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[综合知识] 机械能转化与守恒

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发表于 2015-12-28 11:50:04 | 显示全部楼层 |阅读模式

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考点名称:机械能转化与守恒

  • 机械能定义:
    动能与势能之和称为机械能。

    机械能守恒:
    动能与势能之间是可以相互转化的,即动能可以转化成势能,势能也可以转化成动能。在只有动能与势能转化的过程中,机械能的总量保持不变。如图:卫星绕地球转动时,由于太空是真空,动能和势能相互转化,机械能不变。

    规律总结:在只有重力、引力、弹力做功时,机械能是守恒的,其他力做功,机械能不守恒。


  • 机械能间的转化:
    (1)动能和重力势能可以相互转化。
    ①动能转化为重力势能的标志是速度减小,所处的高度增加;
    ②重力势能转化为动能的标志是所处的高度减小,速度增大。

    (2)动能和弹性势能可以相互转化。
    ①动能转化为弹性势能的标志是速度减小,形变增大;
    ②弹性势能转化为动能的标志是动能增大,形变减小;
    ③动能和弹性势能的相互转化可以发生在同一物体上,也可以发生在不同物体之间。

    (3)在动能和势能相互转化的过程中,若没有能量损失(如克服阻力)或其他形式的能量的补充,机械能的总和保持不变,机械能守恒。

    (4)机械能也可以转化为其他形式的能量。


  • 对能量转化的理解:
    (1)分析某个物体在物理变化的过程中机械能的大小发生改变与否时,应全面考虑。即同时考虑动能、重力势能、弹性势能的变化情况。

    (2)物体储存能量时,物体具有做功的本领,物体损失能量时,就说物体正在做功。

    (3)物体对外界做功时,物体的能量减小。

    (4)外界对物体做功时,物体的能量增加。


  • 滚摆:
        滚摆又称麦克斯韦摆,它是在学习机械能时,常用来演示重力势能和动能之间相互转化的仪器,如图。

        做滚摆实验时,先调整悬绳,使摆轮处于水平最低位置,然后转动摆轮,使悬绳均匀地绕在摆轮的轴上,直至摆轮上升到悬绳的最上部,并且保持摆轮的轴与水平地面平行。此时,摆轮具有一定的重力势能,而动能为零。当由静止释放摆轮,在重力和悬绳拉力的共同作用下,摆轮边旋转,边下降,摆轮的重力势能不断减少,转化成摆轮的动能。当悬线全部伸开时,摆轮的重力势能不再减少,摆轮的动能达到最大值。由于惯性,摆轮继续旋转,摆轮轴又开始把绳绕在轴上,使摆轮开始上升,随着重力势能的增加,动能不断减少,动能转化为势能。直到上升到开始位置,摆轮停止转动,停止上升。接着又开始新的一轮下降、上升…… 实际上,摆轮每次下降后再上升都不会上升到前一次的高度,这是摩擦力、空气阻力等作用的结果,使一部分机械能转化为内能。
    水能及其利用:
        水能及其利用流动的水具有动能,高处的水具有势能,水所具有的机械能统称水能。
        瀑布的水向下流时(如图),它会以极大的力量冲击瀑布下的岩石,并且以很大的速度冲刷土壤。

          数千年前,人们已知道利用流水的能量来转动水车,汲水灌溉。自从19世纪末德国建成世界上第一座水电站以来,水力发电就成了水能利用的主要形式。当上游的水冲击水轮机的叶片时,就把大部分动能传递给水轮机,使水轮机转动起来,由此带动发电机发电。
          为了增加水的机械能,必须修筑拦河大坝来提高河流上游的水位。如图是水力发电站的原理图。


  • 题文
    演绎式探究----研究机械能守恒和平抛运动
    (1)如图甲,质量为m的小球从高度为h的光滑斜面顶端由静止自由滑下,到达斜面底端的速度为v.此过程机械能守恒,mgh=1/2mv2成立,则一个物体从高0.2m的光滑斜面顶端自有下滑到斜面底端时的速度为m/s.
    如图乙,将物体以一定的初速度v0沿水平方向抛出(不计阻力),物体做平抛运动,在水平方向运动的距离r=v0t,在竖直方向下落得高度y=1/2gt2,则y与r的关系可用丙图中的图线表示.
    (2)如图丁所示,小球沿长度为l的光滑斜面AB由静止自由滑下,经过高度为h的光滑桌面BC后做平抛运动,撞到前方挡板的D点,桌边到挡板的距离为s,D点到地面的高度为d,请推理证明请推理证明d=h﹣

    题型:问答题难度:偏难来源:不详




    答案
    (1)2;b;(2)推理过程如下.

    试题分析:
    一个物体从高0.2m的光滑斜面顶端自有下滑到斜面底端时,没有阻力机械能守恒,由题意可知,mgh=1/2mv2,代入数据得v=2m/s
    图乙中,将物体以一定的初速度v0沿水平方向抛出(不计阻力),物体做平抛运动,在水平方向运动的距离r=v0t,可得,将t代入y=1/2gt2=1/2g,可见y与r的平方成正比,由此可以判断曲线为b
    小球沿长度为l的光滑斜面AB由静止自由滑下,机械能守恒,mghsin=1/2mv2小球到水平面时的速度v=
    小球从c点倒d点,小球以一定的初速度v沿水平方向抛出(不计阻力),物体做平抛运动., 在水平方向运动的距离s="vt" 小球在竖直方向下落得高度h-d=1/2gt2=1/2g,,将v=代入得
    d=h﹣





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