1、把“守恒”理解为“不变”
2、不能准确区分“内”和“外”
3、不能准确理解“弹力”和“弹力做工”
吹毛求疵!你真的理解机械能“守恒”吗?
什么叫作“机械能守恒”。
在只有重力或弹力做功的物体系统内(或者不受其他外力的作用下),物体系统的动能和势能(包括重力势能和弹性势能)发生相互转化,但机械能的总能量保持不变。
但是在一般教学辅导书上,把这样一个很经典的定义肤浅化了。
他的演变过程是这样的:
根据定义可知:只有重力或弹力做功,无其他力做功,则机械能守恒。
然后再推而广之:除重力和弹力以外的力做功代数和为零,则机械能守恒。
在只有重力或弹力做功的物体系统内(或者不受其他外力的作用下),物体系统的动能和势能(包括重力势能和弹性势能)发生相互转化,但机械能的总能量保持不变。
有几点不满足:
(1)不满足“只有重力或弹力做功”,因为外力和摩擦力也做功了,虽然其做功代数和为零。
(2)不满足“动能和势能(包括重力势能和弹性势能)发生相互转化”,因为外力做功给予小木块能量,而摩擦力做功产生热量,耗散小木块能量,这里不仅仅只有动能和势能的“相互转化”。
那么如何区别“守恒”与“不变”呢?
在只有重力或弹力做功的物体系统内(或者不受其他外力的作用下),物体系统的动能和势能(包括重力势能和弹性势能)发生相互转化,但机械能的总能量保持不变。
为了形象表达“守恒与不变”的差别,我举一个例子说明,以钱的“守恒与不变”进行说明:
例子1:你家是个五口之间,爷爷、奶奶、爸爸、妈妈和你。今天你爸爸给你5块钱,你妈妈也给你5块钱,然后你给爷爷3块钱,这样你家的钱的总数是守恒的。
例子2:但是,如果你今天花了100块钱,而你爸爸赚了100块钱,这就不叫做守恒了,只能说你家的钱的总数是不变的。
看到了吗?在例子1中,钱在你家系统内流转叫做守恒,钱还是原来的钱;而例子2中钱流到了你家之外,又从你家之外流入,钱已经不是原来的钱了,对你家这个系统来说就不是守恒了。当然从更大的范围来看,而不仅仅局限在你家的话,钱依然是守恒的,但是在你家这个系统内就不能称之为守恒,只能说是不变。
机械能也一样,只有在你研究的系统内部发生动能和势能转换时,才能称之为机械能守恒,而与外界发生转换时,即使机械能总和不变,在该系统内,也不能称之为机械能守恒。