí)間、加速度、力,可直接運用機械能守恒定律分析求解,若涉及時(shí)間、加速度、力,筆者建議借助牛頓第二定律、勻變速直線(xiàn)運動(dòng)規律等方程來(lái)求解。
對于系統的運動(dòng)過(guò)程,可運用機械能守恒定律或動(dòng)能定理;對于某個(gè)狀態(tài),可運用共點(diǎn)力平衡條件或牛頓第二定律。