機(jī)械能轉(zhuǎn)化　莫忘“小當(dāng)家”

□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，這些因素也同時成為決定機(jī)械能是否變化的“小當(dāng)家”.只要抓住影響動能、勢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=動能+勢能”，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)用時有哪些判斷的技巧呢？

一、判斷動能、勢能的增減

方法1：根據(jù)影響動能、勢能大小的因素判斷

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)的重力勢能_______（選填“大于”“小于”或“等于”）B點(diǎn)的重力勢能，小球在A點(diǎn)的動能_______（選填“大于”“小于”或“等于”）B點(diǎn)的動能.

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)重力勢能的影響因素可知，小球在A、B兩點(diǎn)的重力勢能相等.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)的重力勢能相等，所以小球在A點(diǎn)的動能大于在B點(diǎn)的動能.

圖1

答案：等于大于

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

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.動能增加，勢能減少

B.動能增加，勢能增加

C.動能減少，勢能增加

D.動能減少，勢能減少

圖2

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

答案：A

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

二、判斷機(jī)械能是否守恒

方法1：根據(jù)“動能+勢能=機(jī)械能”來判斷機(jī)械能是否改變

若動能、勢能都增加（或減?。?，或者一個量不變而另一個量增加（或減?。?，此時可根據(jù)“動能+勢能=機(jī)械能”來判斷機(jī)械能是否變以及如何變.

例3（2015·貴陽）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，到右側(cè)所能達(dá)到的最高位置B點(diǎn)時，具有的機(jī)械能為80J，隨即小球向左側(cè)滾動，當(dāng)滾動到左側(cè)所能達(dá)到的最高位置時（不計空氣阻力），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，不計空氣阻力，小球從A點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)時，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，其通過軌道的長度應(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：動能和勢能在相互轉(zhuǎn)化的過程中，如果只有動能和勢能之間相互轉(zhuǎn)化，那么機(jī)械能的總和不變，即機(jī)械能守恒.本題中，雖不計空氣阻力，但要考慮克服摩擦力做功，因此在動能和勢能之間相互轉(zhuǎn)化時，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物體做功判斷

若只有動能和勢能之間的相互轉(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）的彈力對物體做功，則物體機(jī)械能增加.

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

圖4

A.從O至C運(yùn)動員動能和重力勢能一直減小，繩子的彈性勢能一直增大

B.從O點(diǎn)至A點(diǎn)運(yùn)動員機(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)動員動能增大，從A至C過程中運(yùn)動員動能減小

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

解析：運(yùn)動員從A點(diǎn)到B點(diǎn)的運(yùn)動過程中，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)動的關(guān)系”可知在此階段運(yùn)動員做加速直線運(yùn)動，動能增加；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)動的關(guān)系”可知運(yùn)動員在此階段做減速直線運(yùn)動，動能減小，到達(dá)C點(diǎn)速度為O.由于不計空氣阻力，運(yùn)動員在從O點(diǎn)至A點(diǎn)的運(yùn)動過程中除重力外無其他力對其做功，他的機(jī)械能守恒；運(yùn)動員在從A點(diǎn)至C點(diǎn)的運(yùn)動過程中，除重力和彈性繩（或彈簧）的彈力外無其他力對其做功，連同彈性繩整個系統(tǒng)的機(jī)械能守恒.綜上所述，選項D正確.

答案：D

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