运用机械能守恒定律解题时,首先应确定研究对象,研究对象可以是一个物体与地球组成的系统,也可以是几个物体与地球组成的系统;其次是分析受力情况和做功情况,如果仅有重力和弹力做功,才能考虑应用该定律;第三步应根据题意确定初末状态,并选取合适的位置做势能零点;最后使用守恒定律列出方程或方程组求解.
例如,图中所示游乐场过山车大圆环的直径R=5米,试求放行点A的高度至少为多少?
以过山车为研究对象,欲使车安全运行,过山车必须始终不脱离轨道.设过山车达B点时轨道对车轮压力恰好为零.此时重力即为向心力,故有
选A为初态位置,B为末态位置,若摩擦力忽略不计,车从A到B符合机械能守恒的条件,由此可得
有时,研究对象的选取与守恒条件的分析需综合考虑,选某一个或两个物体为对象机械能可能不守恒,如将研究对象的范围扩大一些可能就符合守恒条件.