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中学物理:相互作用力下的机械能守恒

2016-08-09 17:37

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编辑:新东方小编

  机械能守恒的本质在于势能相关的力的作用,而非势能的力要不能做功。如支持力和运动方向垂直不做功,向心力也和运动方向垂直不做功。对单个物体来说,机械能是否守恒似乎是很简单的命题。

  当两个物体之间相互作用时,机械能发生变化,此时,机械能是否守恒该如何判断呢?

  我们从子弹射击木块入手:子弹以速度v射击静止木块,之后子弹嵌入木块中并和木块达到等速。细分运动过程,从子弹刚接触木块开始,子弹相对木块有速度v,木块速度为0,二者速度不一致,必然发生相对位移,此时开始有相互作用力作用,相互作用力使得子弹减速,而木块增速,直至子弹和木块达到等速后,作用力消失。

 

  最终,相互作用力对子弹做功;对木块做功;其相对位移d是导致正负功不相等的原因。故有结论,在相互作用力下的两物体有相对位移,则有机械能损失。同样,类似不做功的力,当相互作用力方向无相对位移或相互作用力与相对位移方向垂直,正负功相等,即整体无机械能损失。

  如题:一辆小车静止在光滑的水平面上,小车立柱上固定一条长为L、系有小球的水平细绳,小球由静止释放,如图所示,不计一切摩擦,下列说法正确的是()

  A.小球的机械能守恒

  B.小球的机械能不守恒

  C.球、车系统的机械能守恒

  D.球、车系统的机械能不守恒

  此题即相互作用力和相对运动方向垂直,则整体机械能守恒。故选BC

  类似连接体的运动,可以先提问一下:相互作用力和相对运动方向是否垂直呢?如果垂直,则就可以直接使用整体的机械能守恒定律了。

  如图所示,将楔木块放在光滑水平面上靠墙边处并用手固定,然后在木块和墙面之间放入一个小球,球的下缘离地面高度为H,木块的倾角为,球和木块质量相等,一切接触面均光滑,放手让小球和木块同时由静止开始运动,求球着地时球和木块的速度。

  最终:两物体间作用后机械能是否守恒需要判断物体间是否有相对位移或相对位移和相互之间的作用力是否垂直。

  从这个角度再重新理解动量守恒中机械能的变化,是否更容易理解了呢?

  教师简介

  深圳新东方优能老师:李媛琰

  教育背景:山西大学理论物理学

  教授课程:初高中物理

  其他:基础知识扎实、逻辑思维严密,善于因材施教,跟踪学生思路,发现学生思维断点并加以补足。教学特点深入浅出,化繁为简,注重物理思维模式的建立,帮助孩子建立物理学习的信心,养成严谨的思维习惯。

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