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高一物理学习方法:机械能守恒定律的使用



  高考物理试题中常见对机械能问题的考察,一般来说题目会设计机械能守恒与不守恒两种情况。对于机械能不守恒类问题,我们一般运用动能定理、能量守恒定律、功能关系等分析求解;对于机械能守恒类问题一般运用机械能守恒定律来求解,使用该定律要首先判断是否满足其使用的前提条件。

  机械能守恒定律的概念及守恒条件

  机械能包括动能、重力势能、弹性势能。重力势能是物体与地球共有的,机械能是运动物体、弹簧(或发生弹性形变的其它物体)和地球组成的系统共有的。

  重力做功与路径无关,重力的功等于重力势能的减少量。

  对于涉及机械能的物理问题,应首先选择有相互作用的物体系统的运动过程为研究对象,然后分析在运动过程中系统内各物体间的相互作用力。

  运用机械能守恒定律列式时,若按机械能总量相等列式,需要选取重力势能、弹性势能参考位置;若按减少量等于增量列式,不需要选取势能的参考位置。

  在研究的过程中,系统内的相互作用力中,如果只有重力、弹簧弹力做功,是机械能守恒的条件。

  因此,使用机械能守恒定律的前提条件是:若系统内只有重力、弹力作用,或虽有非重力、非弹力作用,但这些力不做功,则系统的机械能守恒,否则机械能不守恒。

  机械能不守恒应选择动能定理或功能关系

  对于涉及机械能的物理过程,若系统内物体间有非重力、非弹力做功,比如摩擦力、电场力、安培力等力做功,或系统外物体的力对系统内物体做功,则系统的机械能不守恒。

  对此问题,一般运用动能定理或功能关系分析求解。当大家通过认真审题发现该物理wuli.in题中系统内是否有非重力、非弹力作用或他们是否做功,不能明确判定时也可运用动能定理分析求解。

  多过程问题中,若不涉及中间状态量的分析求解,可将整个运动过程视为整体运用动能定理。合力的功等于研究对象动能的增量;还需注意的一点是:克服某力做的功与某力的功等值反号。

  结合牛顿动力学求解

  对于涉及力与运动的问题,若机械能守恒,且不涉及时间、加速度、力,可直接运用机械能守恒定律分析求解,若涉及时间、加速度、力,笔者建议借助牛顿第二定律、匀变速直线运动规律等方程来求解。

  对于系统的运动过程,可运用机械能守恒定律或动能定理;对于某个状态,可运用共点力平衡条件或牛顿第二定律。


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