5．守恒法：

自然界中的能量可以相互转化或转移，但总量保持不变，能量守恒的思想是解决物理问题的重要方法。

类型一图象问题

[例1](上海梅山高级中学--高三物理(2008)《机械能》单元测试题)一物体悬挂在细绳下端，由静止开始沿竖直方向运动，运动过程中物体的机械能与物体位移关系的图像(E--S图象)如图所示，其中0-s₁过程的图线为曲线，s₁-s₂过程的图线为直线。根据该图像，下列判断正确的是[　　　 ]

A．0-s₁过程中物体所受合力一定是变力，且不断减小

B．s₁-s₂过程中物体可能在做匀速直线运动

C．s₁-s₂过程中物体可能在做变加速直线运动

D．0-s₂过程中物体的动能可能在不断增大

导示:物体从0-s1过程中，机械能不断减小，且变化率不断增大，合力不断增大，故A不正确；但动能可能在不断增大，如在向上的不断增大的拉力作用下，物体向下加速，故D正确；s1-s2过程中，机械能随位移的变化率恒定，即力恒定，物体可能做匀速或匀加速或匀减速直线运动，故B正确，C不正确。

类型二与弹簧有关模型问题

[例2]如图所示，光滑坡道顶端距水平面高度为h，质量为m的小物块A 从坡道顶端由静止滑下，进入水平面上的滑道时无机械能损失，为使A制动，将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线M处的墙上，另一端恰位于滑道的末端O点。已知在OM段，物块A与水平面间的动摩擦因数均为μ，其余各处的摩擦不计，重力加速度为g，求：

(1)物块速度滑到O点时的速度大小；

(2)弹簧为最大压缩量d时的弹性势能 (设弹簧处于原长时弹性势能为零)

(3)若物块A能够被弹回到坡道上，则它能够上升的最大高度是多少？

导示:(1)由机械能守恒定律得，解得

(2)在水平滑道上物块A克服摩擦力所做的功为

由能量守恒定律得

以上各式联立求解得

(3)物块A被弹回的过程中，克服摩擦力所做的功仍为

由能量守恒定律得

解得物块A能够上升的最大高度为：

类型三多体多过程问题

[例3]如图所示，斜面倾角θ=30 °，另一边与地面垂直，高为H，斜面顶点有一定滑轮，物块A和B的质量分别为m₁和m₂，通过轻而软的细绳连结并跨过定滑轮，开始时两物块都位于与地面的垂直距离为H/2的位置上，释放两物块后，A沿斜面无摩擦地上滑，B沿斜面的竖直边下落，若物块A恰好能达到斜面的顶点，试求m₁和m₂的比值.(滑轮质量、半径及摩擦均可忽略)　

导示: B下落过程中，

对系统有：m₂g=m₁gsinθ+ (m₁+m₂)v²

以后对A上升至顶点过程：

对A有：m₁v²=m₁g(- Hsinθ)

所以=

对多体多过程问题应用程序法明确研究对象，分清物理过程

类型四机械能是否守恒类问题

[例4]如图所示：摆球的质量为m，从偏离水平方向30°的位置由静释放，设绳子为理想轻绳，求小球运动到最低点A时绳子受到的拉力是多少？

导示:设悬线长为l，下球被释放后，先做自由落体运动，直到下落高度为h=2lsin，处于松驰状态的细绳被拉直为止。这时，小球的速度竖直向下，大小为。

当绳被拉直时，在绳的冲力作用下，速度v的法向分量减为零(由于绳为理想绳子，能在瞬间产生的极大拉力使球的法向速度减小为零，相应的动能转化为绳的内能)；小球以切向分量开始作变速圆周运动到最低点，在绳子拉直后的过程中机械能守恒，有

在最低点A，根据牛顿第二定律，有

所以，绳的拉力

绳子拉直瞬间，物体将损失机械能转化为绳的内能(类似碰撞)，本题中很多同学会想当然地认为球初态机械能等于末态机械能，原因是没有分析绳拉直的短暂过程及发生的物理现象。力学问题中的“过程”、“状态”分析是非常重要的，不可粗心忽略。

4．转化法：

将不便直接求解的物理量转化为相关的另一物理量的求解，如利用功能关系由“功”确定“能”，或由“能”确定“功”，如应用动能定理求变力的功等。

3．程序法：

由于本章综合性强，常涉及多个研究对象和多个物理过程，所以学会程序法分析问题至关重要。程序法的关键是明确研究对象，分清物理过程。

2．图象法：

如利用F -S图象围成的“面积”求变力F的功。

1．微元法：

在变力的方向始终与瞬时位移方向一致时常用微元法求解。

15.如图表示生态系统模式图，其中A、B、C、D构成群落，①、②、③、④、⑤、⑥代表生理过程。据图回答下列问题：

(1)A产生的氧气可以利用到图解中的哪些过程？　　　　　　　　　 　(填数字)。

(2)请写出图解中的食物链(用字母与箭头表示)：　　　　。

　(3)从生态系统结构的完整性来看，还缺少的成分是　　　。参与过程⑤的生物种类主要是　　　　，其在碳循环中的作用是　　　　。

(4)若农作物所固定的太阳能总量为akJ，那么图中最高营养级所获得的能量为　　kJ。

(5)分析上图，用箭头、文字、字母完成该生态系统的能量流动图解。

解析：图中出现了空气、生产者、消费者和分解者，缺少阳光、水和无机盐等非生物的物质和能量。②③是呼吸作用，⑤是微生物的分解作用，其实质也是呼吸作用，氧气可以利用到呼吸作用过程中。在进行能量计算时，由于题干中对能量传递效率大小没有明确，所以要考虑到最高营养级获得能量的范围。

答案：(1)②③⑤　(2)A→D→C　(3)阳光、水和无机盐等(不可缺少阳光)　腐生细菌和真菌　将有机物转化为无机物　(4)a/100-a/25

(5)如图。

14.图1为碳循环示意图，图2为某一食物网示意图，请据图回答问题：

(1)通过过程①，碳由无机环境中的　　转变成绿色植物(如玉米)中的　　。

(2)图1过程②越复杂，则该生态系统的抵抗力稳定性越　　　。设过程②代表的生物之间有如图2所示的关系，若E种群的能量为5.8×10⁹ kJ，B种群的能量为1.3×10⁸ kJ，D种群的能量为1.5×10⁸kJ，能量传递效率为10%，则A种群的能量是　　kJ。

(3)过程④表示　　　　作用。参与过程④的生物与同区域中的动、植物等其他生物共同构成了　　。

(4)由图1可见，碳循环的特点是　　　　　　　　　。伴随着物质循环进行的能量流动具有特点是　　　　　　。

解析：图1中①为光合作用，②为摄食，③为动、植物的呼吸作用，④为分解者的分解作用，⑤为化石燃料的燃烧。动、植物与微生物构成了生物群落。生物群落与无机环境之间通过生产者的光合作用和各种生物的呼吸作用及微生物的分解作用实现 了物质的循环，与此相伴的能量流动，则是单向不循环的。

答案：(1)CO₂　有机物　(2)高　3.0×10⁷　(3)分解者的分解　群落　(4)带有全球性的循环　单向流动，逐级递减

13.利用生态系统中物质循环和能量流动的原理，走“可持续发展”道路是人类的必然选择。下图是某人工鱼塘生态系统能量流动图解，请回答：[注：能量单位为：J/(cm²·a)]

(1)生态系统的结构包括　　　　　　　。

(2)图中A代表　　　　，为保证各营养级都有较高的输出量，随营养级的升高，输入的有机物应增多，原因是　　　　　　　　。

(3)该生态系统中生产者固定的总能量是　　　J/(cm²·a)，其中第一营养级到第二营养级的传递效率为　　。

(4)由于某种因素使得生产者短时间内大量减少，一段时间后又恢复到原来水平，说明生态系统具有　　能力。

解析：生态系统的结构包括生态系统的组成成分、食物链和食物网。A为生产者、植食动物、肉食动物经呼吸作用释放的能量。由于能量流动是单向流动逐级递减的，随营养级的升高所得能量变少，所以为保证各营养级都有较高的输出量，随营养级的升高，需要输入的有机物要增多。第二营养级传递给第三营养级的能量为0.25+5.1+0.05+2.1－5＝2.5，生产者传递给植食动物的能量为0.5+2.5+4+9－2＝14，生产者固定的太阳能为3+23+70+14＝110，第一营养级到第二营养级的传递效率为14/110＝12.7%。

答案：(1)生态系统的组成成分，食物链和食物网(答不全不得分)

(2)呼吸作用释放的能量　能量流动逐级递减

(3)110　12.7%

(4)自动调节

12.下列有关生态学方面的叙述正确的是　　　　　　　　　　　　　　　 (　)(

A.分解者在分解动植物遗体时，将有机物中的能量释放出来，供生产者再利用

B.不同的细菌在生态系统中可能是生产者、消费者或分解者

C.生态系统的营养结构越复杂，生态系统的抵抗力稳定性就越弱

D.根据生态学原理制作小生态瓶时，要注意保证光照，及时换气

解析：不同细菌在生态系统中的作用是不同的，如硝化细菌能进行化能合成作用，是自养型生物，属于生产者；根瘤菌与豆科植物共生，从活的植物体中获取有机养料，属于消费者；营腐生的乳酸菌等，属于分解者。

答案：B

11.某生物实习小组的同学用河水、洗净的沙、植食性小鱼、广口瓶、凡士林等材料制作小生态瓶(如图)。下列说法错误的是　　　　　　　　　　　　　　　　 (　)(

A.乙瓶中的生物存活的时间相对较长

B.甲瓶中抵抗力稳定性最低

C.制作小生态瓶时应放入少量的尿素

D.生态瓶一定要密封、透明

解析：丙瓶缺少能量的供应，其抵抗力稳定性最低，甲瓶中由于初级消费者数量多于乙瓶，且两瓶中生产者数量相同，因此乙瓶中抵抗力稳定性最强。

答案：B