有关机械能的几道易错题分析

李晓刚

判断机械能是否变化是近年来中考的一个热点，也较易发生错解，解决这类题要对动能、弹性势能、重力势能的概念以及影响它们大小的因素有深刻的理解，现举几例进行分析.

例1 如图1所示，和联合收割机同步匀速前进的拖拉机接受收割下来的粮食，拖拉机在前进过程中动能

（增大/不变/变小）.

错解 不变

分析与正解 决定动能大小的是物体的质量和速度的大小，质量越大、速度越大，动能就越大.因为收割的粮食不断装上拖拉机，因此其质量变大，虽匀速前进，但其动能是变大的.

点评 此类问题的解决一要理解动能、势能的影响因素：动能由质量和速度决定，重力势能由质量和高度决定，弹性势能由弹性形变的程度决定；二是分析时几个因素要全面考虑且用控制变量法.

例2 南京市成功申办了2014年青年奥运会，在奥运会上跳水是我国的传统优势项目，如图2所示是跳水运动员跳板跳水时的情景，从运动员向上跳起到向下落入水中，整个过程中（不计空气阻力）（ ）.

A.运动员的动能一直增大，机械能不变

B.运动员的重力势能一直减小，机械能减小

C.运动员的动能先减小后增大，机械能不变

D.运动员的重力势能先增大后减小，机械能减小

错解 D

分析与正解 分析运动员动能和重力势能大小的变化，从动能和重力势能大小的影响因素进行分析.考虑空气阻力时，机械能转化为内能，机械能减小，内能增大；不考虑空气阻力时，机械能守恒.运动员先向上跳起再落入水中，运动员的质量没有变化，速度先减小后增大，动能先减小后增大.高度先增大后减小，重力势能先增大后减小.不考虑空气阻力时，机械能保持不变.故选C.

点评 在动能和势能相互转化过程中，如果有“光滑”“不计阻力”等字眼，则机械能守恒.

例3 一中学生骑自行车下坡时，不蹬脚踏板恰好匀速向下运动.在此过程中，他的动能、势能和机械能的变化情况是（ ）.

A.动能不变，势能减小，机械能减小

B.动能增大，势能减小，机械能不变

C.动能减小，势能减小，机械能减小

D.动能不变，势能减小，机械能不变

错解 D

分析与正解 一中学生骑自行车下坡时，不考虑发生弹性形变，则不考虑弹性势能.判断的动能、重力势能和机械能的变化情况主要从动能、重力势能大小的影响因素考虑.“恰好匀速向下运动”，则速度不变，质量不变，高度减小，因此他的动能不变，势能减小；由于自行车下坡过程中要不断克服摩擦阻力做功，所以他的机械能会减小.答案为A.

点评 在动能和势能的相互转化过程中，如果考虑摩擦等阻力，则机械能减小.

例4 在大型游乐场里，小明乘坐如图3所示匀速转动的“摩天轮”，正在向最高点运动，对此过程，下列说法正确的是（ ）.

A.小明的重力势能保持不变

B.小明的动能保持不变

C.小明的机械能守恒

D.小明的机械能减少

错解 D

分析与正解 摩天轮在转动的过程中，小明的高度不断发生变化，根据势能的决定因素可知，重力势能由质量和高度来决定，由于高度的不断变化，导致小明的重力势能也在发生变化，故A错误.由于摩天轮是在匀速转动，所以小明的速度不变，结合动能的决定因素：质量和速度，由于在转动过程中，这两个量都没有发生变化，所以小明的动能保持不变，故B正确.机械能包括动能和势能，小明所具有的机械能等于他的动能和势能的和，由于其动能不变，而势能随着其高度的变化而变化，所以小明的机械能也在不断变化，当其上升时，机械能增加，当其下降时，机械能减小，故C错误.当小明随着摩天轮上升时，其机械能增加，故D错误.答案为B.

点评 分析小明在随着摩天轮匀速转动过程中其速度和高度的变化情况是解决此题的关键.

综上所述，在判断机械能是否变化这类问题时，首先要掌握动能、重力势能、弹性势能的影响因素，再依据题中的关键字词，分析出哪些物理量在变，哪些物理量没变，并利用控制变量法，判断动能、重力势能、弹性势能、机械能的变化情况.