抓影響因素和條件辨能量轉化及守恒

唐衛

機械能及其轉化是中考的高頻考點，?？疾闄C械能的組成、動能與勢能大小的影響因素、機械能和其他形式能之間的相互轉化及機械能守恒的條件。下面結合中考真題歸納考點。

考點1：機械能

例1 （2021·江蘇·蘇州）如圖1，質量為2m的物塊P下方連接一質量為m的鉤碼，上端通過細線繞過輕質定滑輪連接一質量為2m的物塊Q，將它們由靜止釋放。在物塊P下落到地面的過程中，P、Q間細線拉力大小為F（細線重力及各處的摩擦均不計，鉤碼落地后不彈起），則（）。

A.鉤碼落地前F = 3mg，Q的機械能增大

B.鉤碼落地前F < 3mg，Q的機械能增大

C.鉤碼落地后F = 2mg，P的機械能不變

D.鉤碼落地后F > 2mg，P的機械能減小

解析：鉤碼落地前，物體P及鉤碼下落速度越來越快，故F < 3mg;物體Q則上升得越來越快，機械能增大，故A不正確，B正確。鉤碼落地后，因物體P、Q的重力大小都為2mg，則物體P、Q都做勻速直線運動且F = 2mg;由于慣性，物體依然保持原來的運動狀態，物體P動能不變，勢能減小，機械能減小;物體Q動能不變，勢能增大，機械能增大，故C、D不正確。答案：B。

考點2：動能和勢能的轉化與守恒

例2 （2021·甘肅·蘭州）如圖2所示，小球從左側斜面的P點由靜止釋放，在右側斜面上能到達的最高位置是Q點，M、N是小球運動過程中先后通過的兩個等高點，下列關于該過程的說法中正確的是（）。

A.小球在左側斜面向下運動的過程中，重力勢能全部轉化為動能

B.小球從P點向Q點運動的過程中，機械能保持不變

C.小球從P點向Q點運動的過程中，所受支持力不做功

D.小球通過M、N兩點時的速度大小相等

解析：由圖2可知，小球從P點由靜止釋放，能到達最右側的Q點，Q點的高度要小于P點的高度，則小球在Q點的重力勢能要小于在P點的重力勢能，此時小球的速度為零，動能為零，則小球在Q點的機械能要小于在P點的機械能，這說明小球在運動的過程中，機械能變小了;小球在左側斜面向下運動的過程中，質量不變，高度變小，重力勢能變小，速度變大，動能變大，由于機械能逐漸變小，所以重力勢能沒有全部轉化為動能，故A、B錯誤;小球從P點向Q點運動的過程中，支持力與速度垂直，物體沒有在支持力的方向上通過距離，所以支持力不做功，故C正確;小球通過M、N兩點時，高度相同，質量不變，則重力勢能相同，由于機械能逐漸變小，則M點的機械能要大于N點的機械能，所以M點的動能要大于N點的動能，即M點的速度大于N點的速度，故D錯誤。答案：C。

考點3：機械能的守恒

例3 （2021·浙江·紹興）滑板是深受青少年喜歡的一項體育運動。如圖3是U形滑臺和運動員姿勢的簡化示意圖。運動員在滑臺A點由靜止自由下滑，不計滑臺摩擦和空氣阻力，僅依靠滑行過程中運動員姿勢的自然（不用力）變化，最有可能滑到滑臺C點的是（）。

解析：不計滑臺摩擦和空氣阻力，則運動員在整個過程中機械能守恒。若運動員站立著從A點開始滑行，到達U形滑臺另一側最高位置B點時，若是站立著，則此時重力勢能等于A點的重力勢能，動能為零，所以運動員不會繼續向前滑行，就不會到達C點，故A錯誤;若運動員站立著從A點開始滑行，到達U形滑臺另一側最高位置B點時，若是全蹲著，則此時重力勢能小于A點的重力勢能，則A點部分重力勢能轉化為動能，動能此時不為零，所以運動員會繼續向前滑行，就可能會到達C點，故B正確;若運動員全蹲著從A點開始滑行，到達U形滑臺另一側最高位置B點時，也應該是全蹲著（前后兩次重力勢能相等，動能均為零），因為若是站著到達或者平蹲著到達B點，則運動員在B點的重力勢能大于初始的A點（違反機械能守恒定律），故C、D錯誤。答案：B。