能量守恒在解題中的應(yīng)用.doc

能量守恒在解題中的應(yīng)用山西晉城一中 閆月平能的轉(zhuǎn)化和守恒是一個(gè)普遍規(guī)律，在任何一種運(yùn)動(dòng)中，或經(jīng)過任何一個(gè)物理過程，都不能違反這一規(guī)律。因此在解物理習(xí)題時(shí)，用能量守恒求解是一種常用的方法，也是一種簡(jiǎn)單的方法現(xiàn)從力、熱、電學(xué)中各舉一例。例一：總質(zhì)量為M的列車，在平直軌道上勻速前進(jìn)。尾部有一質(zhì)量為m的車箱突然脫鉤，當(dāng)司機(jī)發(fā)現(xiàn)時(shí)，列車前部分已行駛到距離脫鉤處S遠(yuǎn)的地方，于是司機(jī)立即關(guān)閉汽門，設(shè)機(jī)車的牽引力不變，所受阻力和車重成正比，求列車的前部分和車箱都停止后的距離。 分析：若脫鉤時(shí)立即關(guān)閉汽門，列車前部分和車箱具有相同的初速度和加速度，由Vt2V022aS得，兩部分將停在同一地方，兩部分的動(dòng)能各用于克服阻力做功。題中從脫鉤到關(guān)閉汽門過程中，牽引力對(duì)列車前部分多做的功，將用于列車前部分在多走一段路上克服阻力做功。 解：設(shè)列車前部分和車箱都停止后之間的距離（即前部分多走的距離）為L(zhǎng)，則從脫鉤到發(fā)現(xiàn)牽引力對(duì)前部分多做的功，等于前部分在多走L的過程中克服阻力做的功。 即：KMgS=K（M一m）gL , L=例2：如圖，連通器左右兩邊的橫截面積為S1和S2，內(nèi)部裝水，上方是大氣，大氣壓恒定。底部有閥門K，K關(guān)閉時(shí)，左右兩邊水面高度差為H，整個(gè)裝置與外界絕熱，打開閥門K，直至穩(wěn)定，水內(nèi)能的增量是多少?分析：由于整個(gè)過程中大氣對(duì)水做的總功為零，又和外界絕熱，所以水內(nèi)能的增量就應(yīng)等于水重力勢(shì)能的減少量。解：設(shè)K打開前和K打開后水穩(wěn)定后左右兩邊水面的高度差為h1和h2，則由圖可知，水流動(dòng)過程中水的分布變化，相當(dāng)于左邊斜線部分下降到右邊斜線部分。所以有： S1h1=S2h2 h1+h2=H 解得： 例3：在距水平地面A處，有一質(zhì)量為m的矩形導(dǎo)體線框，由靜止開始自由下落，在落下的途中經(jīng)過一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向水平，線框與磁場(chǎng)垂直，已知線框落地速度為v，則線框在穿越勻強(qiáng)磁場(chǎng)過程中發(fā)出的焦耳熱是多少? 分析：線框在進(jìn)入磁場(chǎng)和穿出磁場(chǎng)的過程中，要受安培力作用，線框?qū)⒆鲎兗铀龠\(yùn)動(dòng)，不便使用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓第二定律求解只能通過能量守恒來求解。 解：線框在穿越勻強(qiáng)