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功能原理、机械能守恒定律及动能定理之间的关系

(2012-02-04 23:28:22)
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杂谈

功是能量(限于有机械能参与的过程)转化的量度,是三者的共同基础。不同的是,研究对象是单个物体还是系统,关注的是机械能的总量还是只着眼于动能。
研究对象为单个物体时,势能无从谈起,故关注的只是物体的动能。
研究对象是相互作用的物体系统时,因系统内的保守力做功(有相应的动能增量)时必伴随着相应势能的等量减少,故物体系统的机械能总量不会因为系统内保守力做功而改变。也就是说,仅系统内保守力做功时,系统的机械能守恒。
若有系统内保守力之外的力对系统做了功,系统的机械能发生变化。功能原理告诉我们,物体系统的机械能增量等于物体系统内保守力以外的力,对系统所做功的代数和。
功能原理则是将动能定理适用于系统时进行了必要的修正。系统内保守力以外的力对物体所做的功的代数和等于系统机械能的增量。显然,机械能守恒定律是对系统适用功能原理时的一种特例。
另,惯性定律是适用于单个物体的,动量守恒定律,是把惯性定律适用于相互作用的物体系统时进行了必要的变形。
动能定理、功能关系、机械能守恒三者如何选择应用?有没有明确的辨析的思路?
有!
第一步、审查过程始末,是否只争一个物体的能量(动能or势能)发生了变化?若只有一个,则动能定理,足已!
第二步、审查,过程中做功的力有哪几个?除重力和系统内的弹力做功外,可有其它力参与做功?
有,则选用功能原理。否则,对系统应用机械能守恒。
例外:题目明确针对某物体探讨动能的变化或者机械能的变化时,则分别选用动能定理和功能关系。
留意:本文视功能原理和功能关系为一个概念。

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