第六节 机械能守恒定律
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机械能守恒的理解
1、在机械能守恒时,物体系的动能与势能的相互转化是通过系统内部的重力或弹力(保守力)的做功来实现的。
若物体系各物体所受的所有力都不做功,这是机械能守恒的特例,系统内各物体的动能、势能均不变化,即下发生相互转化。
2、只有重力做功,其它力不做功是机械能守恒的条件。
除重力、弹力外,若其它大对物体系各物体做功的代数和为零。物体系的总机械能不变,机械能守恒。这可看作机械能守恒更为普遍的情况。
若物体系受到合外力的功等于零、合外力不一定为零,如外力都与位移相垂直,故机械能守恒。
3、机械能守恒的表达式中的h、v必须以地面或其附近的物体为参照物。该定律仅在惯性参照系中成立。
4、机械运动中动能和势能之间的转化和守恒,仅是普遍的能量转化和守恒的一个简单情况。此外,还可用内能、电能描述热运动、电荷运动等等。所以说,能是物质运动的一般量度。
动、势能的相互转化是通过重力做功、弹力做功来实现的。那么转化的能量是可以通过做功来量度。所以说,功是能量转化的量度。
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机械能守恒的条件
机械能守恒的条件是:物体系内只有重力做功或弹力做功,其它一切力都不做功。
重力、弹力做功与路径无关,又称为保守力;而做功与路径有关的力,例如:牵引力、摩擦力等,称为非保守力。
所以,守恒条件又为:在外力和非保守力都不做功的条件下,机械能守恒。
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跳高运动员为什么要助跑
在体育比赛中,跳远的运动员选择较长的助跑距离,而跳高运动员的助跑距离则要短得多。如果选择较长的助跑距离,是否就跳不高呢?
跳高运动员能腾起越过横杆,靠的是助跑的惯性力和起跳蹬 地的支撑反作用力。由于惯性力的方向是水平向前的,而支撑反
作用力是垂直(或近似垂直)向上的,所以起跳后的身体重心沿着一个抛物线轨迹运动。这个抛物线轨迹的高度,取决于起跳时
腾起初速度和腾起角的大小,也就是说,腾起初速度和腾起角是增加跳高高度的关键。一般说来,应该尽可能增大这两项数值。最大腾起角为90度。然而,由于跳高不是单纯的垂直向上运动,
越过横杆还必须有一个向前的力量;再则,还须充分利用水平速 度来增大腾起初速度,因此,腾起角应小于90度。至于腾起初速度,则和运动员的素质和技术的熟练程度密切相关。腾起初速度越大,
跳得就越高。当腾起角一定时,腾起初速度是起决定作用的。
这是因为腾起时运动员开始克服重力,依据机械能守恒定律,运动员身体具有的动能开始转化为重力势能,在运动员身体质量(体重)一定的情况下,它的初速度越大,则所能转化的重力势能越大,即它所能到达的高度越大,因此,运动员要有很好爆发力和弹跳力,这样他才能获得较大的离地初速度,才能跳的高一些。