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机械能守恒定律的定义整理

2023-08-12 15:02:58 高考在线

机械能守恒定律的定义

在只有重力或弹力做功的物体系统内(或者不受其他外力的作用下)，物体系统的动能和势能(包括重力势能和弹性势能)发生相互转化，但机械能的总能量保持不变。这个规律叫做机械能守恒定律。

机械能守恒定律

机械能守恒定律(law of conservation of mechanical energy)是动力学中的基本定律，即任何物体系统如无外力做功，系统内又只有保守力(见势能)做功时，则系统的机械能(动能与势能之和)保持不变。外力做功为零，表明没有从外界输入机械功;只有保守力做功，即只有动能和势能的转化，而无机械能转化为其他能，符合这两条件的机械能守恒对一切惯性参考系都成立。

这个定律的简化说法为：质点(或质点系)在势场中运动时，其动能和势能的和保持不变;或称物体在重力场中运动时动能和势能之和不变。这一说法隐含可以忽略不计产生势力场的物体(如地球)的动能的变化。这只能在一些特殊的惯性参考系如地球参考系中才成立。如图所示，若不考虑一切阻力与能量损失，滚摆只受重力作用，在此理想情况下，重力势能与动能相互转化，而机械能不变，滚摆将不断上下运动。

初中物理中的功与机械能

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功

1、做功的含义：如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段距离，这个力的作用就显示出成效，力学里就说这个力做了功。

力学里所说的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在这个力的方向上移动的距离。不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。

2、功的计算：作用在物体上力越大，使物体移动的距离越大，这个力的成效越显著，说明力所做的功越多。

物理学中把力与在力的方向上移动的距离的乘积叫做功：功=力×力的方向上移动的距离用公式表示：W=FS，

符号的意义及单位：

W——功——焦耳(J)

F——力——牛顿(N)

S——距离——米(m)

功的单位：焦耳(J)，1J=1N·m。

注意：①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力;②公式中S一定是在力F的方向上通过的距离，必须与F对应。③功的单位“焦”(牛·米=焦)，不要和力和力臂的乘积(牛·米，不能写成“焦”)单位搞混。

3、功的原理：使用机械时，人们所做的功，都不会少于不用机械时所做的功，也就是使用任何机械都不省功。

说明：

①功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。

②功的原理告诉我们，使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。

③使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、或者可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。

④我们做题遇到的多是理想机械(忽略摩擦和机械本身的重力)理想机械：使用机械时人们所做的功(FS)=不用机械时对重物所做的功(Gh)。

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功率

1、定义：功与做功所用时间之比。

2、物理意义：表示做功快慢的物理量。

3、定义公式：P=W/t

使用该公式解题时，功W的单位：焦(J)，时间t的单位：秒(s)，功率P的单位：瓦(W)。

4、单位：主单位：W ，常用单位 kW，它们间的换算关系是：1kW=10^3W

5、推导公式：P =Fυ;公式中P表示功率，F表示作用在物体上的力，υ表示物体在力F的方向上运动的速度。使用该公式解题时，功率P的单位：瓦(W)，力F的单位：牛(N)，速度υ的单位：米/秒(m/s)。

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动能和势能

1、能量：物体能够对外做功，表示这个物体具有能量，简称能。

理解：

①能量表示物体做功本领大小的物理量;能量可以用能够做功的多少来衡量。

②一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”，也不是“正在做功”或“已经做功”如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功。也不一定要做功。

2、动能

①定义：物体由于运动而具有的能，叫做动能。

②决定动能大小的因素：

动能的大小与质量和速度有关。质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大;运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。

3、重力势能

①物体由于高度所决定的能，叫做重力势能。

②决定重力势能大小的因素: 重力势能的大小与物体的质量和物体被举起的高度有关。

高度相同的物体，物体的质量越大，重力势能越大;质量相同的物体，物体的高度越高，重力势能越大。

4、弹性势能

物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。物体的弹性形变越大，它的弹性势能就越大。

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机械能及其转化

1：机械能：动能和势能的统称。(机械能=动能+势能)单位是：J

动能和势能之间可以互相转化的。方式有：动能和重力势能之间可相互转化;动能和弹性势能之间可相互转化。

2：机械能守恒：只有动能和势能的相互转化，机械能的总和保持不变。人造地球卫星绕地球转动，机械能守恒;近地点动能最大，重力势能最小;远地点重力势能最大，动能最小。近地点向远地点运动，动能转化为重力势能。

中考、统考必考点：机械能及其转化

动能

一个物体是否有动能，就要看它是否运动，动能是否变化，就要看它的速度是否变化。

如下图，猎豹与蹬羚的动能都在变化。

重力势能

一个物体是否有重力势能，就要看它是否被举高，重力势能是否变化，就要看它的高度是否变化。

例如：在平直公路上行驶的汽车，无论它的质量大小，它的重力势能不变;火箭发射时，它的高度在变重力势能也在变。

弹性势能

一个物体是否有弹性势能，就要看它是否发生弹性形变，弹性势能是否变化，就要看它的弹性形变有没有变化。

例如：跳蹦床，床面不断形变，弹性势能也不断发生变化。