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势能曲线是势能随相对位置变化的曲线。它为研究势场中的物体的运动提供了一种形象化的手段。以弹簧振子的势能曲线为例,说明势能曲线的应用
(1)从势能曲线上,可以清晰地看出物体在保守场中运动过程能量的转换关系。
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(2)由势能曲线上各点的斜率大小和正负,可以判定物体所受保守力的大小和方向。
Fx=-x>0 区间
>0, ∴ Fx<0
x<0 区间 <0,
∴ Fx>0
曲线上斜率大处Fx大,曲线上斜率小处,Fx小,斜率为零处,Fx = 0
(3) 图示为双原子分子的势能曲线,r
是两原子之间的距离。设其中一个原子静止于0点。
处曲线斜率为零,两原子相互作用力为零,
为平衡距离。
当双原子分子系统的总能量E=E1时,另一原子的运动不会越出势能谷,只能在平衡位置附近振动,这就是稳定的双原子分子的情况。
如果总能量E≥0,则另一原子就能越出势能谷,于是分子离解成两个单独的原子。因此,与势能曲线最低点相应的能量D就称为离解能。
这个势能曲线还可以解释,为什么晶体温度升高时会发生热膨胀现象,温度再升高时,还会发生扩散、熔化等现象。