尝试从能量转化角度解题 学法指导试卷VIP免费

尝试从能量转化角度解题学法指导江苏李淦方在分析解决有关力学问题时，最常见的方法就是从物体的受力分析入手，明确物体的受力情况，根据运动和力的关系解决实际问题。下面就这方面的问题做一些探讨。例1.竖直向上抛出一只小球，不计空气阻力，小球将怎样运动？解法一：从力学角度看，小球向上抛出后，不计空气阻力时，在空中只受重力作用，方自始终向下。小球在向上运动的过程中，由于运动方向与受力方向相反，所以小球向上做减速运动。到达最高点后，小球又向下运动，由于运动方向与受力方向相同，所以小球向下做加速运动。解法二：从能量角度看，小球向上抛出后，不计空气阻力时，小球的机械能总量守恒。上升过程中，小球的动能不断转化为重力势能，动能不断减小，速度不断降低，小球向上做减速运动。到达最高点后，小球又向下运动，重力势能不断转化为动能，动能不断增大，速度不断加快，所以小球向下做加速运动。例2.跳水运动员为了提高起跳的高度，往往在跳板上先上下晃动几次后才离开跳板，请说明其中的道理。解法一：从力学角度看，跳水运动员在跳板上先上下晃动几次后，跳板形变越来越大，产生的弹力越来越大，运动员受到的弹力越大，起跳上升的高度就越高，完成跳水动作所需的时间和空间就越充裕，成功率就越高。解法二：从能量角度看，跳水运动员在跳板上先上下晃动几次后，跳板形变越来越大，具有的弹性势能越来越多，在与人相互作用的过程中，跳板的弹性势能转化为运动员的动能，运动员的动能又转化为重力势能，重力势能越多，运动员起跳上升的高度就越高，完成跳水动作所需的时间和空间就越充裕，成功率就越高。例3.一种被称为蹦极的运动是具有冒险精神的年青人丰富生活情趣、寻求生活刺激的好方式。游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上，另一端固定在高处，从高处跳下后，图中a点是弹性绳子自由下垂时绳下端的位置，b点是绳子的弹力刚好与他的重力相等的位置，c点是他所到达的最低点的位置，试分析说明他跳下后将怎样运动。（不计空气阻力）解法一：从力学角度看，游戏者从高处下落到a点的过程中，只受方向竖直向下的重力作用，与运动方向相同，他向下做加速运动；从a点向b点的运动过程中，受到竖直向下的重力和绳子因发生弹性形变而产生的竖直向上的拉力作用，且拉力始终小于重力，合力方向向下，与运动方向相同，所以他仍向下做加速运动；从b点向c点运动的过程中，他同样受到竖直向上的拉力和竖直向下的重力作用，但拉力始终大于重力，合力方向向上，与运动方向相反，所以他变为向下做减速运动；到达c点时，速度减小为0，绳子的拉力达到最大值，之后他又从c点向b点运动，此过程中受力情况与从b点到c点相同，但所受合力的方向与运动方向相同，所以他将向上做加速运动；接着再从b点向a点运动，受力情况与从a点向b点相同，但所受合力的方向与运动方向相反，所以他将向上做减速运动。此后他将以b点为中心、bc长为振幅不断上下往复运动。解法二：从能量角度看，游戏者从高处下落到a点的过程中，不考虑空气阻力，机械能总量守恒，他的重力势能不断转化为动能，速度逐渐增大，所以他向下做加速运动；从a点向b点运动的过程中，绳子不断伸长，他的重力势能不断转化为他的动能和绳子的弹性势能，动能增大，所以他仍向下做加速运动；从b点向c点运动的过程中，他的重力势能和动能不断转化为绳子的弹性势能，动能减少，所以他变为向下做减速运动，到达c点时，他的动能减小为0，绳子的弹性势能达到最大值；之后又从c点向b点运动，此过程中，绳子的弹性势能不断转化为他的动能和重力势能，所以他将向上做加速运动；接着再从b点向a点运动，他的动能和绳子的弹性势能不断转化为重力势能，所以他向上将做减速运动。此后他将以b点为中心、bc长为振幅不断上下往复运动。总之，许多力学问题，可以运用能量转化的知识来解决，但平时学习中可能这方面的训练较少。根据新课标的要求，我们有必要加强这方面的训练，以丰富我们的解题方法，提高我们分析问题、解决问题的能力。