機械能守恒定律4

機械能守恒定律（3）[例1]如圖所示，位于豎直方向的輕彈簧下端固定在水平面上，一個鋼球從彈簧的正上方自由落下，在小球向下壓縮彈簧的整個過程中，彈簧形變均在彈性限度內(nèi)。則從小球接觸彈簧到小球到達最低點的過程中，以下說法中正確的是A、小球的加速度一直在增大B、小球的速度先增大后減小C、小球動能的減小量等于彈簧彈性勢能的增加量D、小球動能、重力勢能和彈簧彈性勢能的總和保持不變提示：判斷小球的速度和加速度的變化情況需從小球的受力情況做出判斷。分析受力情況關鍵認識到小球運動過程中經(jīng)過一非常重要的位置，即小球受到的重力與彈簧彈力相等的位置。在這個位置之上和之下都很容易比較出重力與彈力的大小，從而得出合力的變化情況，進一步得出加速度與速度變化情況。判斷小球的能量情況，要從做功的情況做出判斷，在小球運動過程中，只有重力和彈簧彈力做功，所以機械能守恒。重力做功，引起重力勢能發(fā)生變化，彈簧彈力做功引起彈性勢能發(fā)生變化，但機械能的總量保持不變，此問題中的機械能的總量為動能、重力勢能和彈性勢能之和。參考答案：如圖所示的位置是小球受到的重力和彈力相等的位置。從小球開始接觸彈簧到小球運動到重力和彈力相等的位置的過程中，彈簧的彈力始終小于重力，（因為只在彈簧的形變量達到X0時彈力才和重力相等。形變小于X0時，彈力小于重力。）所以小球所受的合力方向豎直向下，只是合力在不斷的減小，（因為隨著小球壓縮彈簧，彈簧的形變量增大，彈力逐漸增大，而重力是不變的。）加速度方向豎直向下，速度方向也豎直向下，所以小球作加速運動。當小球運動到彈力和重力相等的位置時，合力為零，加速度為零，小球的速度達到最大。由于慣性小球仍向下運動，再向下運動，則彈力將大于重力，彈力方向豎直向上，所以合力方向豎直向上，加速度方向豎直向上。由于速度方向豎直向下，加速度方向和速度方向相反，小球作減速運動，只是作的是加速度逐漸增大的減速運動，直至速度減為零，彈簧的壓縮量達到最大。所以小球的速度是先增加后減小。小球從開始接觸彈簧到把彈簧壓縮到最低點的過程中，重力始終做正功，重力勢能在減小。彈力始終作負功，彈性勢能始終在增加。小球的動能是先增加后減小，在整個運動過程只有重力和彈簧彈力做功，所以機械能的總量保持不變。即重力勢能、彈性勢能、動能的總量保持不變。這當中小球的動能的變化不是僅僅與重力勢能或僅僅與彈性勢能之間進行轉化，而是三個量的總量保持不變。所以本題的正確選項為B、D說明：本題有一定的難度，受力分析比較難、能量變化分析也比較難，關鍵是克服錯誤的感覺經(jīng)驗的影響而回到物理規(guī)律上來。小球碰到彈簧就減速，這是典型的錯誤；應在分析清楚彈力變化情況的基礎上，得出合力變化情況，根據(jù)力和運動的關系、判斷速度變化情況，并根據(jù)做功情況判斷能量變化情況。嚼[例跨2]貧從地杰球表己面豎航直上巖拋兩聯(lián)個質酷量不臭同的毀物體惕，設疼它們他的初寄動能倦相同貢。上財升過照程中沙，當盈上升指到同樸一高德度時戲（不圍計空斷氣阻叮力）拍，它狹們（狀）桑泳視（棄A）窗所具今有的類重力灶勢能侵相等才急直（偵B）蓄所具鍋有的浮機械馬能相拌等卻丈礎（浮C）暫所具害有的任動能咸相等物征按（帳D）恭所具榆有的勞速度孕相等償扁潮提示例：閑僅布以拋謊出點喪為零宵勢能漏位置蘿，拋摧出時漁的動捆能相鵲等，速勢能到又均偽為零刷，則菊決定典了以過后運摘動過慢程中煙它們相的機賭械能旁的總淺量是鋼相等養(yǎng)的。乘因為捏在空石中運粉動過至程中宇僅受行重力執(zhí)的作皇用。竭只有胸重力圈對物碼體做虜功，洋機械盆能守小恒。與這個涼概念堪貫穿姻在解考題的滿過程社中就家能夠液做出墳正確稍的判撇斷。逝勒義參考峰答案屯：閱硬季升到倆同一虎高度可時，百由于摘兩個圖物體奪的質對量不雞同，纏所以萬具有諒的重豬力勢像能不巧同，裝又因桃為兩需物體家具有披相同石的機冶械能鴨，所牌以在囑同一舊高度呈處，腸具有真的動線能不治同。簡所以欠選觀A、岸C錯兩誤，況B選巨項正獅確。招殼哄對哄D，爺從運草動學掙豎直翅上拋袖運動意，初賽速度抵不同練，上就升高羨度相壤同，怨則末去速度且必定胖不同況。木梅老說明待：罩所嚼本題梁要求東我們剖牢固漿把握狼機械堂能守棚恒，吵并用漁它去猴分析血問題跳。匠牽葉[例宣3]撒一個終人站欺在距對地面踩20礙m的糠高處樹，將氣質量頂為0串.2梁mg趙的石握塊以休v算0億=1榜2m規(guī)/s僑的速調度斜邀向上熄拋出拼，石評塊的印初速渡度方滾向與率水平末方向匠之間基的夾碗角為拜30抹°，鋪g取騎10正m/地s成2窗，求壯（新1）宋人拋成石塊支過程堂對石覺塊做蓋多少犯功？危（2常）若季不計撞空氣牙阻力位，石否塊落津地時問的速號度大大小是曾多少準？（遮3）積若落腫地時握的速吐度大青小為慈22專m/妄s，候石塊探在空抵中運襲動過堅程中多克服擦阻力界做多慶少功寒？麻佩典提示必：撈域糊對于柔（子1）渡石塊古出手抽時具盞有的滔機械輪能是衰人對評石塊亞做功屯的結盾果。剝?nèi)藢⑹瘔K夾做功額的過截程實床現(xiàn)了木人體等的化挎學能動向機公械能突轉化兼的過渡程。心人對形石塊艇做多殃少功膽，石榜塊就旺獲得蘿多少館機械錢能。瞇慌壞對于哄（坡2）谷題目傳指出墓不計汗空氣朵阻力徑，則籌石塊騙在空鄉(xiāng)中運險動過戰(zhàn)程機康械能舞守恒目，根由據(jù)機禍械能旱守恒黎定律種可求炊出石棕塊落寨地時巴的速惜度的介大小閥。醋托辛對于膀（柳3）弱已知濱落地遙時的藍速度些大小埋，可麗知落母地時津的動厚能，知拋出林時石享塊的鐘動能集也可烈求出京，利茅用動戀能定翁理可袋求出貓運動動過程脅石塊鍛克服服空氣拌阻力慎做的屬功。錦半墻參考典答案蒜：密次駐說明旦：鵝渾饒（饞1）辯在解鞠決本困題中車，實泛際上美已經(jīng)蒜做了癢近似癥計算堆，即貝在計趴算石虜塊拋戚出時但的機引械能折中，侮認為巧石塊午的高窯度為袍20臉m，奔這當效中沒屬有考軌慮人膏的身朝高。枕因此役本題輩的結慌果是液近似秀的。厭憂網(wǎng)（織2）錄學習奴了機已械能篩守恒啄定律辜，守昂恒的毫問題掃應當俘會解井決，體對于模不守嫌恒的癢問題似，也涂應該暗有思魔路去閥解決管。涉接及機清械能句的問氧題，怠解決稱問題滅的思分路一輔般是桂：看逮物體呢運動飼過程柔機械睬能是材否守貢恒。荷若機淹械能儉守恒于，則急用機問械能之守恒扮定律幫解決輩是最送好的腿方法統(tǒng)。徒功恐若物欠體運暴動過搜程機醒械能蕉不守別恒，工在題岡目不金涉及悅時間詞的情以況下半一般遞就考午慮用獵動能忘定理拐解決輩。本溫題的控(1季)、科(3皂)過胸程中葉石塊量的機騙械能渣都不符守恒玩，（挽1）號是由廊人作蘭功機界械能濤增加邪，（正3）駱是空眼氣阻漁力作贊功機石械能蠻減少挎，這遭兩個鐵過程蜂中都莊應用草了動屢能定楚理。仆紋餅有些緣問題糾可以紅從功罵能