B.乙图中,物体B沿斜面匀速下滑,物体B的机械能守恒
C.丙图中,不计任何阻力时,A加速下落,B加速上升过程中,A、B组成的系统机械能守恒
D.丁图中,小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时,小球的机械能守恒
【练习1】如图5所示,一轻质弹簧固定于O点,另一端系一小球,将小球从与O点在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度地释放,让它自由摆下,不计空气阻力.在小球由A点摆向最低点B的过程中( )
A.小球的重力势能减少 B.小球的重力势能增大
C.小球的机械能不变 D.小球的机械能减少
【规律总结】
1.从做功角度判断
首先确定研究对象是单个物体(其实是单个物体与地球组成的系统)还是系统.
(1)单个物体:除重力(或弹簧类弹力)外无其他力做功(或其他力对这个物体做功之和为零),则物体的机械能守恒.
(2)系统:外力中除重力(或弹簧类弹力)外无其他力做功,内力做功之和为零,则系统的机械能守恒.
2.从能量转化角度判断
系统内只有动能、重力势能、弹性势能的相互转化,无其他形式能量的转化,系统机械能守恒.
2、应用机械能守恒定律解决综合问题
【例 2】在z巨离地面20m高处以15m/s的初速度水平抛出一小球,不计空气阻力,取 g=10m/s2,求小球落地速度大小。
引导学生思考分析,提出问题:
(1)前面学习过应用运动合成与分解的方法处理平她运动,现在能否应用机械能守恒定律解决这类问题?
(2)小球抛出后至落地之前的运动过程中,是否满足机械能守恒的条件?如何应用机械能守恒定律解决问题?
归纳学生分析的结果,明确:
(1)小球下落过程中,只有重力对小球做功,满足机械能守恒条件,可以用机械能守恒定律求解;
(2)应用机械能守恒定律时,应明确所选取的运动过程,明确初、末状态小球所具有的 机械能。
例题求解过程:
取地面为参考平面,抛出时小球具有的重力势能,动能为 落地时,小球的重力势能,动能为。根据机械能守恒定律,有E1=E2,即
落地时小球的速度大小为
提出问题:请考虑用机械能守恒定律解决问题与用运动合成解决问题的差异是什么?
【例3】小球沿光滑的斜轨道由静止开始滑下,并进入在竖
直平面内的离心轨道运动,如图所示,为保持小球能够通过离
心轨道最高点而不落下来,求小球至少应从多高处开始滑下?
已知离心圆轨道半径为R,不计各处摩擦。
提出问题,引导学生思考分析:
(1)小球能够在离心轨道内完成完整的圆周运动,对小球通过圆轨道最高点的速度有何要求?