各种运动形式都有对应的能:机械运动有机械能,分子的热运动有内能,还有诸如电磁能、化学能、原子能等。
各种形式的能,通过某种力做功可以相互转化,例如:利用电炉取暖或烧水,电能转化为内能;煤燃烧,化学能转化为内能;列车刹车后,轮子温度升高,机械能转化为内能等。
2.能量守恒的条件
与某种运动形式对应的能是否守恒是有条件的,例如,物体的机械能守恒,必须是只有重力做功;而能量守恒定律是没有条件的,它是一切自然现象都普遍遵守的基本规律。
3.能量守恒定律的重要意义
(1)找到了各种自然现象的公共量度--能量,从而把各种自然现象用定量的规律联系起来,揭示了自然规律的多样性和统一性。
(2)突破了人们关于物质运动的认识范围,从本质上表明了各种运动形式之间相互转化的可能性。能量守恒定律比机械能守恒定律更普遍,它是物理学中解决问题的重要思维方法。能量守恒定律与细胞学说、生物进化论并称19世纪自然科学中三大发现,其重要意义由此可见。
(3)具有重大实践意义,即彻底粉碎了永动机的幻想。
4.能量守恒定律中的"转化"和"转移"
(1)某种形式的能量减少,一定有其他形式的能量增加,且减少量和增加量一定相等。
(2)某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且减少量和增加量一定相等。
温馨提醒虽然功和能量具有相同的单位,但两者是完全不同的两个概念,所以在能量守恒的表达式中,只存在能量,不存在功。
【例题2】 如图所示为冲击摆实验装置,一质量为m的子弹以v0射入质量为M的沙箱后与沙箱合为一体,共同摆起一定高度h,则整个过程中子弹和沙箱由于相互作用所产生的内能为多少?(不计空气阻力)
解析:子弹和沙箱相互作用的过程中,损失动能,产生内能,由能量守恒定律得:
ΔU=mv- (M+m)v2①
由于子弹和沙箱相互作用的时间极短,它们一起从最低点以v做圆周运动,满足机械能守恒,即 (M+m)v2=(M+m)gh②
由①②解得:ΔU=mv-(M+m)gh