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判断机械能守恒的方法
判断机械能守恒的方法,在学物理的时候,怎么判断机械能守恒?机械能守恒的判断方法就在下面:
一、系统机械能守恒条件
如果系统所受的外力满足其中一条,则系统机械能有可能守恒,判断机械能是否守恒不光分析系统所受外力情况,还要看所受内力情况。如果系统所受外力满足以上条件之一,而系统所受内力又满足以下其中一条,则系统机械能就守恒。
用系统所受内力、外力的做功情况来判断系统的机械能守恒时,外力和内力要同时满足以上条件,机械能才守恒。
二、应用举例
例1 如图1所示,在光滑水平地面上匀速运动的物体其机械能是否守恒?
图1
解析:在此题中说物体的机械能是一种习惯说法,其实应该是物体和地球组成的系统的机械能。选物体和地球为研究系统,对其进行受力分析:
外力:不受外力作用;内力:重力,支持力;
支持力不做功,由机械能守恒条件可判断系统机械能守恒。
例2 如图2所示,在粗糙水平地面一物体在水平F作用下做匀速直线运动的物体其机械能是否守恒?
解析:选物体和地球为研究系统,对其起进行受力分析:外力:受摩擦力、拉力F作用; 内力:重力、支持力;
由机械能守恒条件可判断系统机械能不守恒。
例3 如图3所示,物体在斜面上受到平行斜面向下的拉力作用,沿斜面向下运动。已知拉力的大小恰好等于物体所受的`摩擦力,则物体在运动过程中机械能是否守恒?
解析:如果选斜面、物体、地面三者来组成研究系统则:
内力:摩擦力、支持力N、重力G;
外力:沿斜面向下的拉力F;
由机械能守恒条件可判断系统机械能不守恒。如果选物体、地面来组成系统则:
内力:重力G、支持力N;
外力:拉力F、摩擦力(它俩做功大之和为零); 由机械能守恒条件可判断系统机械能守恒。可见系统机械能守恒与否与所选那些物体为研究系统有关。
三、对内力做功的理解
内力都存在所选取系统之内,由力的相互性可知,必是成对出现的。如图4所示,光滑滑轮两端用轻绳挂着两个质量不相等的物体,在两物体运动过程中,机械能守恒,但内力做功了,内力对做负功,而对绳子的拉力对绳子做正功,同理与也是一个做正功一个做负功,且绝对值相同,所以内力做功为零。
所以运动过程中机械能守恒。那么内力做功一定为零吗?
图4
如图5所示,A木块以初速度V滑上静止在光滑水平面上的B木块,最后A、B以共同速度运动,此过程中选A、B、地面为系统,则AB间的摩擦力是内力,由于A相对于地面滑动的距离大于B相对于地面滑动的距离,所以AB间相互摩擦力做功不为零,系统机械能不守恒。
可见,一般情况下内力是摩擦力时内力做功不为零。遇到此类型题用系统能量转化来判断是否守恒更容易,本题中系统机械能有一部分转化为内能,所以机械能不守恒。
图5
机械能是否守恒的判断是教学难点,也是重点,运用其守恒为解决力学问题开辟了新的途径。避开了运用牛顿运动定律的复杂性,通过练习一定量的习题,使学生对系统机械能守恒有更深入的认识,能准确判断系统机械能是否守恒,从而正确解题。
应用以上方法判断系统机械能是否守恒时,思路清晰,容易判断。
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