机械能和能量守恒定律

初一物理了解机械能与能量守恒定律物理学是自然科学中的一门重要学科，主要研究物质的性质和运动规律。

在初中物理学习的过程中，学生们逐步了解了很多基本概念和定律，其中包括机械能与能量守恒定律。

本文将对初一学生对机械能与能量守恒定律的了解进行介绍。

一、机械能的概念要了解机械能与能量守恒定律，首先需要明确机械能的概念。

机械能是指物体在力的作用下进行运动时所具有的能量，包括动能和势能两个方面。

动能是物体由于运动而具有的能量，它与物体的质量和速度有关。

势能是物体由于位置关系而具有的能量，它与物体的质量和高度有关。

二、能量守恒定律的表述能量守恒定律是指在一个封闭系统中，能量的总量是不变的。

换句话说，能量可以互相转化，但总能量的大小保持不变。

在物理学中，能量守恒定律可以用以下公式来表示：能量的初始总量等于能量的最终总量。

三、机械能与能量守恒定律的应用机械能与能量守恒定律在物理学中有着广泛的应用。

下面将通过几个实例来说明它们的具体应用。

1. 弹簧势能的转化当我们将弹簧压缩或拉伸时，它储存了一定的势能。

当我们释放弹簧时，弹簧的势能会转化为弹性势能，并以动能的形式传递给其他物体或转化为其他形式的能量。

2. 自行车的运动骑自行车时，我们向踏板施加力，使自行车具有一定的机械能。

这时，我们可以通过能量守恒定律来解释自行车的运动。

当我们踩踏板时，我们的肌肉通过化学反应转化为机械能，然后转化为自行车的动能。

3. 摆动物体的运动当我们把一个摆放在高处的物体释放，它将沿着弧线运动，其中既有动能也有势能。

当物体到达最低点时，动能最大，势能最小。

而当物体到达最高点时，动能最小，势能最大。

这个过程中，机械能的总量始终保持不变，符合能量守恒定律。

四、结语通过初一物理的学习，我们对机械能与能量守恒定律有了初步的了解。

机械能包括动能和势能，能量守恒定律表述了能量在封闭系统中的转化和守恒规律。

机械能与能量守恒定律在生活中有着广泛的应用，帮助我们理解物体的运动与能量的转化。

机械能与动能能量守恒定律在物理学中，能量守恒是一个基本原理。

根据能量守恒定律，能量在系统中的总量保持不变，只能从一种形式转化为另一种形式。

机械能和动能是能量的两种基本形式，它们遵循着机械能与动能能量守恒定律。

一、机械能的定义与计算机械能是由物体的位置和运动状态所决定的能量。

在物体的运动过程中，机械能可以以势能和动能的形式存在。

1. 势能：物体由于其位置而具有的能量。

常见的势能形式包括重力势能、弹性势能等。

重力势能可以通过公式E_p=mgh计算，其中m为物体的质量，g为重力加速度，h为物体的高度。

2. 动能：物体由于其运动而具有的能量。

动能可以通过公式E_k=1/2mv^2计算，其中m为物体的质量，v为物体的速度。

二、机械能与动能能量守恒定律的表述与推导根据机械能与动能能量守恒定律，一个系统在没有外力做工或无能量转化的情况下，系统的总机械能保持不变。

具体来说，假设系统由物体1和物体2组成，其中物体1在位置1具有机械能E_1，并且动能为K_1，势能为U_1；物体2在位置2具有机械能E_2，并且动能为K_2，势能为U_2。

如果考虑到外力对物体的做功，那么能量守恒定律可以表示为：E_1 + W = E_2其中，W表示外力对物体所做的功。

根据能量的定义，系统的总能量可以用机械能的形式表示：E = K + U将上述公式带入能量守恒定律中，可以得到：K_1 + U_1 + W = K_2 + U_2如果系统中没有外力做功，那么W为零，可以简化上述公式为：K_1 + U_1 = K_2 + U_2这就是机械能与动能能量守恒定律的数学表达式。

三、机械能与动能能量守恒实例为了更好地理解机械能与动能能量守恒定律，考虑以下实例：例1：自由下落的物体假设一个质量为m的物体从高度为h的位置开始自由下落，其初始速度为0。

在下落过程中，物体只受到重力做功，可以忽略其他外力。

物体下落过程中，势能不断减小，动能不断增加。

根据能量守恒定律，系统的总机械能保持不变。

动能定理，机械能守恒定律，能量守恒定律，动量定理，动量守恒定理的内容，表达式，适用条件。

动能定理指的是物体受到力的加速，物体的动能就会增加，其表达
式为：
µv2 =W，其中µ为物体的质量，v为物体的速度，W为物体受力的势能。

只要施加力，物体的动能就会改变，当物体处于静止状态时，动
能为零。

机械能守恒定律认为物体的机械能是不变的，总的机械能等于其动能
与势能的总和，表达式为：K0+U0=K+U，其中K0是物体的初始动能，U0为物体初始势能，K是物体的最终动能，U为物体的最终势能，表
示物体的动能和势能之和均不变、守恒。

能量守恒定律认为，物质运动时，能量不会被创建或消失，也就是说
能量是守恒的，它们只能以同样的形式互相转变，表达式为：Ε=Ε0，
其中Ε表示物体最终的能量，Ε0代表物体的初始能量，Ε等于Ε0，表
示能量守恒。

动量定理指的是物体受到力时，其动量就会改变，表达式为：p = mv，其中p为物体的冲量，m为物体的质量，v是物体的速度，物体的冲量
与其质量和速度成正比。

动量守恒定律认为物体的总冲量是守恒的，不会改变，表达式为：
∆p=0，虽然物体加力后，它的总冲量会改变，但是这个变化是可以由
其他物体抵消的，总的冲量是守恒的。

所有这些定律和定理都适用于物体受到力而加速或减速运动时，其运动规律是相同的，即动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律、动量定理和动量守恒定理的适用。

只要物体的势能发生变化，就可以使用这些定律和定理来描述物体的运动特性。

能量守恒定律与机械能守恒定律的区别能量守恒定律和机械能守恒定律是物理学中两个非常重要的概念，它们在许多领域都有广泛的应用。

虽然这两个概念都涉及到能量的守恒，但它们之间存在着一些明显的区别。

本文将详细介绍这两个概念的含义、适用范围以及区别。

一、能量守恒定律能量守恒定律是物理学中最基本的定律之一，它指出在任何一个封闭系统中，能量的总量是不变的。

这意味着在一个系统中，能量可以从一种形式转换为另一种形式，但总能量的数量不会发生变化。

例如，当一个物体从高处落下时，它的重力势能会逐渐转化为动能，但总能量的数量不会改变。

能量守恒定律适用于任何封闭系统，包括物理学中的所有系统。

这个定律在热力学、电磁学、量子力学等领域都有广泛的应用。

在实践中，能量守恒定律可以用来解释许多自然现象，例如热传导、动力学、化学反应等。

二、机械能守恒定律机械能守恒定律是能量守恒定律的一种特殊形式。

它指出，在一个封闭的力学系统中，机械能的总量是不变的。

机械能指的是物体的动能和势能的总和，这意味着在一个系统中，动能和势能可以相互转换，但它们的总和不会发生变化。

机械能守恒定律只适用于力学系统，即只适用于不受外力作用的物体或系统。

例如，当一个物体在没有外力作用下沿着斜面滑动时，它的重力势能会逐渐转化为动能，但总机械能的数量不会改变。

三、能量守恒定律与机械能守恒定律的区别虽然能量守恒定律和机械能守恒定律都涉及到能量的守恒，但它们之间存在着一些明显的区别。

首先，能量守恒定律适用于任何封闭系统，包括物理学中的所有系统，而机械能守恒定律只适用于力学系统，即只适用于不受外力作用的物体或系统。

其次，能量守恒定律涵盖了能量的所有形式，包括动能、势能、热能、电能、化学能等等，而机械能守恒定律只涉及到动能和势能。

最后，能量守恒定律是一个更基本、更普遍的定律，它可以被看作是机械能守恒定律的一个特例。

在实践中，能量守恒定律可以用来解释许多自然现象，而机械能守恒定律只适用于一部分力学系统。

能量守恒定律与机械能转换能量是物质存在的一种形式，它贯穿了整个宇宙。

能量可以以不同的形式存在，如热能、化学能、动能和势能等。

能量守恒定律是物理学中的基本定律之一，它指出在一个孤立系统中，能量的总量是不变的，即能量不能被创造或摧毁，只能从一种形式转换为另一种形式。

机械能转换是能量守恒定律的一个重要应用。

机械能是指物体的动能和势能之和。

动能是物体由于运动而具有的能量，当一个物体具有速度时，它拥有动能。

动能的大小与物体的质量和速度的平方成正比。

例如，一个运动着的汽车比一个静止的汽车具有更大的动能。

而势能是物体由于位置而具有的能量。

常见的势能有重力势能和弹性势能。

重力势能是指物体由于重力而具有的能量，它与物体的质量、高度以及地球表面附近的重力加速度有关。

当物体抬高时，它的重力势能增加；当物体下降时，它的重力势能减少。

弹性势能是指物体由于弹性变形而具有的能量，例如一个被压缩或拉伸的弹簧。

在机械能转换中，动能和势能可以相互转换。

当物体从高处下落时，它的重力势能减少，而动能增加。

相反，当物体被抬高时，它的重力势能增加，动能减少。

这种能量的转换遵循能量守恒定律，总能量保持不变。

例如，考虑一个小球从一定高度自由下落的情况。

当小球开始下落时，它具有重力势能，但没有动能。

随着下落过程中，小球的高度降低，重力势能减少，而相应地动能增加。

当小球下落到最低点时，它丧失了全部的重力势能并转化为最大的动能。

在下落过程中，摩擦力会使得小球的动能逐渐减小，最终转化为热能散失到周围环境中。

机械能转换在日常生活中随处可见。

例如，电梯的升降过程就是机械能转换的一个例子。

当电梯上升时，电梯具有势能的增加和动能的减小。

当电梯下降时，势能减小，而动能增加。

这种能量的转换使电梯能够运送人和物品。

此外，摆钟的运行也涉及到机械能转换。

当摆钟开始摆动时，重力势能逐渐转换为动能，使得摆球摆动来回。

而摆动过程中，摆球的速度不断变化，动能转换为势能，当摆球到达最高点时，动能为零，重力势能最大。

高中物理复习：机械能守恒定律和能量守恒定律【知识点的认识】1．机械能：势能和动能统称为机械能，即E＝E k+E p，其中势能包括重力势能和弹性势能．2．机械能守恒定律（1）内容：在只有重力（或弹簧弹力）做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变．（2）表达式：观点表达式守恒观点 E1＝E2，E k1+E p1＝E k2+E p2（要选零势能参考平面）转化观点△E K＝﹣△E P（不用选零势能参考平面）转移观点△E A＝﹣△E B（不用选零势能参考平面）【命题方向】题型一：机械能是否守恒的判断例1：关于机械能是否守恒的叙述中正确的是（）A．只要重力对物体做了功，物体的机械能一定守恒B．做匀速直线运动的物体，机械能一定守恒C．外力对物体做的功为零时，物体的机械能一定守恒D．只有重力对物体做功时，物体的机械能一定守恒分析：机械能守恒的条件：只有重力或弹力做功的物体系统，其他力不做功，理解如下：①只受重力作用，例如各种抛体运动．②受到其它外力，但是这些力是不做功的．例如：绳子的一端固定在天花板上，另一端系一个小球，让它从某一高度静止释放，下摆过程中受到绳子的拉力，但是拉力的方向始终与速度方向垂直，拉力不做功，只有重力做功，小球的机械能是守恒的．③受到其它外力，且都在做功，但是它们的代数和为0，此时只有重力做功，机械能也是守恒的．解：A、机械能守恒条件是只有重力做功，故A错误；B、匀速运动，动能不变，但重力势能可能变化，故B错误；C、外力对物体做的功为零时，不一定只有重力做功，当其它力与重力做的功的和为0时，机械能不守恒，故C错误；D、机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功，故D正确．故选：D．点评：本题关键是如何判断机械能守恒，可以看能量的转化情况，也可以看是否只有重力做功．题型二：机械能守恒定律的应用例2：如图，竖直放置的斜面下端与光滑的圆弧轨道BCD的B端相切，圆弧半径为R，∠COB ＝θ，斜面倾角也为θ，现有一质量为m的小物体从斜面上的A点无初速滑下，且恰能通过光滑圆形轨道的最高点D．已知小物体与斜面间的动摩擦因数为μ，求：（1）AB长度l应该多大．（2）小物体第一次通过C点时对轨道的压力多大．分析：（1）根据牛顿第二定律列出重力提供向心力的表达式，再由动能定理结合几何关系即可求解；（2）由机械能守恒定律与牛顿第二定律联合即可求解．解：（1）因恰能过最高点D，则有又因f＝μN＝μmgcosθ，物体从A运动到D全程，由动能定理可得：mg（lsinθ﹣R﹣Rcosθ）﹣fl＝联立求得：（2）物体从C运动到D的过程，设C点速度为v c，由机械能守恒定律：物体在C点时：联合求得：N＝6mg答：（1）AB长度得：．（2）小物体第一次通过C点时对轨道的压力6mg．点评：本题是动能定理与牛顿运动定律的综合应用，关键是分析物体的运动过程，抓住滑动摩擦力做功与路程有关这一特点．题型三：多物体组成的系统机械能守恒问题例3：如图所示，A、B两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连，A放在固定的光滑斜面上，B、C两小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，C球放在水平地面上．现用手控制住A，并使细线刚刚拉直但无拉力作用，并保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行．已知A的质量为4m，B、C的质量均为m，重力加速度为g，细线与滑轮之间的摩擦不计，开始时整个系统处于静止状态．释放A后，A沿斜面下滑至速度最大时C恰好离开地面．下列说法正确的是（）A．斜面倾角α＝30°B．A获得最大速度为2gC．C刚离开地面时，B的加速度最大D．从释放A到C刚离开地面的过程中，A、B两小球组成的系统机械能守恒分析：C球刚离开地面时，弹簧的弹力等于C的重力，根据牛顿第二定律知B的加速度为零，B、C加速度相同，分别对B、A受力分析，列出平衡方程，求出斜面的倾角．A、B、C组成的系统机械能守恒，初始位置弹簧处于压缩状态，当B具有最大速度时，弹簧处于伸长状态，根据受力知，压缩量与伸长量相等．在整个过程中弹性势能变化为零，根据系统机械能守恒求出B的最大速度，A的最大速度与B相等；解：A、C刚离开地面时，对C有：kx2＝mg此时B有最大速度，即a B＝a C＝0则对B有：T﹣kx2﹣mg＝0对A有：4mgsinα﹣T＝0以上方程联立可解得：sinα＝，α＝30°，故A正确；B、初始系统静止，且线上无拉力，对B有：kx1＝mg由上问知x1＝x2＝，则从释放至C刚离开地面过程中，弹性势能变化量为零；此过程中A、B、C组成的系统机械能守恒，即：4mg（x1+x2）sinα＝mg（x1+x2）+（4m+m）v Bm2以上方程联立可解得：v Bm＝2g所以A获得最大速度为2g，故B正确；C、对B球进行受力分析可知，C刚离开地面时，B的速度最大，加速度为零．故C错误；D、从释放A到C刚离开地面的过程中，A、B、C及弹簧组成的系统机械能守恒，故D错误．故选：AB．点评：本题关键是对三个小球进行受力分析，确定出它们的运动状态，再结合平衡条件和系统的机械能守恒进行分析．【解题方法点拨】1．判断机械能是否守恒的方法（1）利用机械能的定义判断：分析动能与势能的和是否变化．如：匀速下落的物体动能不变，重力势能减少，物体的机械能必减少．（2）用做功判断：若物体或系统只有重力（或弹簧的弹力）做功，或有其他力做功，但其他力做功的代数和为零，机械能守恒．（3）用能量转化来判断：若系统中只有动能和势能的相互转化，而无机械能与其他形式的能的转化，则系统的机械能守恒．（4）对一些绳子突然绷紧、物体间非弹性碰撞等问题机械能一般不守恒，除非题中有特别说明或暗示．2．应用机械能守恒定律解题的基本思路（1）选取研究对象﹣﹣物体或系统．（2）根据研究对象所经历的物理过程，进行受力、做功分析，判断机械能是否守恒．（3）恰当地选取参考平面，确定研究对象在过程的初、末态时的机械能．（4）选取方便的机械能守恒定律的方程形式（E k1+E p1＝E k2+E p2、△E k＝﹣△E p或△E A＝﹣△E B）进行求解．注：机械能守恒定律的应用往往与曲线运动综合起来，其联系点主要在初末状态的速度与圆周运动的动力学问题有关、与平抛运动的初速度有关．3．对于系统机械能守恒问题，应抓住以下几个关键：（1）分析清楚运动过程中各物体的能量变化；（2）哪几个物体构成的系统机械能守恒；（3）各物体的速度之间的联系．13．能量守恒定律【知识点的认识】能量守恒定律1．内容：能量即不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变，叫能量守恒定律．2．公式：E＝恒量；△E增＝△E减；E初＝E末；3．说明：①能量形式是多种的；②各种形式的能都可以相互转化．4．第一类永动机不可制成①定义：不消耗能量的机器，叫第一类永动机．②原因：违背了能量守恒定律．。

第四讲功能原理 机械能守恒定律 能量守恒定律k k k i i i i ii e E E E v m v m W W ∆=-=-=+∑122122)2121(系统的外力和内力作功的总和等于系统动能的增量。

回顾前面学过的知识点：1. 质点系动能定理P1p 2p )(E E E W ∆-=--=2. 保守力作功等于势能的减少3. 成对力的功只与作用力和相对位移有关:r d F dW '⋅= 22/16※ 质点系功能原理1、系统的机械能: 动能与势能的总和称为机械能3、由势能的定义，保守内力的功总等于系统势能的减少pin c E W ∆-= 2、内力的功可分为： 保守内力的功和非保守内力功pk E E E +=（保守内力的功由势能代替）第四讲 功能原理 机械能守恒定律 能量守恒定律 in ncin c in in W W W W i i+==∑非保守内力的功将导致机械能与其他形式的能量转换。

inncex p k W W E E E +=∆+∆=∆k in ncp ex in nc in c ex in ex E W E W W W W W W ∆=+∆-=++=+ 4、系统的功能原理 （由质点系动能定理）在选定的质点系内，在任一过程中，质点系总机械能的增量等于所有外力的功与非保守内力的功的代数和。

4/16※ 机械能守恒定律问题1：有非保守内力作功，系统的机械能不守恒 ？例如：摩擦力作功，机械能转变成热能。

0=+in nc ex W W 0=∆+∆=∆p k E E E 常量=+p k E E 由功能原理:则：或:如果： 如果系统内只有保守内力作功，其他内力和一切外力都不作功，或元功之和恒为零，则系统内各物体的动能和势能可以相互转换，但总机械能保持不变。

问题2：有摩擦力作功：机械能守恒？in nc ex p k W W E E E +=∆+∆=∆力 f 作正功，f ' 作负功，总和为零，机械能守恒。