2024届高考物理一轮总复习第二编第五章机械能第3讲第2课时“机械能守恒定律中的连接体问题”面面观课件.pptx

第第2课时课时“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轻绳连接的连接体系统统典例典例(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绳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m1和和m2，且且m1m2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)平动平动时两物体线速度相等，转动时两物体角时两物体线速度相等，转动时两物体角速度相等速度相等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，则系统机械能守没有其他力对系统做功，则系统机械能守恒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解析析：a、b两两球球同同时时绕绕O点点转转动动，角角速速度度大大小小始始终终相相等等，故故A正正确确；刚刚开开始始，b球球的的速速度度为为0，重重力力对对b球球做做功功的的瞬瞬时时功功率率为为0，在在竖竖直直位位置置，速速度度与与重重力力方方向向垂垂直直，重重力力对对b球球做做功功的的瞬瞬时时功功率率为为0，所所以以重重力力对对b球球做做功功的的瞬瞬时时功功率率先先增增大大后后减减小小，故故B错错误误；在在a球球下下降降的的过过程程中中，b球球的的动动能能增增加加，重重力力势势能能增增加加，所所以以b球球的的机机械械能能增增加加，根根据据重重力力之之外外的的力力做做功功量量度度物物体体机机械械能能的的变变化化，所所以以杆杆对对b球球做做正正功功，a球球和和b球球系系统统的的机机械械能能守守恒恒，a球球的的机机械械能能减减小小，杆杆对对a球球做做负负功，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，使细细线线刚刚刚刚拉拉直直但但无无拉拉力力作作用用，并并保保证证ab段段的的细细线线竖竖直直、cd段段的的细细线线与与斜斜面面平平行行已已知知A、B的的质质量量均均为为m，C的的质质量量为为4m，重重力力加加速速度度为为g，细细线线与与滑滑轮轮之之间间的的摩摩擦擦不不计计，开开始始时时整整个个系系统统处处于于静静止止状状态态，释释放放C后后C沿沿斜斜面面下下滑滑，A刚刚离离开开地地面面时时，B获获得得最最大速度求：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：ABD答案：答案：BC。