判斷系統(tǒng)機械能守恒及方法

1、判斷系統(tǒng)機械能守恒的方法摘要：從系統(tǒng)的受力情況、系統(tǒng)受力的做功情況，對系統(tǒng)機械能守恒條件進行了總 結，介紹了判斷系統(tǒng)機械能守恒的方法，應用判斷守恒方法解析具體的例題；對系統(tǒng)所 受內力的做功情況進行了分析。關鍵詞：系統(tǒng) 機械能守恒 內力在高中物理教材中機械能守恒定律的內容是“在只有重力、彈力做功的情形下，物 體的動能和勢能發(fā)生相互轉化，但機械能的總量保持不變?！贝吮硎霾粔蛉妫菀渍` 導學生認為如果有除了重力、彈力的其他力做功的話，則機械能不守恒。在教學過程中 應加以擴展，通過設計的專題使學生對機械能守恒定律有更深入的認識。物理學中把勢能和動能統(tǒng)稱機械能，勢能存在于具有相互作用的物體之間，也就是

2、 說勢能應該是相互作用的兩個物體共同所有，比如重力勢能是物體和地球共有，彈性勢 能是彈簧和使之發(fā)生形變的物體共有。在討論勢能時必須是多個物體組成的系統(tǒng)，所以 在討論機械能時也應該選一個系統(tǒng)作為研究對象W。如在討論重力勢能時就要選物體和地球為系統(tǒng)，在討論彈性勢能時就要選發(fā)生彈性形變的物體和使之發(fā)生形變的物體為系 統(tǒng)。對一個系統(tǒng)的受力情況，可以根據(jù)施力物體和受力物體是否在所選的系統(tǒng)內，把系 統(tǒng)受的力分為外力和內力。施力物體在所選系統(tǒng)外，而受力物體在系統(tǒng)內，相對系統(tǒng)來 說此力就可叫外力，如果施力物體和受力物體都在所選系統(tǒng)內，則此力叫內力。在討論 重力勢能和彈性勢能的時候，重力和彈力就是系統(tǒng)所受的內力

3、。在判斷系統(tǒng)機械能是否 守恒時可以通過系統(tǒng)內能量的轉化來判斷，也可以分析內力、外力的做功情況來判斷系 統(tǒng)的機械能是否守恒?，F(xiàn)把分析內力、外力的做功情況來判斷系統(tǒng)的機械能是否守恒的 方法介紹如下：一、系統(tǒng)機械能守恒條件r系統(tǒng)不受外力作用外力系統(tǒng)受外力作用，但誕力不做功或儆功為零如果系統(tǒng)所受的外力滿足其中一條，則系統(tǒng)機械能有可能守恒，判斷機械能是否守 恒不光分析系統(tǒng)所受外力情況，還要看所受內力情況。如果系統(tǒng)所受外力滿足以上條件 之一，而系統(tǒng)所受內力又滿足以下其中一條，則系統(tǒng)機械能就守恒。f系統(tǒng)只受重力瞬力作用，不受其他力作用內力,L系統(tǒng)受其它力作照但這些力儆動為零用系統(tǒng)所受內力、外力的做功情況來判

4、斷系統(tǒng)的機械能守恒時，外力和內力要同時 滿足以上條件，機械能才守恒。二、應用舉例例1如圖1所示，在光滑水平地面上勻速運動的物體其機械能是否守恒？F f圖1解析：在此題中說物體的機械能是一種習慣說法，其實應該是物體和地球組成的系 統(tǒng)的機械能。選物體和地球為研究系統(tǒng)，對其進行受力分析：外力：不受外力作用；內力：重力G,支持力%；支持力不做功，由機械能守恒條件可判斷系統(tǒng)機械能守恒。例2如圖2所示，在粗糙水平地面一物體在水平 F作用下做勻速直線運動的物體 其機械能是否守恒?解析：選物體和地球為研究系統(tǒng)，對其起進行受力分析:外力：受摩擦力 /、拉力F作用；內力：重力G、支持力/；由機械能守恒條件可判斷系

5、統(tǒng)機械能不守恒。例3如圖3所示，物體在斜面上受到平行斜面向下的拉力 F作用，沿斜面向下運 動。已知拉力F的大小恰好等于物體所受的摩擦力， 則物體在運動過程中機械能是否守 恒？解析：如果選斜面、物體、地面三者來組成研究系統(tǒng)則：內力：摩擦力 j、支持力 N、重力G;外力：沿斜面向下的拉力 F ;由機械能守恒條件可判斷系統(tǒng)機械能不守恒。如果選物體、地面來組成系統(tǒng)則：內力：重力G、支持力N;外力：拉力F、摩擦力J （它倆做功大之和為零）；由機械能守恒條件可判斷系統(tǒng)機械能守恒。可見系統(tǒng)機械能守恒與否與所選那些物 體為研究系統(tǒng)有關加。、對內力做功的理解內力都存在所選取系統(tǒng)之內，由力的相互性可知，必是成對出

6、現(xiàn)的。如圖 4所示，光滑滑輪兩端用輕繩掛著兩個質量不相等的物體，在兩物體運動過程中，機械能守恒，做負功，而用1對繩子的拉力 彳對繩子做正功，同理 丁；與Z也是一個做正功一個做負功，且絕對值相同，所以內力做功為零 W。所以運動過程中機械能守恒。那么內力做功一定為零嗎？圖4如圖5所示，A木塊以初速度 V滑上靜止在光滑水平面上的B木塊，最后A、B以共同速度運動，此過程中選 A、日 地面為系統(tǒng)，則 AB間的摩擦力是內力，由于 A相對于 地面滑動的距離大于 B相對于地面滑動的距離，所以AB間相互摩擦力做功不為零，系統(tǒng)機械能不守恒?？梢姡话闱闆r下內力是摩擦力時內力做功不為零。遇到此類型題用 系統(tǒng)能量轉化來判斷是否守恒更容易，本題中系統(tǒng)機械能有一部分轉化為內能，所以機 械能不守恒。AB圖5機械能是否守恒的判斷是教學難點，也是重點，運用其守恒為解決力學問題開辟了 新的途徑。避開了運用牛頓運動定律的復雜性，通過練習一定量的習題，使學生對系統(tǒng) 機械能守恒有更深入的認識，能準確判斷系統(tǒng)機械能是否守恒，從而正確解題。應用以 上方法判斷系統(tǒng)機械能是否守恒時，思路清晰，容易判斷。20