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初中生在解答有关机械能的题目时,往往会感到不知从什么方面入手,现举几例谈谈它们的解答方法。
一、机械能的转化情况分析题
方法:(1)分过程分析,找出特殊的位置;(2)先分析“变化”情况,再确定“转化”情况。
例1.(乌鲁木齐)如图,在空气阻力不计的情况下,一只皮球从高处由静止下落,被地面弹起后不能再回到原来的高度,在整个过程中:说明皮球机械能的转化情况。
解析:根据题目的情景,我们可以找到五个特殊位置:最高处、刚接触地面、压缩到形变最大、完全恢复原状、下一个最高处,由此可将整个过程分为四个过程:(1)皮球下落过程:重力势能转化为动能;(2)落地变形压缩过程:动能转化为弹性势能;(3)恢复形状反弹过程:弹性势能转化为动能;(4)皮球上升过程:动能转化为重力势能。
例2.直升飞机在空中匀速下降过程中,以下说法正确的是
( )
A.直升飞机的动能转化为重力势能
B.直升飞机的重力势能转化为动能
C.直升飞机的动能不变,机械能也不变
D.直升飞机的重力势能减小,机械能也减小
解析:部分学生看到题目中的下降后,轻易选出答案B。但仔细思考题目中的“匀速”这一条件,会发现此过程中的动能不变,答案B错,正确答案应选D。
二、机械能转化的守恒的应用问题
在机械能的转化过程中,若没有摩擦、空气阻力等则机械能的总量保持不变。这是机械能转化过程中的规律,在运用这个规律解题时,要注意前提条件是否满足及某种情况下机械能的形式。
例3.(浙江台州)小明分别沿三条路径滑到地面(如右图所示),在不考虑空气阻力和摩擦的情况下,滑到地面时速度最大的路径是( )
A.1 B.2
C.3 D.都一样
解析:从三条路径滑下前,小明的机械能(即重力势能)相等,因为不考虑空气阻力和摩擦,所以滑到地面时的机械能(即动能)相等。在小明质量不变的情况下,到达地面时的速度相等。所以选D。
例4.(山东菏泽)甲乙两个长度相同的滑道,一个为凸形,一个为凹形,两个物体以相同的速度分别进入甲乙两个滑道,如图所示若不计滑道的摩擦,通过甲滑道用的时间为t甲,通过乙滑道用的时间为t乙,则( )
A.t甲=t乙
B.t甲>t乙
C.t甲 D.无法比较t甲和t乙的大小
解析:解答此题的关键是比较出两次平均速度的大小。根据题目的条件,在某个滑道上运动时,物体的机械能总量是不变的。取甲滑道上除两端以外的其他任意一点与进入滑道时比较,因重力势能大,动能就小,所以速度也就小,整个过程的平均速度v甲小于进入滑道时的速度。对乙滑道而言,则相反,即v乙大于进入滑道时的速度。从而v甲t乙。
(作者单位 江苏省兴化市中堡中心校)
一、机械能的转化情况分析题
方法:(1)分过程分析,找出特殊的位置;(2)先分析“变化”情况,再确定“转化”情况。
例1.(乌鲁木齐)如图,在空气阻力不计的情况下,一只皮球从高处由静止下落,被地面弹起后不能再回到原来的高度,在整个过程中:说明皮球机械能的转化情况。
解析:根据题目的情景,我们可以找到五个特殊位置:最高处、刚接触地面、压缩到形变最大、完全恢复原状、下一个最高处,由此可将整个过程分为四个过程:(1)皮球下落过程:重力势能转化为动能;(2)落地变形压缩过程:动能转化为弹性势能;(3)恢复形状反弹过程:弹性势能转化为动能;(4)皮球上升过程:动能转化为重力势能。
例2.直升飞机在空中匀速下降过程中,以下说法正确的是
( )
A.直升飞机的动能转化为重力势能
B.直升飞机的重力势能转化为动能
C.直升飞机的动能不变,机械能也不变
D.直升飞机的重力势能减小,机械能也减小
解析:部分学生看到题目中的下降后,轻易选出答案B。但仔细思考题目中的“匀速”这一条件,会发现此过程中的动能不变,答案B错,正确答案应选D。
二、机械能转化的守恒的应用问题
在机械能的转化过程中,若没有摩擦、空气阻力等则机械能的总量保持不变。这是机械能转化过程中的规律,在运用这个规律解题时,要注意前提条件是否满足及某种情况下机械能的形式。
例3.(浙江台州)小明分别沿三条路径滑到地面(如右图所示),在不考虑空气阻力和摩擦的情况下,滑到地面时速度最大的路径是( )
A.1 B.2
C.3 D.都一样
解析:从三条路径滑下前,小明的机械能(即重力势能)相等,因为不考虑空气阻力和摩擦,所以滑到地面时的机械能(即动能)相等。在小明质量不变的情况下,到达地面时的速度相等。所以选D。
例4.(山东菏泽)甲乙两个长度相同的滑道,一个为凸形,一个为凹形,两个物体以相同的速度分别进入甲乙两个滑道,如图所示若不计滑道的摩擦,通过甲滑道用的时间为t甲,通过乙滑道用的时间为t乙,则( )
A.t甲=t乙
B.t甲>t乙
C.t甲
解析:解答此题的关键是比较出两次平均速度的大小。根据题目的条件,在某个滑道上运动时,物体的机械能总量是不变的。取甲滑道上除两端以外的其他任意一点与进入滑道时比较,因重力势能大,动能就小,所以速度也就小,整个过程的平均速度v甲小于进入滑道时的速度。对乙滑道而言,则相反,即v乙大于进入滑道时的速度。从而v甲
(作者单位 江苏省兴化市中堡中心校)