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第90章 能量守恒定律 贯穿物理学的金线(第2页)

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然而,郑老师的话锋一转:“但是,如果斜面不是光滑的呢?如果有摩擦力做功呢?”

他让大家计算一下,如果有摩擦力存在,末速度还是√(2gh)吗?显然不是!

摩擦力做负功,“消耗”

掉了一部分能量。

所以v<√(2gh),ek底<ep顶。

“那么,那部分‘消失’的能量,去了哪里?”

郑老师问。

“转化成了内能!

发热了!”

有同学回答。

“很好!

所以,即使有摩擦力,如果我们把内能等其它形式的能量也考虑进来,总的能量依然是守恒的!”

郑老师的声音变得无比庄重:“这就是普适的能量守恒定律:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只会从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。”

“这是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。

它超越了力学范畴,贯穿了热学、电磁学、光学、原子物理……是整个物理学的基石和金线!”

凌凡只觉得心潮澎湃。

他仿佛看到了一条金色的、闪耀的丝线,将物理学的各个碎片串联了起来,织成了一幅宏伟而和谐的画卷。

一种从更高维度理解物理世界的快感油然而生。

定律本身优美而强大,但凌凡深知,如何应用它才是关键。

郑老师紧接着强调了应用能量守恒定律解题的核心步骤:1确定研究对象和过程。

2分析受力,判断机械能是否守恒?——只有重力(或系统内弹力)做功?是,则机械能守恒;否,则用广义能量守恒(考虑其他力做功或能量形式转化)。

3选取合适的零势能参考面(对于重力势能)。

4明确初状态和末状态,分别写出两状态下的总能量表达式。

5根据守恒定律列方程:e初=e末(机械能守恒)或Δe增=Δe减(能量转移转化)。

,!

6求解方程。

这套流程,与牛顿定律的“受力分析→求合外力→求加速度→运动学公式”

的流程截然不同,它不关心中间过程细节,只关心状态量的变化,这常常带来巨大的简化。

凌凡立刻投入实践。

他找了一道之前用牛顿定律解起来非常繁琐的题目:一个小球用细绳悬挂,从水平位置静止释放,求小球运动到最低点时的速度和绳子的拉力。

如果用牛顿定律,需要分析小球在不同位置时的受力(重力、拉力),分解重力,求切向加速度和法向加速度,过程极其复杂。

但现在,他用能量守恒:1研究对象:小球。

2受力:重力(保守力)、拉力(始终垂直于速度方向,不做功!

)。

所以机械能守恒!

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