高中物理一轮复习课件：“机械能守恒定律中的连接体问题”面面观.pptx

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1、“机械能守恒定律中的连接体问题机械能守恒定律中的连接体问题”面面观面面观模型模型(一一)轻绳连接的连接体系统轻绳连接的连接体系统 典例典例(2022湖南长沙质检湖南长沙质检)如图所示，左侧为一个半径为如图所示，左侧为一个半径为R的半球形的碗的半球形的碗固定在水平桌面上，碗口水平，固定在水平桌面上，碗口水平，O点为球心，碗的内表面及碗口光滑。右侧是一点为球心，碗的内表面及碗口光滑。右侧是一个固定的光滑斜面，斜面足够长，倾角个固定的光滑斜面，斜面足够长，倾角30。一根不可伸长的不计质量的细。一根不可伸长的不计质量的细绳跨在碗口及斜面顶端的光滑的定滑轮且两端分别系有可视为质点的小球绳跨在碗口及斜面顶

2、端的光滑的定滑轮且两端分别系有可视为质点的小球m1和和m2，且且m1m2。开始时。开始时m1恰在碗口水平直径右端的恰在碗口水平直径右端的A处，处，m2在斜面上且距离斜面顶端在斜面上且距离斜面顶端足够远，此时连接两球的细绳与斜面平行且恰好伸直。当足够远，此时连接两球的细绳与斜面平行且恰好伸直。当m1由静止释放运动到圆由静止释放运动到圆心心O的正下方的正下方B点时细绳突然断开，不计细绳断开瞬间的能量损失。点时细绳突然断开，不计细绳断开瞬间的能量损失。模型建构模型建构常见常见情境情境三点三点提醒提醒(1)分清两物体是速度大小相等，还是沿绳方向的分速度大小相等。分清两物体是速度大小相等，还是沿绳方向的

3、分速度大小相等。(2)用好两物体的位移大小关系或竖直方向的高度变化关系。用好两物体的位移大小关系或竖直方向的高度变化关系。(3)对于单个物体，一般绳上的力要做功，机械能不守恒；但对于绳对于单个物体，一般绳上的力要做功，机械能不守恒；但对于绳连接的系统，机械能则可能守恒。连接的系统，机械能则可能守恒。答案：答案：A答案：答案：AD答案答案AC模型建构模型建构常见常见情境情境三大三大特点特点(1)平动时两物体线速度相等，转动时两物体角速度相等。平动时两物体线速度相等，转动时两物体角速度相等。(2)杆对物体的作用力并不总是沿杆的方向，杆能对物体杆对物体的作用力并不总是沿杆的方向，杆能对物体做功，单个

4、物体机械能不守恒。做功，单个物体机械能不守恒。(3)对于杆和球组成的系统，忽略空气阻力和各种摩擦且对于杆和球组成的系统，忽略空气阻力和各种摩擦且没有其他力对系统做功，则系统机械能守恒。没有其他力对系统做功，则系统机械能守恒。针对训练针对训练1(多选多选) 如图所示，长为如图所示，长为L的轻杆，一端装有转轴的轻杆，一端装有转轴O，另一端固定，另一端固定一一个个质质量为量为2m的小球的小球B，杆中点固定一个质量为，杆中点固定一个质量为m的小球的小球A，若杆，若杆从从水水平位置由静止开始释放，在转到竖直位置的过程中，不计一平位置由静止开始释放，在转到竖直位置的过程中，不计一切切摩摩擦，下列说法中正确

5、的擦，下列说法中正确的是是 ( )AA、B两球总机械能守恒两球总机械能守恒B轻杆对轻杆对A球做正功，轻杆对球做正功，轻杆对B球做负功球做负功C轻杆对轻杆对A球不做功，轻杆对球不做功，轻杆对B球不做功球不做功D轻杆对轻杆对A球做负功，轻杆对球做负功，轻杆对B球做正功球做正功答案：答案：AD2 (多选多选)如图所示，质量均为如图所示，质量均为m的的a、b两球固定在轻杆的两端，杆两球固定在轻杆的两端，杆可可绕绕O点在竖直面内无摩擦转动，已知两球距点在竖直面内无摩擦转动，已知两球距O点的距离点的距离L1L2，现现在在由图示位置静止释放，则在由图示位置静止释放，则在a下降过程下降过程中中 ( )Aa、b

6、两球的角速度大小始终相等两球的角速度大小始终相等B重力对重力对b球做功的瞬时功率一直增大球做功的瞬时功率一直增大C杆对杆对a球做负功，球做负功，a球的机械能不守恒球的机械能不守恒D杆对杆对b球做负功，球做负功，b球的机械能守恒球的机械能守恒解析解析：a、b两球同时绕两球同时绕O点转动，角速度大小始终相等，故点转动，角速度大小始终相等，故A正确；刚开始，正确；刚开始，b球的速度为球的速度为0，重力对，重力对b球做功的瞬时功率为球做功的瞬时功率为0，在竖直位置，速度与重力方向，在竖直位置，速度与重力方向垂直，重力对垂直，重力对b球做功的瞬时功率为球做功的瞬时功率为0，所以重力对，所以重力对b球做功

7、的瞬时功率先增大球做功的瞬时功率先增大后减小，故后减小，故B错误；在错误；在a球下降的过程中，球下降的过程中，b球的动能增加，重力势能增加，所球的动能增加，重力势能增加，所以以b球的机械能增加，根据重力之外的力做功量度物体机械能的变化，所以杆球的机械能增加，根据重力之外的力做功量度物体机械能的变化，所以杆对对b球做正功，球做正功，a球和球和b球系统的机械能守恒，球系统的机械能守恒，a球的机械能减小，杆对球的机械能减小，杆对a球做负球做负功，故功，故C正确，正确，D错误错误。答案：答案：AC模型模型(三三)轻弹簧连接的连接体系统轻弹簧连接的连接体系统典例典例 如图所示，如图所示，A、B两物体在竖

8、直方向上通过劲度系两物体在竖直方向上通过劲度系数数为为k的轻质弹簧相连，的轻质弹簧相连，A放在水平地面上，放在水平地面上，B、C两物体通过细线两物体通过细线绕绕过过轻质定滑轮相连，轻质定滑轮相连，C放在固定的光滑斜面上。用手拿住放在固定的光滑斜面上。用手拿住C，使，使细细线线刚刚拉直但无拉力作用，并保证刚刚拉直但无拉力作用，并保证ab段的细线竖直、段的细线竖直、cd段的细线与斜面平行。已知段的细线与斜面平行。已知A、B的质量均为的质量均为m，C的质量为的质量为4m，重力加速度为，重力加速度为g，细线与滑轮之间的摩擦不计，细线与滑轮之间的摩擦不计，开始时整个系统处于静止状态，释放开始时整个系统处

9、于静止状态，释放C后后C沿斜面下滑，沿斜面下滑，A刚离开地面时，刚离开地面时，B获得最获得最大速度。求：大速度。求：(1)斜面倾角斜面倾角；(2)B的最大速度的最大速度v。模型建构模型建构题型题型特点特点由轻弹簧连接的物体系统，一般既有重力做功又有弹簧弹力做功，由轻弹簧连接的物体系统，一般既有重力做功又有弹簧弹力做功，这时系统内物体的动能、重力势能和弹簧的弹性势能相互转化，这时系统内物体的动能、重力势能和弹簧的弹性势能相互转化，而总的机械能守恒。而总的机械能守恒。两点两点提醒提醒(1)对同一弹簧，弹性势能的大小由弹簧的形变量完全决定，无论对同一弹簧，弹性势能的大小由弹簧的形变量完全决定，无论弹簧是伸长还是压缩。弹簧是伸长还是压缩。(2)物体运动的位移与弹簧的形变量或形变量的变化量有关。物体运动的位移与弹簧的形变量或形变量的变化量有关。答案：答案：CD答案：答案：BC