【总结提升】判断机械能是否守恒应注意的问题
(1)合外力为零是物体处于平衡状态的条件。物体受到的合外力为零时,它一定处于匀速运动状态或静止状态,但它的机械能不一定守恒。
(2)合外力做功为零是物体动能守恒的条件。合外力对物体不做功,它的动能一定不变,但它的机械能不一定守恒。
(3)只有重力做功或系统内弹力做功是机械能守恒的条件。只有重力对物体做功时,物体的机械能一定守恒;只有重力或系统内弹力做功时,系统的机械能一定守恒。
【变式训练】(2011·新课标全国卷)一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落,到最低点时距水面还有数米距离。假定空气阻力可忽略,运动员可视为质点,下列说法正确的是( )
A.运动员到达最低点前重力势能始终减小
B.蹦极绳张紧后的下落过程中,弹力做负功,弹性势能增加
C.蹦极过程中,运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒
D.蹦极过程中,重力势能的改变与重力势能零点的选取有关
【解析】选A、B、C。运动员在下落过程中,重力做正功,重力势能减小,故A正确。蹦极绳张紧后的下落过程中,弹力向上,位移向下,弹力做负功,弹性势能增加,故B正确。选取运动员、地球和蹦极绳为一系统,在蹦极过程中,只有重力和系统内弹力做功,这个系统的机械能守恒,故C正确。重力势能改变的表达式为ΔEp=mgΔh,由于Δh是绝对的,与选取的重力势能零点无关,故D错。
机械能守恒定律的应用
【探究导引】
运动员抛出的铅球所受空气的阻力远小于其重力,请思考以下问题:
(1)铅球在空中运动过程中,能否视为机械能守恒?
(2)若铅球被抛出时速度大小一定,铅球落地时的速度大小与运动员将铅球抛出的方向有关吗?
【要点整合】
1.应用步骤
(1)选取研究对象(物体或系统)。
(2)明确研究对象的运动过程,分析研究对象在运动过程中的受力情况,弄清各力的做功情况,判断机械能是否守恒。
(3)选取恰当的参考平面,确定研究对象在初、末状态的机械能。
(4)选取机械能守恒的某种表达式,列方程求解。
2.机械能守恒定律和动能定理的比较