
一道物理题目~关于能量守恒问题的
有一个手机从某一高度h1开始匀速上升到h2。由于是匀速,所以手机的动能是并不改变的;又因为是匀速,所以手机所受的合外力等于0,而据此又将得出外力在此过程中不对手机做功的结...
有一个手机从某一高度h1开始匀速上升到h2。由于是匀速,所以手机的动能是并不改变的;又因为是匀速,所以手机所受的合外力等于0,而据此又将得出外力在此过程中不对手机做功的结论。这样一来就出现了矛盾:一方面是手机的势能确实提高了;另一方面势能的提高又不是做功的贡献,加之动能始终不变,矛盾自然产生,因为这似乎违反了能量守恒定律。
这肯定是不对的,但是为什么呢?
首先,外力抵消重力的影响就是不对的,如果对于手机研究,重力也是外力;再者,对于二楼所说,是很有道理,但使用能量守恒定律说明确实会有矛盾,能解释一下吗? 展开
这肯定是不对的,但是为什么呢?
首先,外力抵消重力的影响就是不对的,如果对于手机研究,重力也是外力;再者,对于二楼所说,是很有道理,但使用能量守恒定律说明确实会有矛盾,能解释一下吗? 展开
4个回答
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首先,这是符合能量守恒定律的。
根据动能定理,合外力做的功等于物体动能的变化量,
物体在上升过程中,动能不变,故合外力不做功,因为合外力为0,此处无矛盾。
此时物体可看作只受两个力(忽略阻力),使物体上升的拉力和重力,
拉力做正功,重力做负功,因为重力做负功,所以物体重力势能增加,故没有矛盾。
楼主之所以有疑问,是忘了,重力势能的增加与合外力做功无关,只与重力做功有关,动能增加量只与合外力做功有关。
故动能可以不变,合外力做功为0,重力势能也可增加。
关于能量守恒,应该是机械能守恒,此题中机械能包括重力势能和动能,除了
重力外还有其他力在做功,故机械能不守衡,因为有外力做功,故不违反机械能守恒定律,守恒是有条件的。因为机械能包括重力势能,所以能量是对于物体和
地球这个系统说的,是系统具有的,故此处外力是指除了重力的力。
根据动能定理,合外力做的功等于物体动能的变化量,
物体在上升过程中,动能不变,故合外力不做功,因为合外力为0,此处无矛盾。
此时物体可看作只受两个力(忽略阻力),使物体上升的拉力和重力,
拉力做正功,重力做负功,因为重力做负功,所以物体重力势能增加,故没有矛盾。
楼主之所以有疑问,是忘了,重力势能的增加与合外力做功无关,只与重力做功有关,动能增加量只与合外力做功有关。
故动能可以不变,合外力做功为0,重力势能也可增加。
关于能量守恒,应该是机械能守恒,此题中机械能包括重力势能和动能,除了
重力外还有其他力在做功,故机械能不守衡,因为有外力做功,故不违反机械能守恒定律,守恒是有条件的。因为机械能包括重力势能,所以能量是对于物体和
地球这个系统说的,是系统具有的,故此处外力是指除了重力的力。
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楼主的问题提得不错,这里面有一个误区。
根据力的做功的特点,我们将力分为两种,一种是保守力,保守力做功的特点是做功的大小与物体的运动路径无关,只与始末位置有关,如重力、弹性力和电场力。第二种是耗散力,耗散力做功的大小与物体的运动路径有关。
在楼主所提的问题中,手机受到很多力的作用,而其中既有保守力(重力),又有耗散力,如人的拉力、空气的摩擦力等。简化一下手机在竖直方向上的受力,可以认为手机只受重力和向上的拉力作用,两者一个是保守力,另一个是耗散力。这样的两个力做的功不能互相抵消,所以手机的总能量会改变的。
根据力的做功的特点,我们将力分为两种,一种是保守力,保守力做功的特点是做功的大小与物体的运动路径无关,只与始末位置有关,如重力、弹性力和电场力。第二种是耗散力,耗散力做功的大小与物体的运动路径有关。
在楼主所提的问题中,手机受到很多力的作用,而其中既有保守力(重力),又有耗散力,如人的拉力、空气的摩擦力等。简化一下手机在竖直方向上的受力,可以认为手机只受重力和向上的拉力作用,两者一个是保守力,另一个是耗散力。这样的两个力做的功不能互相抵消,所以手机的总能量会改变的。
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你错了,动能不变,势能增加,说明了有外力对手机是做功的。这个外力就是使手机匀速上升的除了重力的那个外力。它对手机做功。
提醒一点,合外力不做功。不等于每个外力都不做功
对于你的补充,我看可以这样理解,重力在这段过程中是做负功的,也就是说物体的动能转化为重力势能,而除了重力以外的外力对物体做的功从而增加的物体的动能,正好抵消了这部分动能的减小。所以,物体才会匀速上升。
提醒一点,合外力不做功。不等于每个外力都不做功
对于你的补充,我看可以这样理解,重力在这段过程中是做负功的,也就是说物体的动能转化为重力势能,而除了重力以外的外力对物体做的功从而增加的物体的动能,正好抵消了这部分动能的减小。所以,物体才会匀速上升。
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手机受外力了,外力对手机做功啊,抵消了重力的影响,所以势能会增大。要是没有外力的话,手机的动能就降低了
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