机械能守恒定律的前提条件是什么?

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王尚互动:机械能守恒定律的前提条件是什么?机械能守恒在什么情况下守恒?机械能守恒需要满足的条件?

机械能并不是单独的一种能量,而是三种能量之和,及E机=Ek+E重+E弹;机械能守恒定律的前提条件是:只有重力或弹力做功。

具体解释就是:在研究的时间段内,1只有重力这个力做功;2只有弹力做功;3只有重力+弹力两个力做功。

满足这三个条件之一,则研究系统的机械能是守恒的。

有的选择题会说:机械能守恒的前提是必须只受重力或弹力的作用,这个说法是错误的。完全可以收到支持力的作用,或者摩擦力的作用,这些外力不做功即可。或者可以做功,做功的代数和为零。

典型的案例就是,汽车的牵引力等于摩擦力,在斜面上减速前进。

汽车受力情况是:重力、摩擦力、支持力、牵引力。牵引力和摩擦力做功大小相等,方向相反,抵消掉了;支持力不做功;这个过程,依然满足只有重力做功的前提条件。所以,在这种情况下汽车的机械能是守恒的。

同学们再思考一下验证牛顿第二定律的实验,即a-F的实验和a-M的实验,里面用重力分力来平衡摩擦力,其实这个实验过程,机械能是不守恒的过程,以前有过相关的考题。可见,物理考点的理解要彼此兼顾。

机械能守恒定律演示图

一般来说,我们使用机械能守恒定律的时候,研究的是一个系统(系统的定义见这里),而不是单独的一个物体。

单独的一个物体,分析能量时,我们优先考虑的是动能定理。

机械能守恒的一些推论

(1)除了重力、弹力做功外,还有摩擦力做功(不为零),那么摩擦力所做的功等于系统机械能的改变量。

(2)除了重力、弹力外,其他力所做的功,对应着机械能的改变量。具体表现为:这些力做功代数和为正,则机械能增加,反之则减小。

(3)机械能不守恒的问题,往往需要借助能量守恒定律或动能定理来分析。

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