浅析机械能守恒定律

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1、浅析机械能守恒定律【摘要】机械能守恒定律是高中物理力学中的一条重要规律，是学习各种不同形式的能量转化规律的起点，也是运动学知识的进一步综合和扩展，是用能量观点分析解决问题的开始。高中物理教学中必须重视机械能守恒定律的理解和应用。　　【关键词】机械能守恒定律误区　　【】G632【】A【】1674－4810（2011）07－0170－02　　　　机械能守恒定律是能量的转化与守恒定律这一自然界普遍遵循的规律，在机械运动范围内的具体表现，有其独特的研究对象和适用条件，学生在运用时很容易出错。下面从几个方面来阐述并应用机械能守恒定律，供大家参考。　　一正确选取研究对象

2、　　机械能守恒定律的研究对象必须是一个系统。这是因为势能是系统的概念，只有系统才具有势能，中学阶段这个系统通常有三种组成形式：由物体和地球组成；由物体和弹簧组成；由物体、弹簧和地球组成。　　二判断机械能守恒的条件　　机械能守恒定律的适用条件：（1）对单个物体，只有重力或弹力做功。（2）对某一系统，物体间只有动能和重力势能及弹性势能相互转化，系统跟外界没有发生机械能的传递，机械能也没有转变成其他形式的能（如没有内能产生），则系统的机械能守恒。（3）定律既适用于一个物体（实为一个物体与地球组成的系统），又适用于几个物体组成的物体系，但前提必须满足机械能守恒的条件

3、。　　三注意机械能守恒定律条件的几大误区　　对其成立条件的认识和理解，是运用这一定律的前提，下面从学生容易出错的几个误区谈谈自己的观点，给学生提供一个学习的平台。　　［误区一］物体系的加速度等于g，则物体的机械能守恒。物体的加速度大于或小于g，则物体的机械能不守恒。　　错误的原因是认为物体在重力做功的情况下，机械能守恒，既然只受重力，那么物体的加速度当然是g。实际上物体的加速度等于、大于或小于g，它不是物体机械能守恒的条件，与物体机械能是否守恒无关，这种情况下物体机械能可能守恒也可能不守恒，是否守恒应根据实际情况而定，例如质量为m的物体在滑动摩擦因数为μ、倾

4、角为θ的斜面上滑下，物体在加速下滑的运动过程中受到3个力作用，即mg、N和f。物体的加速度a＝gsinθ－μgcosθ小于g，物体机械能不守恒；如果斜面是光滑的，物体的加速度a＝gsinθ也小于g，但物体机械能守恒；当物体加速上升时，此时物体受到两个力的作用，合力产生的加速度等于g，这个过程中物体机械能不守恒；如果物体做自由落体运动，加速度也为g，但此时物体的机械能守恒。　　［误区二］系统所受到的合外力为零，则系统机械能守恒。　　系统中物体受力为零，有两种可能：（1）系统中有滑动摩擦力做功，则系统的机械能不守恒；（2）系统内没有滑动摩擦力做功，则系统的机械能

5、也可能不守恒。对于（1）系统中有滑动摩擦力做功，系统中有内能的产生，系统机械能减少，机械能不守恒。如光滑水平面上A、B两个物体组成系统在相互滑动过程中（A、B间有摩擦力），由于系统内摩擦力做功A、B的机械能减少。对于（2）有两种可能：①静止的物体；②匀速直线运动的物体。对于①其机械能不变，当然它不违背机械能守恒的规律。但是，这仅是一种包括保守力在内的一切力都不做功的特例，实际上，把机械能守恒定律应用于这类问题，既无意义也解决不了任何问题。同时机械能守恒也不能简单地理解为机械能不变，因为机械能守恒是指能量转化过程中的守恒，尽管物体（系）总的机械能不变，但没有动

6、能和势能的相互转化，那种没有动能和势能相互转化的机械能不变，不能看做是机械能守恒。对于②当物体在做竖直向上、向下等方向匀速直线运动时，则机械能不守恒。如神舟六号的返回舱接近地面时，匀速下落的过程中机械能不守恒。　　［误区三］系统所受到的合外力不为零，但不做功或做功为零，则系统机械能守恒。　　系统中物体所受到的合外力（包括重力和系统内的弹力）不为零，但不做功。机械能也不一定守恒，例如带正电的离子在复合场（匀强电场、匀强磁场和重力场）中，令重力和电场力相等，洛仑兹力提供向心力，离子在竖直平面内做匀速圆周运动。根据动能定理知，物体的动能不变，但物体重力势能发生变化

7、，故机械能不守恒。　　［误区四］系统的动能和势能没有发生变化，则系统机械能守恒。　　守恒并不能简单地理解为不变，机械能守恒是指能量转化过程中的守恒，尽管物体系统的总机械能在量值上不变，但应有动能和势能的相互转化，即守恒应该是在一个动态过程中实现的。那种没有动能和势能相互转化的机械能不变，不能看作该定律描述的机械能守恒，因为这根本就无实质性的意义和应用价值。如静止在地面上的物体，不能理解成机械能守恒。　　［误区五］系统在运动的过程中，系统机械能的总量保持不变，则系统机械能守恒。　　系统参与了其他能量的相互转化，但总量保持不变，则系统机械能不守恒。首先从做功的角

8、度和物理守恒思想看，除了系统内重力或弹力做功外，其他