【高考】高中物理:重力与弹力同时做功,机械能是否守恒?比如弹簧振子竖直方向的振动,不记空气阻力,...

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-08-26
做简谐振动的弹簧振子是机械能守恒为什么? 不是说只有重力做功 机械能才守恒吗 这个重力好像没做功吧

哪个傻x老师讲的只有重力做功系统才机械能守恒??
机械能包括动能和势能,势能又包括重力势能和弹性势能。
机械能守恒,是指这个系统里,动能,重力势能,弹性势能的总和保持不变。
一个系统,如果只有重力和弹力,或者其中的一个力在做功,那么这个系统机械能守恒。
这道题里,弹簧和物块是一个系统,而且只有弹簧在做功。
当弹簧拉伸时,弹性势能变为物块的动能。
当弹簧压缩时,物块的动能变为弹簧的弹性势能。
注:我说的拉伸,是指弹簧从原长开始计。我说的压缩,也是从弹簧的原长开始计。

如果弹簧振子系统是水平方向的,则由于振子的高度没有变化,重力势能保持不变,系统的机械能守恒,能量在动能与弹性势能之间转化。
当振子处于平衡位置时,具有最大速度,同时也具有最大动能,此时弹簧处于原长,弹性势能为零;当振子远离平衡位置过程中,动能逐渐减小,势能逐渐增大,直到速度减小到零,振子的位移达到最大,弹性势能达到最大,系统机械能守恒。其它运动过程与此过程类似。
如果弹簧振子系统是在斜面或竖直方向上,情况复杂些。
系统的重力势能,弹性势能、动能三者总和保持不变,机械能守恒。
物体的平衡位置处于弹簧存在形变,位于弹力与重力(竖直方向的系统)或重力在斜面方向的分力(斜面上的系统)相平衡的位置。
把水平运动的振子机械能的转化情况中所描述的弹性势能调整为弹性势能与重力势能之和,其它不变即可。

除重力弹力外没有其它力做功,就一定守恒,注意:1、此弹力不包括支持力,压力等保守弹力,特指弹簧,橡皮筋的弹力 2、同时做功也守恒,因为克服弹力做功转化为弹性势能,克服重力做功转化为重力势能,都是机械能

如果除重力和弹力外没有其它力做功,那么机械能一定守恒。
你举的例子:
动能、重力势能、弹性势能相互转化,但是总量不变。
用动能定理,结合势能变化与重力、弹力做功之间的关系推导。字数有限制,只能说这么多

弹簧振子竖直方向的振动会造成一部分机械能(振子的动能与弹簧的势能)转化为弹簧的内能,与空气摩擦也有部分机械能转化为 振子与弹簧 的内能,所以机械能不守恒,因此弹簧振子在振动一段时间后会趋于稳定状态。

重力和弹簧力都属于保守力,如果没有转化为其他形式的能,则总能量守恒。

除重力和弹力外没有其它力做功机械能一定守恒,但是要注意:是 “振子的动能+振子的重力势能+弹簧的弹性势能=恒量”

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