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能的转化与守恒定律是一个博大精深的定律★◈★,它不仅仅适用于力学★◈★,也适用于电磁学★◈★、原子物理学★◈★、光学★◈★、机械振动等领域★◈★。本文主要从能量守恒定律的内容★◈★,与其他定理定律关系来进行分析★◈★。
其内容★◈★:能量既不会凭空产生大石彩香★◈★,也不会凭空消失★◈★,它只能从一种形式转化为其他形式★◈★,或者从一个物体转移到另一个物体★◈★;在转化或转移的过程中★◈★,能量的总量不变★◈★。
注★◈★:内能包括摩擦生热与焦耳热两种形式★◈★,高中不考磁能★◈★。动能★◈★、弹性势能★◈★、重力势能这三种形式能量之和称之为机械能★◈★。
选修内容中的机械振动也是具有能量的★◈★,还有光子能量★◈★,核能等等★◈★,这些都不在本文讨论范围内大石彩香★◈★,不过同学们需要知道★◈★,光电效应方程与波尔能级方程也都是能量守恒定律的推导★◈★。
(1)在只有重力★◈★、弹力做功时★◈★,系统对应的只有动能优发国际官网手机版★◈★、弹簧弹性势能大石彩香★◈★、重力势能三种形式能量之间的变化★◈★。
(2)在有重力★◈★、弹簧弹力★◈★、静电场力★◈★、摩擦力★◈★、安培力等等★◈★,众多形式的力做功时★◈★,系统对应的有动能★◈★、弹簧弹性势能★◈★、重力势能★◈★、电势能★◈★、摩擦热大石彩香★◈★、焦耳热等等众多形式的能量变化★◈★,而这些能量也是守恒的★◈★。
因此★◈★,在熟练掌握能的转化与守恒定律内容的基础上★◈★,我们可以使用能量守恒来解决机械能守恒的问题大石彩香★◈★。
系统的能量★◈★,未必什么时候都守恒★◈★。当我们研究的系统★◈★,外界的力并没有对其做功(或外界力做功代数和为零)★◈★,且没有其他能量导入这个系统时(即没有热交换)优发国际官网手机版★◈★,系统的总能量(各种形式能量和)是守恒的★◈★,这种情况下大石彩香★◈★,我们才可以使用能量守恒定律解题★◈★。这时★◈★,系统内的能量★◈★,只是内部各组成部分能量的转移★◈★,或不同能量形式间的转化★◈★。
举个例子★◈★,牛顿第二定律验证实验中★◈★,小车及其装载的砝码★◈★,能量就不守恒★◈★。因为外界的拉力(托盘和砝码提供)在对这个系统做功★◈★,让其能量增加大石彩香★◈★。
补充一句★◈★,在上述案例中★◈★,如果你认为拉力做的功★◈★,属于能量的注入★◈★,等于系统能量的增加量★◈★,也是可以的★◈★,这当然也算是能量守恒定律的推广式了★◈★。
下面我把与能量守恒定律相关的公式(动能定理★◈★、机械能守恒)在解物理题题中的技巧★◈★,或者说★◈★,遇到问题的第一切入点进行系统的整理★◈★。如下★◈★:
(1)单独一个物体★◈★,或多个物体组成的整体(彼此没有相对运动)二话不说就先尝试动能定理优发国际官网手机版★◈★。(注意动能定理的第二表达式★◈★,各个力做功代数和等于动能改变量★◈★,考这个公式的题更多★◈★。)
(3)摩擦力出现★◈★,一般否掉机械能守恒定律★◈★,考的十之八九是动能定理★◈★。要是设计多个物体★◈★,比如某个物块冲上木板车★◈★,还可能考能量守恒定律★◈★。
(4)常见的能量有五种★◈★,动能+重力势能+弹性势能+内能(摩擦热与焦耳热)+电势能★◈★。对高一学生而言★◈★,电势能还没学★◈★;原文作者王尚老师★◈★。能量守恒的表达式★◈★,就是这五种形式能量加起来是不变的★◈★。
(5)出现时间t和加速度a的问题★◈★,大多题★◈★,既不是考动能定理★◈★,也不是考机械能守恒★◈★,而是在考察牛顿动力学(牛二定律+直线)摩擦生热的公式是Q=N△x★◈★,△x指的是相对位移★◈★。这个是Q的定义式★◈★,考试可以直接用★◈★。用在哪里?当然是能量守恒定律啦★◈★。
以上六句话★◈★,不是看了就理解的★◈★,就记住了★◈★,就会用了★◈★。搞懂这些★◈★,需要同学们课下好好品味下★◈★。而且★◈★,这些要点★◈★,还会延续★◈★、贯穿整个高考物理重要模块优发国际官网手机版★◈★,特别是高二上学期要学到的静电场★◈★、磁场★◈★、电磁感应与交流电★◈★。
(1)自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应★◈★:物体运动具有机械能★◈★、分子运动具有内能★◈★、电荷的运动具有电能★◈★、原子核内部的运动具有原子能等等★◈★。
(2)不同形式的能量之间可以相互转化★◈★:“摩擦生热是通过克服摩擦做功将机械能转化为内能★◈★;水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起★◈★,表明内能转化为机械能★◈★;电流通过电热丝做功可将电能转化为内能等等”★◈★。这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化★◈★,且是通过做功来完成的这一转化过程★◈★。
(3)某种形式的能减少★◈★,一定有其他形式的能增加★◈★,且减少量和增加量一定相等.某个物体的能量减少★◈★,一定存在其他物体的能量增加★◈★,且减少量和增加量一定相等★◈★。
能量守恒定律★◈★,是自然界最普遍★◈★、最重要的基本定律之一★◈★。从物理★◈★、化学到地质★◈★、生物★◈★,大到宇宙天体★◈★。小到原子核内部★◈★,只要有能量转化★◈★,就一定服从能量守恒定律★◈★。
从日常生活到科学研究★◈★、工程技术优发国际官网手机版★◈★,这一规律都发挥着重要的作用优发国际官网手机版★◈★。人类对各种能量★◈★,如煤★◈★、石油等燃料以及水能★◈★、风能★◈★、核能等的利用★◈★,都是通过能量转化来实现的★◈★。