□梁淑娥

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機(jī)械能轉(zhuǎn)化莫忘“小當(dāng)家”

□梁淑娥

一般來說，物體機(jī)械能的大小與物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)情況有關(guān)，主要包括質(zhì)量、速度、高度、形變程度等，這些因素也同時(shí)成為決定機(jī)械能是否變化的“小當(dāng)家”.只要抓住影響動(dòng)能、勢(shì)能大小的因素就可以弄清它們的變化情況，再根據(jù)“機(jī)械能=動(dòng)能+勢(shì)能”，就能判斷機(jī)械能的總量是否在變化.那么，具體在分析應(yīng)用時(shí)有哪些判斷的技巧呢？

一、判斷動(dòng)能、勢(shì)能的增減

方法1：根據(jù)影響動(dòng)能、勢(shì)能大小的因素判斷

例1圖1是小球在地面彈跳的頻閃照片，A、B兩點(diǎn)高度相同，小球在A點(diǎn)的重力勢(shì)能_______（選填“大于”“小于”或“等于”）B點(diǎn)的重力勢(shì)能，小球在A點(diǎn)的動(dòng)能_______（選填“大于”“小于”或“等于”）B點(diǎn)的動(dòng)能.

解析：小球在A點(diǎn)的高度和B點(diǎn)的高度相等，小球的質(zhì)量一定，根據(jù)重力勢(shì)能的影響因素可知，小球在A、B兩點(diǎn)的重力勢(shì)能相等.小球從高處落下經(jīng)過A點(diǎn)，經(jīng)兩次彈跳后經(jīng)過B點(diǎn)，可知小球在A點(diǎn)的機(jī)械能大于B點(diǎn)的機(jī)械能，由于小球在A、B兩點(diǎn)的重力勢(shì)能相等，所以小球在A點(diǎn)的動(dòng)能大于在B點(diǎn)的動(dòng)能.

圖1

答案：等于大于

點(diǎn)評(píng)：由圖示可知，在無法根據(jù)質(zhì)量或速度來確定物體動(dòng)能的變化時(shí)，用物體在某點(diǎn)的機(jī)械能減去該點(diǎn)的重力勢(shì)能，就是物體在該點(diǎn)動(dòng)能的大小.

方法2：根據(jù)能量轉(zhuǎn)化的方向判斷

如果A種形式的能轉(zhuǎn)化為B種形式的能，那么A種形式的能一定減小，B種形式的能一定增加.

例2如圖2所示，男孩腳踩滑板車從高處滑下，在下滑的過程中他的（）.

A.動(dòng)能增加，勢(shì)能減少

B.動(dòng)能增加，勢(shì)能增加

C.動(dòng)能減少，勢(shì)能增加

D.動(dòng)能減少，勢(shì)能減少

圖2

解析：男孩腳踩滑板車從高處下滑的過程中，他的重力勢(shì)能主要轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，故他的重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增加.

答案：A

點(diǎn)評(píng)：當(dāng)物體只有重力做功時(shí)，如果一個(gè)物體的動(dòng)能減小，重力勢(shì)能增加，則動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能；如果一個(gè)物體的動(dòng)能增大，重力勢(shì)能減小，則重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能.

二、判斷機(jī)械能是否守恒

方法1：根據(jù)“動(dòng)能+勢(shì)能=機(jī)械能”來判斷機(jī)械能是否改變

若動(dòng)能、勢(shì)能都增加（或減?。?，或者一個(gè)量不變而另一個(gè)量增加（或減小），此時(shí)可根據(jù)“動(dòng)能+勢(shì)能=機(jī)械能”來判斷機(jī)械能是否變以及如何變.

例3（2015·貴陽(yáng)）如圖3所示，材質(zhì)均勻的弧形軌道固定在豎直平面，將小球置于軌道的頂端A點(diǎn)，小球具有的機(jī)械能為100J.讓小球從A點(diǎn)由靜止開始滾動(dòng)，到右側(cè)所能達(dá)到的最高位置B點(diǎn)時(shí)，具有的機(jī)械能為80J，隨即小球向左側(cè)滾動(dòng)，當(dāng)滾動(dòng)到左側(cè)所能達(dá)到的最高位置時(shí)（不計(jì)空氣阻力），它具有的機(jī)械能可能是（）.

圖3

A. 80J B. 70J

C. 60J D. 50J

解析：小球在與軌道摩擦的過程中，存在著機(jī)械能損耗，不計(jì)空氣阻力，小球從A點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，機(jī)械能從100J減小為80J，減少了20J.而從B點(diǎn)再到達(dá)左側(cè)所能達(dá)到的最高位置時(shí)，其通過軌道的長(zhǎng)度應(yīng)該比第一次短，所以機(jī)械能減少的大小應(yīng)該小于20J，即小球在機(jī)械能是80J的基礎(chǔ)上，損失的機(jī)械能不超過20J，即最有可能是70J.

答案：B

點(diǎn)評(píng)：動(dòng)能和勢(shì)能在相互轉(zhuǎn)化的過程中，如果只有動(dòng)能和勢(shì)能之間相互轉(zhuǎn)化，那么機(jī)械能的總和不變，即機(jī)械能守恒.本題中，雖不計(jì)空氣阻力，但要考慮克服摩擦力做功，因此在動(dòng)能和勢(shì)能之間相互轉(zhuǎn)化時(shí)，小球的機(jī)械能不守恒.

方法2：根據(jù)除重力、彈性繩（或彈簧）的彈力外有無其他力對(duì)物體做功判斷

若只有動(dòng)能和勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化，即除重力、彈性繩（或彈簧）的彈力外無其他力對(duì)物體做功，則物體（包含彈性繩或彈簧在內(nèi)）機(jī)械能是守恒的；反之，除重力、彈性繩（或彈簧）的彈力外物體若受到摩擦阻力，則物體機(jī)械能減?。蝗粲衅渌朔亓蚩朔椥岳K（或彈簧）的彈力對(duì)物體做功，則物體機(jī)械能增加.

例4有一種運(yùn)動(dòng)叫蹦極，圖4是蹦極運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)化示意圖.彈性繩一端固定在O點(diǎn)，另一端系住運(yùn)動(dòng)員，運(yùn)動(dòng)員從O點(diǎn)自由下落，A點(diǎn)處彈性繩自然伸直. B點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)員受到的重力與彈性繩對(duì)運(yùn)動(dòng)員拉力相等的點(diǎn)，C點(diǎn)是蹦極運(yùn)動(dòng)員到達(dá)的最低點(diǎn).運(yùn)動(dòng)員從O點(diǎn)到C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中（忽略空氣阻力），則（）.

圖4

A.從O至C運(yùn)動(dòng)員動(dòng)能和重力勢(shì)能一直減小，繩子的彈性勢(shì)能一直增大

B.從O點(diǎn)至A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)員機(jī)械能不守恒，從A點(diǎn)至C點(diǎn)機(jī)械能守恒

C.從O至A過程中運(yùn)動(dòng)員動(dòng)能增大，從A至C過程中運(yùn)動(dòng)員動(dòng)能減小

D.從O至B過程中運(yùn)動(dòng)員動(dòng)能增大，從B至C過程中運(yùn)動(dòng)員動(dòng)能減小

解析：運(yùn)動(dòng)員從A點(diǎn)到B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中，它受到的重力大于彈力，合力方向向下，初速度方向向下，根據(jù)“力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系”可知在此階段運(yùn)動(dòng)員做加速直線運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能增加；他在BC段仍受豎直向下的重力和豎直向上的彈力作用，但重力小于彈力，合力方向向上，而初速度方向向下，又由“力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系”可知運(yùn)動(dòng)員在此階段做減速直線運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能減小，到達(dá)C點(diǎn)速度為O.由于不計(jì)空氣阻力，運(yùn)動(dòng)員在從O點(diǎn)至A點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中除重力外無其他力對(duì)其做功，他的機(jī)械能守恒；運(yùn)動(dòng)員在從A點(diǎn)至C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中，除重力和彈性繩（或彈簧）的彈力外無其他力對(duì)其做功，連同彈性繩整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒.綜上所述，選項(xiàng)D正確.

答案：D

點(diǎn)評(píng)：判斷彈性勢(shì)能的變化，關(guān)鍵是看彈性形變大小的變化.在質(zhì)量不變的情況下，物體彈性形變?cè)黾?，彈性?shì)能就變大；彈性形變減弱，彈性勢(shì)能就變小.