系统的机械能守恒
系统的机械能守恒 由两个或两个以上的物体所构成的系统,其机械能是否守恒,就看除了重力、弹力之外,系统内的各个物体所受到的各个力做功之和是否为零,为零,则系统的机械能守恒;做正功,系统的机械能就增加,做做多少正功,系统的机械能就增加多少;做负功,系统的机械能就减少,做多少负功,系统的机械能就减少多少。
系统间的相互作用力分为三类:
1) 刚体产生的弹力:比如轻绳的弹力,斜面的弹力,轻杆产生的弹力等
2) 弹簧产生的弹力:系统中包括有弹簧,弹簧的弹力在整个过程中做功,弹性势能参与机械能的转换。
3) 其它力做功:比如炸药爆炸产生的冲击力,摩擦力对系统对功等。
在前两种情况中,轻绳的拉力,斜面的弹力,轻杆产生的弹力做功,使机械能在相互作用的两物体间进行等量的转移,系统的机械能还是守恒的。虽然弹簧的弹力也做功,但包括弹性势能在内的机械能也守恒。但在第三种情况下,由于其它形式的能参与了机械能的转换,系统的机械能就不再守恒了。
归纳起来,系统的机械能守恒问题有以下四个题型:(1)轻绳连体类
(2)轻杆连体类
(3)在水平面上可以自由移动的光滑圆弧类。(4)悬点在水平面上可以自由移动的摆动类。
(1)轻绳连体类
这一类题目,系统除重力以外的其它力对系统不做功,系统内部的相互作用力是轻绳的拉力,而拉力只是使系统内部的机械能在相互作用
的两个物体之间进行等量的转换,并没有其它形式的能参与机械能的转换,所以系统的机械能守恒。
(2)轻杆连体类
这一类题目,系统除重力以外的其它力对系统不做功,物体的重力做功不会改变系统的机械能,系统内部的相互作用力是轻杆的弹力,而弹力只是使系统内部的机械能在相互作用的两个物体之间进行等量的转换,并没有其它形式的能参与机械能的转换,所以系统的机械能守恒。
(3)在水平面上可以自由移动的光滑圆弧类。
光滑的圆弧放在光滑的水平面上,不受任何水平外力的作用,物体在光滑的圆弧上滑动,这一类的题目,也符合系统机械能守恒的外部条件和内部条件,下面用具体的例子来说明
(4)悬点在水平面上可以自由移动的摆动类。
悬挂小球的细绳系在一个不受任何水平外力的物体上,当小球摆动时,物体能在水平面内自由移动,这一类的题目和在水平面内自由移动的光滑圆弧类形异而质同,同样符合系统机械能守恒的外部条件和内部条件,