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機(jī)械能轉(zhuǎn)化與守恒

更新時(shí)間:2016/8/26 17:21:00  手機(jī)版

  機(jī)械能定義:

  動(dòng)能與勢(shì)能之和稱為機(jī)械能。

  機(jī)械能守恒:

  動(dòng)能與勢(shì)能之間是可以相互轉(zhuǎn)化的,即動(dòng)能可以轉(zhuǎn)化成勢(shì)能,勢(shì)能也可以轉(zhuǎn)化成動(dòng)能。在只有動(dòng)能與勢(shì)能轉(zhuǎn)化的過(guò)程中,機(jī)械能的總量保持不變。如圖:衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),由于太空是真空,動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,機(jī)械能不變。

  規(guī)律總結(jié):在只有重力、引力、彈力做功時(shí),機(jī)械能是守恒的,其他力做功,機(jī)械能不守恒。

  機(jī)械能間的轉(zhuǎn)化:

  (1)動(dòng)能和重力勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。

 、賱(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能的標(biāo)志是速度減小,所處的高度增加;

 、谥亓(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的標(biāo)志是所處的高度減小,速度增大。

  (2)動(dòng)能和彈性勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。

 、賱(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能的標(biāo)志是速度減小,形變?cè)龃螅?/p>

 、趶椥詣(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的標(biāo)志是動(dòng)能增大,形變減。

 、蹌(dòng)能和彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化可以發(fā)生在同一物體上,也可以發(fā)生在不同物體之間。

  (3)在動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程中,若沒(méi)有能量損失(如克服阻力)或其他形式的能量的補(bǔ)充,機(jī)械能的總和保持不變,機(jī)械能守恒。

  (4)機(jī)械能也可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。

  對(duì)能量轉(zhuǎn)化的理解:

  (1)分析某個(gè)物體在物理變化的過(guò)程中機(jī)械能的大小發(fā)生改變與否時(shí),應(yīng)全面考慮。即同時(shí)考慮動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能的變化情況。

  (2)物體儲(chǔ)存能量時(shí),物體具有做功的本領(lǐng),物體損失能量時(shí),就說(shuō)物體正在做功。

  (3)物體對(duì)外界做功時(shí),物體的能量減小。

  (4)外界對(duì)物體做功時(shí),物體的能量增加。

  滾擺:

  滾擺又稱麥克斯韋擺,它是在學(xué)習(xí)機(jī)械能時(shí),常用來(lái)演示重力勢(shì)能和動(dòng)能之間相互轉(zhuǎn)化的儀器,如圖。

  做滾擺實(shí)驗(yàn)時(shí),先調(diào)整懸繩,使擺輪處于水平最低位置,然后轉(zhuǎn)動(dòng)擺輪,使懸繩均勻地繞在擺輪的軸上,直至擺輪上升到懸繩的最上部,并且保持?jǐn)[輪的軸與水平地面平行。此時(shí),擺輪具有一定的重力勢(shì)能,而動(dòng)能為零。當(dāng)由靜止釋放擺輪,在重力和懸繩拉力的共同作用下,擺輪邊旋轉(zhuǎn),邊下降,擺輪的重力勢(shì)能不斷減少,轉(zhuǎn)化成擺輪的動(dòng)能。當(dāng)懸線全部伸開(kāi)時(shí),擺輪的重力勢(shì)能不再減少,擺輪的動(dòng)能達(dá)到最大值。由于慣性,擺輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn),擺輪軸又開(kāi)始把繩繞在軸上,使擺輪開(kāi)始上升,隨著重力勢(shì)能的增加,動(dòng)能不斷減少,動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能。直到上升到開(kāi)始位置,擺輪停止轉(zhuǎn)動(dòng),停止上升。接著又開(kāi)始新的一輪下降、上升…… 實(shí)際上,擺輪每次下降后再上升都不會(huì)上升到前一次的高度,這是摩擦力、空氣阻力等作用的結(jié)果,使一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

  水能及其利用:

  水能及其利用流動(dòng)的水具有動(dòng)能,高處的水具有勢(shì)能,水所具有的機(jī)械能統(tǒng)稱水能。

  瀑布的水向下流時(shí)(如圖),它會(huì)以極大的力量沖擊瀑布下的巖石,并且以很大的速度沖刷土壤。

  數(shù)千年前,人們已知道利用流水的能量來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)水車,汲水灌溉。自從19世紀(jì)末德國(guó)建成世界上第一座水電站以來(lái),水力發(fā)電就成了水能利用的主要形式。當(dāng)上游的水沖擊水輪機(jī)的葉片時(shí),就把大部分動(dòng)能傳遞給水輪機(jī),使水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái),由此帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

  為了增加水的機(jī)械能,必須修筑攔河大壩來(lái)提高河流上游的水位。如圖是水力發(fā)電站的原理圖。

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