機械能變化題分析技巧

王倫宇

分析機械能的變化情況通常有兩種方法：一是根據(jù)影響機械能大小的因素進行判斷;二是根據(jù)物體在動能和勢能的轉(zhuǎn)化過程中，除重力或彈性繩、彈簧等的彈力外，有無其他力做功（即有無機械能與其他形式的能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化）作出判斷。

一 根據(jù)影響機械能大小的因素作出判斷

先根據(jù)影響動能、勢能大小的因素分析動能、勢能的大小是否變、如何變（動能的大小與物體的質(zhì)量、速度有關(guān)：質(zhì)量越大，速度越大，其動能越大;重力勢能的大小與物體的質(zhì)量、高度有關(guān)：質(zhì)量越大，高度越大，其重力勢能越大），進而判斷機械能是否變、如何變。

例1（2019·黑龍江·雞西）2019年3月10日凌晨，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號乙運載火箭，成功將“中星6C”衛(wèi)星發(fā)射升空，在衛(wèi)星加速升空的過程中，關(guān)于衛(wèi)星的能量分析，下列說法正確的是（ ）。

A. 動能增加，勢能不變 B. 動能不變，勢能增加

C. 機械能總量不變 D. 機械能總量增加

解析：衛(wèi)星在加速升空的過程中，其動能增加，重力勢能增加。又因機械能 = 動能 + 勢能，所以衛(wèi)星的機械能增加。

答案：D

二 根據(jù)有無其他力做功作出判斷

分析物體受力情況，除重力或彈性繩、彈簧等的彈力外，若無其他力對物體做功，機械能一定守恒;若有其他力對物體做功，如考慮摩擦，機械能一定不守恒。讀題時要抓住題干中的關(guān)鍵詞，如“光滑”“不計阻力”“自由”等。

例2（2019·安徽）如圖1所示，在光滑的水平臺面上，一輕彈簧左端固定，右端連接一金屬小球，O點是彈簧保持原長時小球的位置。壓縮彈簧使小球至A位置，然后釋放小球，小球就在AB間做往復(fù)運動。（ 已知AO = OB） 小球從A位置運動到B位置的過程中， 下列判斷正確的是（ ）。

A. 小球的動能不斷增加

B. 小球運動到O點時的動能與此時彈簧的彈性勢能相等

C. 彈簧的彈性勢能不斷減少

D. 在任一位置彈簧的彈性勢能和小球的動能之和保持不變

解析：O點是彈簧保持原長時小球的位置，則AO段彈簧處于壓縮狀態(tài)，OB段彈簧處于拉伸狀態(tài)。小球從A運動到O的過程中，彈簧逐漸恢復(fù)原狀，形變程度變小，彈性勢能變小，小球受到向右的彈力，速度不斷增大，動能變大，此過程中彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能;到達O點時，彈簧恢復(fù)原長，彈性勢能為零，小球所受彈力為零，此時速度最大，動能最大;小球從O運動到B的過程中，彈簧被拉長，形變程度變大，彈性勢能變大，此時小球受到向左的彈力，速度不斷減小，動能變小，此過程中動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能。所以，小球從A運動到B的過程中：小球的動能先增加后減少，選項A錯誤;彈簧的彈性勢能先減少后增大，選項C錯誤;小球運動到O點時的動能（最大）與此時彈簧的彈性勢能（為零）不相等，選項B錯誤;水平臺面光滑，除彈簧的彈力外，無其他力對物體做功，小球和彈簧組成的整體系統(tǒng)機械能一定守恒，即在任一位置彈簧的彈性勢能和小球的動能之和保持不變，選項D正確。

答案：D

[【能力提升】]

1.（2019·江蘇·蘇州）將皮球從離地某一高度O點處水平拋出，球落地后又彈起，它的部分運動軌跡如圖2所示。下列說法正確的是（ ）。

A. 皮球經(jīng)過同一高度的A、B兩點時動能相等

B. 皮球第一次反彈后到達最高點P點時速度為零

C. 皮球在D點時的機械能小于在C點時的機械能

D. 若將皮球表面涂黑，則會在地面M、N兩點留下兩個大小相等的黑色圓斑

2.（2019·四川·巴中）如圖3所示，物體從斜面頂端勻速滑到斜面底端，在此過程中，下列說法正確的是（ ）。

A. 物體動能增大，機械能不變

B. 物體動能不變，機械能減小

C. 物體重力勢能不變，機械能不變

D. 物體重力勢能減小，機械能增大

3.（2019·湖北·荊州）如圖4，粗糙水平面AB與光滑斜面BC平滑連接，彈簧左端固定。小木塊P被壓縮的彈簧彈出并沖上斜面BC的過程中（空氣阻力忽略不計），下列說法正確的是（ ）。

A. 在彈簧恢復(fù)原狀的過程中，彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為小木塊P的動能

B. 小木塊P離開彈簧后在粗糙水平面AB上滑行時機械能守恒

C. 小木塊P在斜面上向上運動時，動能減小，重力勢能增加

D. 小木塊P運動到最高點時處于平衡狀態(tài)

答案：1. C 2. B 3. C