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机械能守恒的条件有哪些?如何判断机械能是否守恒方法

高考知识 2024-01-17 15:21:54

很多小伙伴在学习物理的过程中,都接触过机械能这个知识点,在很多考试中我们也都能看到它的存在。很多小伙伴对于机械能守恒的条件以及如何判断机械能是否守恒都很感兴趣,小编对有关资料也做了一个简单的整理,希望能给有需要的小伙伴一些参考。

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机械能守恒的条件有哪些?

1、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;

2、当系统不受外力或所受外力做功之和为零,这个系统的总动量保持不变,叫动量守恒定律;

3、当只有动能和势能(包括重力势能和弹性势能)相互转换时,机械能才守恒。

如何判断机械能是否守恒方法?

一般有三种方法来判断机械能是否守恒,分别是做功法、转化法、定义法。具体如下:

1、做功法

若物体或系统只有重力或系统内弹力做功,或有其他力做功,但其他力做功的代数和为零,则机械能守恒。

2、转化法

若物体或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能的转化,则机械能守恒。

3、定义法

利用机械能的定义直接判断,分析物体或系统的动能和势能的和是否变化,若不变,则机械能守恒。

机械能守恒经典例题解析

1、 一个小孩从公园光滑的滑梯的顶端滑到底端,对于机械能的变化情况,下列说法正确的是( )

A.重力势能减小,动能不变,机械能减小;

B.重力势能减小,动能增加,机械能减小;

C.重力势能减小,动能增加,机械能增加;

D.重力势能减小,动能增加,机械能不变。

解析:小孩是从“光滑”的滑梯的顶端滑到底端,说明不计摩擦,则机械能不变,又因为物体由“顶端”到“底端”,它的重力势能减小了,所以动能就增大了。故可判断正确答案为D。

2、在动能和势能的相互转化的过程中,若考虑摩擦,则机械能减小滚摆运动过程中,每次上升的高度逐渐降低,对此以下说法错误的是:( )

A. 滚摆运动到最高处时,动能为零;

B. 滚摆下落过程中重力势能转变成动能;

C. 滚摆运动过程中克服阻力做功,机械能不断的减小;

D. 滚摆运动过程中重力势能不变。

解析:滚摆运动过程中,在最高点时,速度等于零,此时,滚摆的重力势能最大,动能最小;滚摆在上升的过程中,动能转化为重力势能;在下降过程中,由于滚摆要不断的克服摩擦阻力做功,所以滚摆的机械能减小,因此,A、B、C都是正确的,故本题答案为D。

3、直升飞机在空中匀速下降的过程中,以下说法正确的是:( )

A. 直升飞机的动能不变,机械能也不变;

B. 直升飞机的重力势能减小,机械能也减小;

C. 直升飞机的动能转化为重力势能;

D. 直升飞机的重力势能转化为动能。

解析:这道题涉及到决定动能、势能的因素和机械能是动能和势能的总和以及能量转化的知识。因为同一架飞机来说质量不变,匀速运动的飞机速度没有变,所以动能没有变,随着飞机的下降,高度减小,重力势能减小,由于“机械能=动能+势能”,则机械能减小。故正确答案为B。

外力对物体做功,也由“机械能=动能+势能”来判断:若质量和速度不变,高度增加,动能不变,重力势能增大,机械能增大。

4、起重机竖直方向匀速吊起某一重物G,在这一过程中,物体的:( )

A. 动能增加,重力势能减小,机械能不变;

B. 动能不变,重力势能增加,机械能增加;

C. 动能减小,重力势能增加,机械能不变;

D. 动能减小,重力势能不变,机械能减小。

解析:本题主要考查影响动能和势能大小的因素,由于起重机吊物体是沿竖直方向匀速上升,质量和速度不变,动能不变;但由于起重机吊起物体,使物体逐渐升高,起重机克服了物体的重力做功,它的重力势能会越来越大,由于机械能等于不变的动能和增大的重力势能之和,故正确答案为B。

在动能和势能的相互转化的过程中,如果题目中有“光滑”、“自由”、“不计阻力”等词语,说明不计摩擦,则机械能不变

注:以上资料仅供参考,如有变动,以官方最新消息为准。

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