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尖子生成长40:机械能守恒
【基础知识】
1.机械能:势能和动能统称为机械能,即E=Ek+Ep,其中势能包括重力势能和弹性势能.
2.机械能守恒定律
(1)内容:在只有重力(或弹簧弹力)做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,而总的机械能保持不变.
(2)表达式:
观点
表达式
守恒观点
E1=E2,Ek1+Ep1=Ek2+Ep2(要选零势能参考平面)
转化观点
△EK=﹣△EP(不用选零势能参考平面)
转移观点
△EA=﹣△EB(不用选零势能参考平面)
3.判断机械能是否守恒的方法
(1)利用机械能的定义判断:分析动能与势能的和是否变化.如:匀速下落的物体动能不变,重力势能减少,物体的机械能必减少.
(2)用做功判断:若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功,或有其他力做功,但其他力做功的代数和为零,机械能守恒.
(3)用能量转化来判断:若系统中只有动能和势能的相互转化,而无机械能与其他形式的能的转化,则系统的机械能守恒.
(4)对一些绳子突然绷紧、物体间非弹性碰撞等问题机械能一般不守恒,除非题中有特别说明或暗示.
【习题精选】
1.(2020·安徽)如图所示,一半圆形光滑轨道固定在竖直平面内,半圆顶点有大小可不计的定滑轮,O点为其圆心,AB为半圆上两点,OA处于水平方向,OB与竖直方向夹角为45°,一轻绳两端连接大小可不计的两个小球甲、乙,初始时使甲静止在B点,乙静止在O点,绳子处于拉直状态。已知甲球的质量m1=2kg,乙球的质量m2=1kg,半圆轨道的半径r=1m,当地重力加速度为g=10m/s2,忽略一切摩擦。解除约束后,两球开始运动的过程中,下列说法正确的是( )
A.甲球刚开始运动时的加速度大小为
B.甲球运动至A点时离开圆弧面
C.甲球不能沿圆弧面下滑经过A点
D.甲球沿着球面运动过程中,甲、乙两球系统的机械能守恒
2.(2020·江西)如图所示是某游戏装置的示意图,ABC为固定在竖直平面内的截面为圆形的光滑轨道,直轨道AB与水平成放置,且与圆弧轨道BC相切连接,AB长为L1=0.4m,圆弧轨道半径r=0.25m,C端水平,右端连接粗糙水平面CD和足够长的光滑曲面轨道DE,D是轨道的切点,CD段长为L2=0.5m。一个质量为m=1kg的可视为质点的小物块压缩弹簧后被锁定在A点,解