機(jī)械能守恒定律的定義是什么
機(jī)械能守恒定律是動(dòng)力學(xué)中的基本定律，即任何物體系統(tǒng)如無(wú)外力做功，系統(tǒng)內(nèi)又只有保守力做功時(shí)，則系統(tǒng)的機(jī)械能保持不變。下面是百分網(wǎng)小編給大家整理的機(jī)械能守恒定律的簡(jiǎn)介，希望能幫到大家。
機(jī)械能守恒定律的定義
在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)(或者不受其他外力的作用下)，物體系統(tǒng)的動(dòng)能和勢(shì)能(包括重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能)發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總能量保持不變。這個(gè)規(guī)律叫做機(jī)械能守恒定律。
外力做功為零，表明沒(méi)有從外界輸入機(jī)械功;只有保守力做功，即只有動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化，而無(wú)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他能，符合這兩條件的機(jī)械能守恒對(duì)一切慣性參考系都成立。這個(gè)定律的簡(jiǎn)化說(shuō)法為：質(zhì)點(diǎn)(或質(zhì)點(diǎn)系)在勢(shì)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，其動(dòng)能和勢(shì)能的和保持不變;或稱物體在重力場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)動(dòng)能和勢(shì)能之和不變。
這一說(shuō)法隱含可以忽略不計(jì)產(chǎn)生勢(shì)力場(chǎng)的`物體(如地球)的動(dòng)能的變化。這只能在一些特殊的慣性參考系如地球參考系中才成立。
機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式
機(jī)械能守恒定律
在只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，物體的動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能保持不變。
其數(shù)學(xué)表達(dá)式可以有以下兩種形式：
過(guò)程式：
1.WG+WFn=Ek
2.E減=E增 (Ek減=Ep增 、Ep減=Ek增)
狀態(tài)式：
1.Ek1+Ep1=Ek2+Ep2(某時(shí)刻，某位置)
2.1/2mv1^2+mgh1=1/2mv2^2+mgh2[這種形式必須先確定重力勢(shì)能的參考平面]
機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
一、利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器進(jìn)行驗(yàn)證。
1、物體做自由落體運(yùn)動(dòng)
一般以重錘從自由落體運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)刻(紙帶上的第一個(gè)點(diǎn))到此后的某一適當(dāng)時(shí)刻(紙帶上最后一個(gè)點(diǎn)之前的某點(diǎn))進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源再釋放紙帶，在打出的紙帶中，選取第一、二點(diǎn)間距最接近2mm的紙帶進(jìn)行測(cè)量。測(cè)出第0點(diǎn)到第n點(diǎn)的距離L，則可知重錘重力勢(shì)能的減少量;打出這兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為t=n/f(f是交流電的頻率)，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)平均速度的推論、平均速度的定義式及初速為0，可知打第n點(diǎn)時(shí)重錘的瞬時(shí)速度，重錘動(dòng)能的增量。由于要比較是否相等的△Ep與△Ek都是m的倍數(shù)，所以本實(shí)驗(yàn)不需要測(cè)量重錘的質(zhì)量。
2、兩物體系統(tǒng)在豎直方向的勻加速運(yùn)動(dòng)
利用圖2所示實(shí)驗(yàn)裝置，可驗(yàn)證m1、m2(m1<m2)組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒。讓m2從高處由靜止開(kāi)始下落，兩物體均做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，m1拖著的紙帶將被打出一系列的點(diǎn)。若先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，然后釋放m2，測(cè)出紙帶上第0點(diǎn)到第n點(diǎn)的距離L，則可知系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量;打出所研究的兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為t=n/f(f是交流電的頻率)，打第n點(diǎn)時(shí)的兩物體的瞬時(shí)速度便可求得，則可知系統(tǒng)動(dòng)能的增量。由于要比較是否相等的△Ep與△Ek的表達(dá)式是兩物體質(zhì)量的不同組合，所以本實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量?jī)晌矬w各自的質(zhì)量。
3、小車在滑板上的勻加速運(yùn)動(dòng)
如圖4所示裝置中，測(cè)出小車質(zhì)量M和小桶與沙的總質(zhì)量m，安裝好儀器器材后，使滑板適當(dāng)傾斜以平衡滑動(dòng)摩擦力，平衡掉滑動(dòng)摩擦力以后，就相當(dāng)于不受摩擦力的作用。先接通電源，再釋放小車，從打出的紙帶上，選出兩個(gè)適當(dāng)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量與計(jì)算。以小車、沙桶系統(tǒng)為研究對(duì)象，測(cè)出兩點(diǎn)距離L，則可知系統(tǒng)減少的重力勢(shì)能;利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)“一段時(shí)間的中點(diǎn)時(shí)刻的速度等于這段時(shí)間里的平均速度”的推論及平均速度的定義，可算出打出所選的兩點(diǎn)時(shí)小車及沙桶的速度v1、v2，即可知系統(tǒng)增加的動(dòng)能。
二、利用光電門進(jìn)行驗(yàn)證。
三、利用平拋運(yùn)動(dòng)進(jìn)行驗(yàn)證。
四、利用DIS系統(tǒng)驗(yàn)證。
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