例6 物体m从倾角为α的固定的光滑斜面由静止开始下滑，斜面高为h，当物体滑至斜面底端，重力做功的瞬时功率为( )

　　「错解」错解一：因为斜面是光滑斜面，物体m受重力和支持。支持不

　　错解二：物体沿斜面做v0=0的匀加速运动a=mgsina

　　故选B.

　　「错解原因」错解一中错误的原因是没有注意到瞬时功率P=Fvcosθ。

　　只有Fv同向时，瞬时功率才能等于Fv，而此题中重力与瞬时速度V不是同方向，所以瞬时功率应注意乘上F，v夹角的余弦值。

　　错解二中错误主要是对瞬时功率和平均功率的概念不清楚，将平均功率当成瞬时功率。

　　「分析解答」由于光滑斜面，物体m下滑过程中机械能守恒，滑至底端

　　F、v夹角θ为90°-α

　　故C选项正确。

　　「评析」求解功率问题首先应注意求解的是瞬时值还是平均值。如果求瞬时值应注意普遍式P=Fv.cosθ(θ为F，v的夹角)当F，v有夹角时，应注意从图中标明。

　　例7 一列火车由机车牵引沿水平轨道行使，经过时间t，其速度由0增大到v.已知列车总质量为M，机车功率P保持不变，列车所受阻力f为恒力。求：这段时间内列车通过的路程。

　　「错解」以列车为研究对象，水平方向受牵引力和阻力f.

　　据P=F.V可知牵引力

　　F=P/v ①

　　设列车通过路程为s，据动能定理有

　　「错解原因」以上错解的原因是对P=F.v的公式不理解，在P一定的情况下，随着v的变化，F是变化的。在中学阶段用功的定义式求功要求F是恒力。

　　「分析解答」以列车为研究对象，列车水平方向受牵引力和阻力。设列车通过路程为s.据动能定理

　　「评析」发动机的输出功率P恒定时，据P=F.V可知v变化，F就会发生变化。牵动ΣF，a变化。应对上述物理量随时间变化的规律有个定性的认识。下面通过图象给出定性规律。(见图3-12所示)

　　例8 如图3-13，质量分别为m和2m的两个小球A和B，中间用轻质杆相连，在杆的中点O处有一固定转动轴，把杆置于水平位置后释放，在B球顺时针摆动到最低位置的过程中( )

　　A.B球的重力势能减少，动能增加，B球和地球组成的系统机械能守恒

　　B.A球的重力势能增加，动能也增加，A球和地球组成的系统机械能不守恒。

　　C.A球、B球和地球组成的系统机械能守恒

　　D.A球、B球和地球组成的系统机械不守恒

　　「错解」B球下摆过程中受重力、杆的拉力作用。拉力不做功，只有重力做功，所以B球重力势能减少，动能增加，机械能守恒，A正确。

　　同样道理A球机械能守恒，B错误，因为A，B系统外力只有重力做功，系统机械能守恒。故C选项正确。

　　「错解原因」 B球摆到最低位置过程中，重力势能减少动能确实增加，但不能由此确定机械能守恒。错解中认为杆施的力沿杆方向，这是造成错解的直接原因。杆施力的方向并不总指向沿杆的方向，本题中就是如此。杆对A，B球既有沿杆的法向力，也有与杆垂直的切向力。所以杆对A，B球施的力都做功，A球、B球的机械能都不守恒。但A+B整体机械能守恒。

　　「分析解答」B球从水平位置下摆到最低点过程中，受重力和杆的作用力，杆的作用力方向待定。下摆过程中重力势能减少动能增加，但机械能是否守恒不确定。A球在B下摆过程中，重力势能增加，动能增加，机械能增加。由于A+B系统只有重力做功，系统机械能守恒，A球机械能增加，B球机械能定减少。所以B，C选项正确。

　　「评析」有些问题中杆施力是沿杆方向的，但不能由此定结论，只要杆施力就沿杆方向。本题中A、B球绕O点转动，杆施力有切向力，也有法向力。其中法向力不做功。杆对B球施的力对B球的做负功。杆对A球做功为正值。A球机械能增加，B球机械能减少。

　　例9 质量为m的钢板与直立轻弹簧的上端连接，弹簧下端固定在地上。平衡时，弹簧的压缩量为x0，如图3-15所示。物块从钢板正对距离为3X0的A处自由落下，打在钢板上并立刻与钢板一起向下运动，但不粘连，它们到达最低点后又向上运动。已知物体质量也为m时，它们恰能回到O点，若物块质量为2m，仍从A处自由落下，则物块与钢板回到O点时，还具有向上的速度，求物块向上运动到最高点与O点的距离。

　　「错解」物块m从A处自由落下，则机械能守恒

　　设钢板初位置重力势能为0，则

　　之后物块与钢板一起以v0向下运动，然后返回O点，此时速度为0，运动过程中因为只有重力和弹簧弹力做功，故机械能守恒。

　　2m的物块仍从A处落下到钢板初位置应有相同的速度v0，与钢板一起向下运动又返回机械能也守恒。返回到O点速度不为零，设为V则：

　　因为m物块与2m物块在与钢板接触时，弹性势能之比

　　2m物块与钢板一起过O点时，弹簧弹力为0，两者有相同的加速度g.之后，钢板由于被弹簧牵制，则加速度大于g，两者分离，2m物块从此位置以v为初速竖直上抛上升距离

　　「错解原因」这是一道综合性很强的题。错解中由于没有考虑物块与钢板碰撞之后速度改变这一过程，而导致错误。另外在分析物块与钢板接触位置处，弹簧的弹性势能时，也有相当多的人出错，两个错误都出时，会发现无解。这样有些人就返回用两次势能相等的结果，但并未清楚相等的含义。

　　「分析解答」物块从3x0位置自由落下，与地球构成的系统机械能守恒。则有

　　v0为物块与钢板碰撞时的的速度。因为碰撞板短，内力远大于外力，钢板与物块间动量守恒。设v1为两者碰撞后共同速

　　mv0=2mv1 (2)

　　两者以vl向下运动恰返回O点，说明此位置速度为零。运动过程中机械能守恒。设接触位置弹性势能为Ep，则

　　同理2m物块与m物块有相同的物理过程

　　碰撞中动量守恒2mv0=3mv2 (4)

　　所不同2m与钢板碰撞返回O点速度不为零，设为v则

　　因为两次碰撞时间极短，弹性形变未发生变化

　　Ep=E‘p (6)

　　由于2m物块与钢板过O点时弹力为零。两者加速度相同为g，之后钢板被弹簧牵制，则其加速度大于g，所以与物块分离，物块以v竖直上抛。

　　「评析」本题考查了机械能守恒、动量守恒、能量转化的。守恒等多个知识点。是一个多运动过程的问题。关键问题是分清楚每一个过程。建立过程的物理模型，找到相应解决问题的规律。弹簧类问题，画好位置草图至关重要。

　　参考练习：如图3-16所示劲度系数为k1的轻质弹簧分别与质量为m1，m2的物体1，2，栓接系数为k2的轻弹簧上端与物体2栓接，下端压在桌面上(不栓接)。整个系统处于平衡状态，现施力将物体1缓慢地竖直上提，直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面，在此过程中，物体2的重力势能增大了多少?物体1的重力势能增大了多少?

　　提示：此题隐含的条件很多，挖掘隐含条件是解题的前提。但之后，必须有位置变化的情景图如图3-17.才能确定1，2上升的距离，请读者自行解答。

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