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 欄目類別:知識點 >> 初中 >> 物理

機械能轉(zhuǎn)化與守恒

更新時間:2016/8/26 17:21:00  手機版

  機械能定義:

  動能與勢能之和稱為機械能。

  機械能守恒:

  動能與勢能之間是可以相互轉(zhuǎn)化的,即動能可以轉(zhuǎn)化成勢能,勢能也可以轉(zhuǎn)化成動能。在只有動能與勢能轉(zhuǎn)化的過程中,機械能的總量保持不變。如圖:衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動時,由于太空是真空,動能和勢能相互轉(zhuǎn)化,機械能不變。

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

  機械能間的轉(zhuǎn)化:

  (1)動能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化。

 、賱幽苻D(zhuǎn)化為重力勢能的標志是速度減小,所處的高度增加;

 、谥亓菽苻D(zhuǎn)化為動能的標志是所處的高度減小,速度增大。

  (2)動能和彈性勢能可以相互轉(zhuǎn)化。

  ①動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能的標志是速度減小,形變增大;

  ②彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能的標志是動能增大,形變減。

 、蹌幽芎蛷椥詣菽艿南嗷マD(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)在動能和勢能相互轉(zhuǎn)化的過程中,若沒有能量損失(如克服阻力)或其他形式的能量的補充,機械能的總和保持不變,機械能守恒。

  (4)機械能也可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。

  對能量轉(zhuǎn)化的理解:

  (1)分析某個物體在物理變化的過程中機械能的大小發(fā)生改變與否時,應全面考慮。即同時考慮動能、重力勢能、彈性勢能的變化情況。

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

  (3)物體對外界做功時,物體的能量減小。

  (4)外界對物體做功時,物體的能量增加。

  滾擺:

  滾擺又稱麥克斯韋擺,它是在學習機械能時,常用來演示重力勢能和動能之間相互轉(zhuǎn)化的儀器,如圖。

  做滾擺實驗時,先調(diào)整懸繩,使擺輪處于水平最低位置,然后轉(zhuǎn)動擺輪,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,并且保持擺輪的軸與水平地面平行。此時,擺輪具有一定的重力勢能,而動能為零。當由靜止釋放擺輪,在重力和懸繩拉力的共同作用下,擺輪邊旋轉(zhuǎn),邊下降,擺輪的重力勢能不斷減少,轉(zhuǎn)化成擺輪的動能。當懸線全部伸開時,擺輪的重力勢能不再減少,擺輪的動能達到最大值。由于慣性,擺輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn),擺輪軸又開始把繩繞在軸上,使擺輪開始上升,隨著重力勢能的增加,動能不斷減少,動能轉(zhuǎn)化為勢能。直到上升到開始位置,擺輪停止轉(zhuǎn)動,停止上升。接著又開始新的一輪下降、上升…… 實際上,擺輪每次下降后再上升都不會上升到前一次的高度,這是摩擦力、空氣阻力等作用的結果,使一部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

  水能及其利用:

  水能及其利用流動的水具有動能,高處的水具有勢能,水所具有的機械能統(tǒng)稱水能。

  瀑布的水向下流時(如圖),它會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轉(zhuǎn)動水車,汲水灌溉。自從19世紀末德國建成世界上第一座水電站以來,水力發(fā)電就成了水能利用的主要形式。當上游的水沖擊水輪機的葉片時,就把大部分動能傳遞給水輪機,使水輪機轉(zhuǎn)動起來,由此帶動發(fā)電機發(fā)電。

  為了增加水的機械能,必須修筑攔河大壩來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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