機(jī)械能變化題分析技巧

王倫宇

分析機(jī)械能的變化情況通常有兩種方法：一是根據(jù)影響機(jī)械能大小的因素進(jìn)行判斷;二是根據(jù)物體在動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，除重力或彈性繩、彈簧等的彈力外，有無(wú)其他力做功（即有無(wú)機(jī)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(jī)械能大小的因素作出判斷

先根據(jù)影響動(dòng)能、勢(shì)能大小的因素分析動(dòng)能、勢(shì)能的大小是否變、如何變（動(dòng)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(dòng)能越大;重力勢(shì)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(shì)能越大），進(jìn)而判斷機(jī)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(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)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(guò)程中，關(guān)于衛(wèi)星的能量分析，下列說(shuō)法正確的是（ ）。

A. 動(dòng)能增加，勢(shì)能不變 B. 動(dòng)能不變，勢(shì)能增加

C. 機(jī)械能總量不變 D. 機(jī)械能總量增加

解析：衛(wèi)星在加速升空的過(guò)程中，其動(dòng)能增加，重力勢(shì)能增加。又因機(jī)械能 = 動(dòng)能 + 勢(shì)能，所以衛(wèi)星的機(jī)械能增加。

答案：D

二 根據(jù)有無(wú)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(wú)其他力對(duì)物體做功，機(jī)械能一定守恒;若有其他力對(duì)物體做功，如考慮摩擦，機(jī)械能一定不守恒。讀題時(shí)要抓住題干中的關(guān)鍵詞，如“光滑”“不計(jì)阻力”“自由”等。

例2（2019·安徽）如圖1所示，在光滑的水平臺(tái)面上，一輕彈簧左端固定，右端連接一金屬小球，O點(diǎn)是彈簧保持原長(zhǎng)時(shí)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(yùn)動(dòng)。（ 已知AO = OB） 小球從A位置運(yùn)動(dòng)到B位置的過(guò)程中， 下列判斷正確的是（ ）。

A. 小球的動(dòng)能不斷增加

B. 小球運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能與此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能相等

C. 彈簧的彈性勢(shì)能不斷減少

D. 在任一位置彈簧的彈性勢(shì)能和小球的動(dòng)能之和保持不變

解析：O點(diǎn)是彈簧保持原長(zhǎng)時(shí)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(yùn)動(dòng)到O的過(guò)程中，彈簧逐漸恢復(fù)原狀，形變程度變小，彈性勢(shì)能變小，小球受到向右的彈力，速度不斷增大，動(dòng)能變大，此過(guò)程中彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能;到達(dá)O點(diǎn)時(shí)，彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)，彈性勢(shì)能為零，小球所受彈力為零，此時(shí)速度最大，動(dòng)能最大;小球從O運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中，彈簧被拉長(zhǎng)，形變程度變大，彈性勢(shì)能變大，此時(shí)小球受到向左的彈力，速度不斷減小，動(dòng)能變小，此過(guò)程中動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能。所以，小球從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中：小球的動(dòng)能先增加后減少，選項(xiàng)A錯(cuò)誤;彈簧的彈性勢(shì)能先減少后增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤;小球運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能（最大）與此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能（為零）不相等，選項(xiàng)B錯(cuò)誤;水平臺(tái)面光滑，除彈簧的彈力外，無(wú)其他力對(duì)物體做功，小球和彈簧組成的整體系統(tǒng)機(jī)械能一定守恒，即在任一位置彈簧的彈性勢(shì)能和小球的動(dòng)能之和保持不變，選項(xiàng)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(diǎn)處水平拋出，球落地后又彈起，它的部分運(yùn)動(dòng)軌跡如圖2所示。下列說(shuō)法正確的是（ ）。

A. 皮球經(jīng)過(guò)同一高度的A、B兩點(diǎn)時(shí)動(dòng)能相等

B. 皮球第一次反彈后到達(dá)最高點(diǎn)P點(diǎn)時(shí)速度為零

C. 皮球在D點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能小于在C點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能

D. 若將皮球表面涂黑，則會(huì)在地面M、N兩點(diǎn)留下兩個(gè)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(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（ ）。

A. 物體動(dòng)能增大，機(jī)械能不變

B. 物體動(dòng)能不變，機(jī)械能減小

C. 物體重力勢(shì)能不變，機(jī)械能不變

D. 物體重力勢(shì)能減小，機(jī)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(guò)程中（空氣阻力忽略不計(jì)），下列說(shuō)法正確的是（ ）。

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

B. 小木塊P離開(kāi)彈簧后在粗糙水平面AB上滑行時(shí)機(jī)械能守恒

C. 小木塊P在斜面上向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)能減小，重力勢(shì)能增加

D. 小木塊P運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)處于平衡狀態(tài)

答案：1. C 2. B 3. C