高中物理一輪復(fù)習(xí)課件：“機(jī)械能守恒定律中的連接體問題”面面觀

1、“機(jī)械能守恒定律中的連接體問題”面面觀模型(一)輕繩連接的連接體系統(tǒng) 典例(2022湖南長沙質(zhì)檢)如圖所示，左側(cè)為一個半徑為R的半球形的碗固定在水平桌面上，碗口水平，O點(diǎn)為球心，碗的內(nèi)表面及碗口光滑。右側(cè)是一個固定的光滑斜面，斜面足夠長，傾角30。一根不可伸長的不計質(zhì)量的細(xì)繩跨在碗口及斜面頂端的光滑的定滑輪且兩端分別系有可視為質(zhì)點(diǎn)的小球m1和m2，且m1m2。開始時m1恰在碗口水平直徑右端的A處，m2在斜面上且距離斜面頂端足夠遠(yuǎn)，此時連接兩球的細(xì)繩與斜面平行且恰好伸直。當(dāng)m1由靜止釋放運(yùn)動到圓心O的正下方B點(diǎn)時細(xì)繩突然斷開，不計細(xì)繩斷開瞬間的能量損失。模型建構(gòu)常見情境三點(diǎn)提醒(1)分清兩物體是

2、速度大小相等，還是沿繩方向的分速度大小相等。(2)用好兩物體的位移大小關(guān)系或豎直方向的高度變化關(guān)系。(3)對于單個物體，一般繩上的力要做功，機(jī)械能不守恒；但對于繩連接的系統(tǒng)，機(jī)械能則可能守恒。答案：A答案：AD答案AC模型建構(gòu)常見情境三大特點(diǎn)(1)平動時兩物體線速度相等，轉(zhuǎn)動時兩物體角速度相等。(2)桿對物體的作用力并不總是沿桿的方向，桿能對物體做功，單個物體機(jī)械能不守恒。(3)對于桿和球組成的系統(tǒng)，忽略空氣阻力和各種摩擦且沒有其他力對系統(tǒng)做功，則系統(tǒng)機(jī)械能守恒。針對訓(xùn)練1(多選) 如圖所示，長為L的輕桿，一端裝有轉(zhuǎn)軸O，另一端固定一個質(zhì)量為2m的小球B，桿中點(diǎn)固定一個質(zhì)量為m的小球A，若桿從

3、水平位置由靜止開始釋放，在轉(zhuǎn)到豎直位置的過程中，不計一切摩擦，下列說法中正確的是 ( )AA、B兩球總機(jī)械能守恒B輕桿對A球做正功，輕桿對B球做負(fù)功C輕桿對A球不做功，輕桿對B球不做功D輕桿對A球做負(fù)功，輕桿對B球做正功答案：AD2 (多選)如圖所示，質(zhì)量均為m的a、b兩球固定在輕桿的兩端，桿可繞O點(diǎn)在豎直面內(nèi)無摩擦轉(zhuǎn)動，已知兩球距O點(diǎn)的距離L1L2，現(xiàn)在由圖示位置靜止釋放，則在a下降過程中 ( )Aa、b兩球的角速度大小始終相等B重力對b球做功的瞬時功率一直增大C桿對a球做負(fù)功，a球的機(jī)械能不守恒D桿對b球做負(fù)功，b球的機(jī)械能守恒解析：a、b兩球同時繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動，角速度大小始終相等，故A正確；

4、剛開始，b球的速度為0，重力對b球做功的瞬時功率為0，在豎直位置，速度與重力方向垂直，重力對b球做功的瞬時功率為0，所以重力對b球做功的瞬時功率先增大后減小，故B錯誤；在a球下降的過程中，b球的動能增加，重力勢能增加，所以b球的機(jī)械能增加，根據(jù)重力之外的力做功量度物體機(jī)械能的變化，所以桿對b球做正功，a球和b球系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，a球的機(jī)械能減小，桿對a球做負(fù)功，故C正確，D錯誤。答案：AC模型(三)輕彈簧連接的連接體系統(tǒng)典例 如圖所示，A、B兩物體在豎直方向上通過勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連，A放在水平地面上，B、C兩物體通過細(xì)線繞過輕質(zhì)定滑輪相連，C放在固定的光滑斜面上。用手拿住C，使細(xì)線剛剛拉直但無拉力作用，并保證ab段的細(xì)線豎直、cd段的細(xì)線與斜面平行。已知A、B的質(zhì)量均為m，C的質(zhì)量為4m，重力加速度為g，細(xì)線與滑輪之間的摩擦不計，開始時整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，釋放C后C沿斜面下滑，A剛離開地面時，B獲得最大速度。求：(1)斜面傾角；(2)B的最大速度v。模型建構(gòu)題型特點(diǎn)由輕彈簧連接的物體系統(tǒng)，一般既有重力做功又有彈簧彈力做功，這時系統(tǒng)內(nèi)物體的動能、重力勢能和彈簧的彈性勢能相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能守恒。兩點(diǎn)提醒(1)對