機械能的本質

 

　　從能量轉化角度

 

　　從能量轉化角度看，只要在某一物理過程中，系統的機械能總量始終保持不變，而且系統內或系統與外界之間沒有機械能轉化為其他形式的能，也沒有其他形式的能轉化為系統的機械能，那么系統的機械能就是守恒的，與系統內是否一定發生動能和勢能的相互轉化無關。如在光滑的水平面上做勻速直線運動的物體。其機械能守恒；如果系統內或系統與外界之間有其他形式的能與機械能的轉化。即使系統機械能總量保持不變，其機械能也是不守恒的，如一炸彈在爆炸時，假設外力不做功，但系統內的 化學能（ 非保守力）對系統做功了，雖然機械能總量保持不變，但系統內有其他形式的能（內能或電能）轉化為系統的機械能，系統又克服外界做功將機械能轉化成其他形式的能。

 

　　從功能關系看

 

　　從功能關系看，機械能守恒的條件是“系統外力不做功，系統內 非保守力不做功”。這一條件與系統內保守力（重力或彈簧的彈力）是否做功無關，因為重力或彈簧彈力是否做功只是決定系統內是否發生動能和勢能的相互轉化，做功與否都不會改變系統機械能總量。

 

　　由此可知，如果質點組（系統）內各物體所受的所有力（包括重力和彈力）都不做功，則各物體的動能和勢能均保持不變，動能和勢能也不發生相互轉化，此時質點組（或系統）的機械能也是守恒的。這是機械能守恒的特例。如在水平面上光滑的圓形軌道上做勻速圓周運動的物體，雖然軌道對物體提供水平方向始終指向圓心的向心力作用，但對物體始終不做功，其機械能總量保持不變，故系統的機械能也是守恒的。

 

　　機械能守恒定律的表述為：在只有重力做功的情形下，物體的動能和勢能發生相互轉化，但機械能總量保持不變。這是機械能守恒定律的最常見情形（即在重力勢能和動能的相互轉化中，只有重力做功的情況。實際上，在重力勢能和彈性勢能與動能的相互轉化中，只有重力和彈簧的彈力做功時，物體的動能和系統的勢能之和保持不變，系統的機械能守恒），也是更普遍的 質量守恒定律的一種特殊情況。

 

　　機械能守恒定律可以認為是力學方面的能量轉化和守恒定律。它的條件是系統只有重力、彈力 做功。在這樣的系統中，盡管 動能和 勢能在相互轉化，但總的機械能恒定。這里談機械能守恒定律的應用。

 

　　首先，機械能守恒是對系統而言的，而不是對單個物體。如：地球和物體、物體和彈簧等。對于系統機械能守恒，要適當選取參照系，因為一個力學系統的機械能是否守恒與參照系的選取是有關的。