【公式】机械能守恒定律

1、能量

(1)动能:$E_k = \dfrac{1}{2}mv^2$

(2)重力势能

① 重力势能:$E_p = mgh$

② 重力做功:$\begin{cases} W_G = mg\Delta h \\ W_G = E_{p1} – E_{p2} \end{cases}$

(3)弹性势能:$E_p = \dfrac{1}{2}kx^2$


2、功和功率

(1)功的计算:$W = Fs\cos\theta$

适用条件:恒力做功,力和位移夹角为 $\theta$。

(2)功率计算

① 平均功率:$P = \dfrac{W}{t}$

② 瞬时功率:$P = Fv\cos\theta$


3、动能定理

(1)动能定理的三种表达式:

① $W = \Delta E_k$

② $W = E_{k2} – E_{k1}$

③ $W = \dfrac{1}{2}mv_2^2 – \dfrac{1}{2}mv_1^2$


4、机械能守恒定律三种表达式

(1)物体(或系统)初态的总机械能等于末态的总机械能,即

① $E_1 = E_2$

② $E_{k1} + E_{p1} = E_{k2} + E_{p2}$

(2)物体(或系统)减少的势能等于增加的动能,即

① $\Delta E_{p\text{减}} = \Delta E_{k\text{增}}$

② $\Delta E_k = -\Delta E_p$

(3)若系统内只有A、B两个物体,则A减少的机械能等于B增加的机械能,即

① $\Delta E_{A\text{减}} = \Delta E_{B\text{增}}$


5、摩擦生热

(1)滑动摩擦力做功产生的热量:$Q = f s$,其中 $f$ 为滑动摩擦力大小,$s$ 为物体间的相对路程(或相对位移)。

(2)若系统只有摩擦生热,则系统损失的机械能等于产生的热量:$Q = \Delta E_{\text{损}}$。

(3)说明:摩擦生热与路径有关,与相对运动路程成正比,与接触面积、相对速度大小无关(滑动摩擦力一定时)。