初中物理回归课本-机械能守恒定律
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机械能守恒定律3种公式守恒条件是什么机械能守恒定律是动力学中的基本定律,也就是任何物体系统。
如果没有外力做功,只有保守力在系统中做功,则系统的机械能(动能和势能之和)保持不变。
机械能守恒定律的三种表达式从能量守恒的角度选择一个势能面为零的平面,系统终态的机械能等于初态的机械能。
Ek末+Ep末=Ek初+Ep初从能量转化的角度当系统的动能和势能相互转化时,如果系统势能的减少等于系统动能的增加,则系统机械能守恒。
△Ep减=△Ek增从能量转移的角度系统中有A、两个物体或更多物体,若A机械能的减少量等于机械能的增加量,系统机械能守恒。
△EA减=△EB增以上三种表达各有特点。
在不同的情况下,要选择恰当的表达方式,灵活运用,才能简单快速地解决问题。
机械能守恒定律表达式机械能守恒定律在系统中只有重力或弹力做功的物体系统中,物体的动能和势能可以相互转化,但机械能不变。
其数学表达式可以有以下两种形式:过程式:1.WG+WFn=△Ek2.E减=E增(Ek减=Ep增、Ep减=Ek增)状态式:1.Ek1+Ep1=Ek2+Ep2(某时刻,某位置)2.1/2mv12+mgh1=1/2mv22+mgh2[这种形式必须先确定重力势能的参考平面]机械能守恒定律守恒条件机械能守恒条件是系统中只有弹性或重力做的功。
(即忽略摩擦引起的能量损失,所以机械能守恒也是一个理想化的物理模型),而且是系统中的机械能守恒。
一般在做题的时候机械能是不守恒的,但是能量是可以守恒的,比如弥补损失的能量。
从功能关系式中的WF外=△E机可知:更广义的机械能守恒条件应是系统外的力所做的功为零。
当系统不受外力或外力做功之和为零时,系统的总动量不变,称为动量守恒定律。
机械能只有在动能和势能(包括重力势能和弹性势能)相互转化时才守恒。
机械能守恒定律的公式机械能守恒定律的公式是指物理学中的机械能守恒定律,也称作动量守恒定律。
该定律规定了在不发生外力干扰的情况下,动量总和保持不变。
这意味着任何一个物体的动量都不会因为时间而发生变化,及物体A撞击物体B 后,物体A和物体B的动量之和就不会变化,这就是机械能守恒定律。
机械能守恒定律的公式是P=mv,其中P表示动量,m 表示物体的质量,v表示物体的速度。
由于动量守恒定律规定动量总和保持不变,因此根据机械能守恒定律的公式,可以得出:物体A的动量 = 物体A的质量 x 物体A的速度物体B的动量 = 物体B的质量 x 物体B的速度物体A动量 + 物体B动量 = (物体A的质量 x 物体A的速度)+(物体B的质量 x 物体B的速度)由于动量守恒定律的公式是P=mv,因此上面的等式可以写成:(物体A的质量 x 物体A的速度)+(物体B的质量x 物体B的速度)=(物体A的质量+物体B的质量)x(物体A的速度+物体B的速度)即:m1v1+m2v2=(m1+m2)v该等式表达了物体A与物体B的动量守恒定律,从而证明了机械能守恒定律的公式,即P=mv。
在物理实验中,机械能守恒定律的公式也常常被应用到实际计算中。
例如在物体A撞击物体B后,两者相对速度发生变化,可以用机械能守恒定律的公式来计算,具体的计算方法是:1、首先确定好物体A和物体B的质量和速度。
2、然后将物体A和物体B的质量分别乘以其原始速度,得到物体A和物体B的动量。
3、最后,将物体A和物体B的动量相加,得到两个物体的总动量。
4、将总动量除以物体A和物体B的总质量,得到两个物体撞击后的新速度。
以上就是机械能守恒定律的公式,即P=mv,它可以用来证明在不发生外力干扰的情况下,动量总和保持不变。
机械守恒定律详解机械能守恒定律一、机械能守恒定律的内容1. 定义- 在只有重力或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。
- 这里的势能包括重力势能和弹性势能。
2. 表达式- 常见的表达式有:E_{k1}+E_{p1}=E_{k2}+E_{p2}。
- 其中E_{k1}、E_{p1}分别表示系统初状态的动能和势能,E_{k2}、E_{p2}分别表示系统末状态的动能和势能。
- 还可以表示为Δ E_{k}=-Δ E_{p},即动能的增加量等于势能的减少量(或者动能的减少量等于势能的增加量)。
二、机械能守恒定律的条件1. 从做功角度理解- 系统内只有重力或弹力做功。
- 例如,一个物体自由下落,只受重力作用,重力做功,机械能守恒;一个弹簧振子在光滑水平面上振动,只有弹簧弹力做功,机械能守恒。
- 如果除重力和弹力外还有其他力做功,机械能就不守恒。
物体在粗糙斜面上下滑,摩擦力做功,机械能不守恒。
2. 从能量转化角度理解- 系统内没有其他形式的能量与机械能之间的转化。
- 如在没有空气阻力的情况下,单摆摆动过程中,动能和重力势能相互转化,没有其他能量的参与,机械能守恒。
但如果有空气阻力,一部分机械能会转化为内能,机械能就不守恒了。
三、机械能守恒定律的应用1. 单个物体的机械能守恒问题- 步骤- 确定研究对象,一般是单个物体。
- 分析物体的受力情况,判断是否满足机械能守恒定律的条件。
- 选取合适的参考平面(零势能面),确定物体在初、末状态的动能和势能。
- 根据机械能守恒定律E_{k1}+E_{p1}=E_{k2}+E_{p2}列方程求解。
- 例1:- 一个质量为m的小球,从离地面高度为h处由静止开始自由下落,求小球落地时的速度大小。
- 解:- 研究对象为小球。
- 小球只受重力作用,满足机械能守恒定律的条件。
- 选取地面为零势能面,初状态:E_{k1} = 0,E_{p1}=mgh;末状态:E_{k2}=(1)/(2)mv^2,E_{p2} = 0。
初中物理机械能守恒定律讲解在初中物理的学习中,机械能守恒定律是一个重要的知识点。
它不仅能帮助我们理解许多物理现象,还为解决一些实际问题提供了有力的工具。
接下来,让我们一起深入探究这个神奇的定律。
首先,我们来明确一下什么是机械能。
机械能包括动能和势能两种形式。
动能,简单来说,就是物体由于运动而具有的能量。
比如奔跑的汽车、飞翔的鸟儿,它们都具有动能。
动能的大小与物体的质量和速度有关,质量越大、速度越快,动能就越大。
其计算公式为:动能= 1/2 ×质量 ×速度²。
势能又分为重力势能和弹性势能。
重力势能是物体由于被举高而具有的能量。
像放在高处的铅球、挂在树上的苹果,都具有重力势能。
重力势能的大小与物体的质量、高度有关,质量越大、高度越高,重力势能就越大。
其计算公式为:重力势能=质量 ×重力加速度 ×高度。
弹性势能则是物体由于发生弹性形变而具有的能量。
例如被压缩的弹簧、拉开的弓,都具有弹性势能。
弹性势能的大小与物体的弹性形变程度有关,形变程度越大,弹性势能越大。
那么,机械能守恒定律到底是什么呢?机械能守恒定律是指:在只有重力或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。
为了更好地理解这个定律,我们来看几个例子。
假设一个小球从高处自由下落。
在下落的过程中,小球的高度不断降低,重力势能逐渐减小;同时,小球的速度不断增大,动能逐渐增大。
但由于只有重力做功,整个过程中小球的机械能总量是不变的。
再比如,一个被压缩的弹簧将一个物块弹出。
在弹簧恢复原状的过程中,弹簧的弹性势能逐渐减小,物块的动能逐渐增大。
因为只有弹力做功,所以系统的机械能也是守恒的。
需要注意的是,机械能守恒是有条件的。
只有在“只有重力或弹力做功”的情况下,机械能才守恒。
如果有其他力做功(比如摩擦力),机械能就不守恒了。
那么,如何运用机械能守恒定律来解决问题呢?一般来说,我们可以按照以下步骤进行。
初中物理回归课本-机械能守恒定律
第二节功
例题、一个质量为m=150kg的雪橇,受到与水平方向成θ=37°角的斜向上方的拉力F=500N,在水平地面上移动的距离L=5m。
雪橇与地面间的滑动摩擦力F阻=100N。
求力对雪橇所做的功
习题:
1、如图所示物体在力F的作用下在水平面上发生了一段位移x,分别计算这三种情况下力F对物体做的功。
设在这三种情况下力和位移的大小都相同:F=10N,x=2m。
角θ的大小如图所示。
2、用起重机把重量为2.0×104N的物体匀速了提高了5m,钢绳的拉力做了多少功?重力做了多少功?物体克服重力做了多少功?这些力所做的总功是多少?
3、一位质量m=60kg的滑雪运动员从高h=10m的斜坡自由下滑。
如是运动员在下滑过程中受到的阻力F=50N,斜坡的
倾角θ=30°,运动员滑至坡底的过程中,所受的几个力所做的功各是多少?这些力所做的总功是多少?
4、一个重量为10N的物体,在15N的水平拉力的作用下,一次在光滑水平面上移动0.5m,另一次在粗糙水平面上移动相同的距离,粗糙面与物体间的动摩擦因数为0.2。
在这两种情况下,拉力所做的功各是多少?拉力所做的功是否相同?各个力对物体所做的总功是否相同?
第三节功率
例题、某型号汽车发动机的额定功率为60kW,在水平路面上行驶时受到的阻力是1800N,求发动机在额定功率下汽车匀速行驶的速度。
在同样的阻力下,如果行驶速度只有54km/h,发动机输出的实际功率是多少?
习题:
1、一台电动机工作时的功率是10kW,要用它匀速提升2.7×104kg的货物,提升的速度将是多大?
2、一台抽水机每秒能把30kg的水抽到10m高的水塔上,如果不计额外功的损失,这台抽水机输出的功率是多大?如果保持这一输出功率,半小时能做多少功?
3、有一个力F,它在不断增大。
某人以此为条件,应用P=Fν进行了如下推导。
根据P=Fν,F增大则P增大;又根据v=P/F,P增大则v增大;再根据F=P/v,v增大则F减小。
这个人推导的结果与已知条件相矛盾。
他错在哪里?
4、质量为m的汽车在平直公路上行驶,阻力F保持不变。
当它以速度v、加速度a加速前进时,发动机的实际功率正好等于额定功率,从此时开始,发动机始终在额定功率下工作。
⑴汽车的加速度和速度将如何变化?说出理由。
⑵如果公路足够长,汽车最后的速度是多大?
第四节重力势能
习题:
1、如图所示的几个斜面,它们的高度相同,倾角不同、让质量相同的物体沿斜面从顶端运动到底端。
度根据功的定义式计算沿不同斜面运动时重力做的功,以证明这个功民斜面的倾角无关。
2、如图所示,质量为m的足球在地面1的位置被踢出后落到地面3的位置,在空中达到的最高点2的高度为h。
⑴足球由位置1运动到位置2时,重力做了多少功?足球克服重力做了多少功?足球的重力势能增加了多少?
⑵足球由位置2运动到位置3时,重力做了多少功?足球的重力势能减少了多少?
3、质量m=0.5kg的小球,从桌面以上高h1=1.2m的A点下落到地面的B点,桌面高h2=0.8m。
⑴在表格的空白处按要求填入数据。