高一物理用機(jī)械能守恒解決連接體問(wèn)題整理新人教

1、用機(jī)械能守恒定律解連接體問(wèn)題在用機(jī)械能守恒定律解連接體問(wèn)題時(shí),一定要注意下面幾個(gè)問(wèn)題一、 何選取系統(tǒng)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律必須準(zhǔn)確的選擇系統(tǒng).系統(tǒng)選擇得當(dāng),機(jī)械能守恒；系統(tǒng)選擇不得當(dāng),機(jī)械能不守恒。對(duì)機(jī)械能不守恒的系統(tǒng)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律必然得出錯(cuò)誤的結(jié)果。例1、如圖1所示，長(zhǎng)為2L的輕桿OB，O端裝有轉(zhuǎn)軸，B端固定一個(gè)質(zhì)量為m的小球B，OB中點(diǎn)A固定一個(gè)質(zhì)量為m的小球A，若OB桿從水平位置靜止開(kāi)始釋放轉(zhuǎn)到豎直位置的過(guò)程中，求（1）A、B球擺到最低點(diǎn)的速度大小各是多少？（2）輕桿對(duì)A、B球各做功多少？（3）輕桿對(duì)A、B球所做的總功為多少？析與解：有學(xué)生分別選A、B球及地球?yàn)橐幌到y(tǒng)，有機(jī)械能守恒定律得

2、到： 由上兩式得：上述解法其實(shí)是不對(duì)的，錯(cuò)在何處呢？是系統(tǒng)選擇錯(cuò)誤。事實(shí)上，小球A（B）與地球單獨(dú)組成的系統(tǒng)機(jī)械能并不守恒，這是因?yàn)檩p桿往下擺的過(guò)程中，輕桿分別對(duì)A、B球做了功（注意輕桿可以產(chǎn)生切向力，不象輕繩，只能產(chǎn)生法向力）。對(duì)機(jī)械能不守恒的系統(tǒng)應(yīng)用守恒定律求解，當(dāng)然出錯(cuò)。那么，應(yīng)該選擇什么系統(tǒng)呢？應(yīng)選A、B球及地球所組成的系統(tǒng)，機(jī)械能是守恒的。 （1） 選A、B及地球?yàn)橐幌到y(tǒng)，此系統(tǒng)中只有動(dòng)能和重力勢(shì)能發(fā)生轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，有： 由式可得：（2）由上不難得到： 即A、B間的輕桿對(duì)B球做正功，對(duì)A球做負(fù)功。輕桿對(duì)A球做功為：同理可得，輕桿對(duì)B球做功為：（3）輕桿對(duì)A、B所做總功為0。體

3、會(huì)：從（2）不難看出輕桿對(duì)小球B做了正功，對(duì)A球做了負(fù)功。從（3）可得到，A、B兩球及輕桿這一系統(tǒng)，并沒(méi)有機(jī)械能與其他形式能量的轉(zhuǎn)化，故機(jī)械能守恒。A、B間輕桿的作用之一是實(shí)現(xiàn)了A球與B球之間機(jī)械能的傳遞。二、 如何選取物理過(guò)程機(jī)械能守恒定律也是一條過(guò)程規(guī)律，在使用時(shí)必須選取具體的物理過(guò)程，確定初、末狀態(tài)。選取物理過(guò)程必須遵循兩個(gè)基本原則，一要符合求解要求，二要盡量使求解過(guò)程簡(jiǎn)化。有時(shí)可選全過(guò)程，而有時(shí)則必須將全過(guò)程分解成幾個(gè)階段，然后再分別應(yīng)用機(jī)械能守恒定律求解。例2：如圖2所示，質(zhì)量均為m的小球A、B、C，用兩條長(zhǎng)均為L(zhǎng)的細(xì)線相連，置于高為h的光滑水平桌面上。，A球剛跨過(guò)桌面。若A球、B球

4、下落著地后均不再反彈，則C球離開(kāi)桌邊緣時(shí)的速度大小是多少？析與解：本題描述的物理過(guò)程是：A球下落帶動(dòng)B、C球運(yùn)動(dòng)。A球著地前瞬間，A、B、C三球速率相等，且B、C球均在桌面上。因A球著地后不反彈，故A、B兩球間線松弛，B球繼續(xù)運(yùn)動(dòng)并下落，帶動(dòng)小球C，在B球著地前瞬間，B、C兩球速率相等。故本題的物理過(guò)程應(yīng)劃分為兩個(gè)階段：從A球開(kāi)始下落到A球著地瞬間；第二個(gè)階段，從A求著地后到B球著地瞬間。 在第一個(gè)階段，選三個(gè)球及地球?yàn)橄到y(tǒng)，機(jī)械能守恒，則有：第二個(gè)階段，選B、C兩球及地球?yàn)橄到y(tǒng)，機(jī)械能守恒，則有： 由解得：三、 利用機(jī)械能守恒定律的另一表達(dá)式解題。在運(yùn)用機(jī)械能守恒定律時(shí)，必須選取零勢(shì)能參考面，而且在同一問(wèn)題中必須選取同一零勢(shì)能參考面。但在某些機(jī)械能守恒的問(wèn)題中，運(yùn)用求解不太方便，而運(yùn)用較為簡(jiǎn)單。運(yùn)用的一個(gè)最大優(yōu)點(diǎn)是不必選取零勢(shì)能參考面，只要弄清楚過(guò)程中物體重力勢(shì)能的變化即可。例3：如圖3所示,一固定的斜面,另一邊與地面垂直,頂上有一定滑輪,一軟弱的細(xì)線跨過(guò)定滑輪,兩邊分別與AB連接,A的質(zhì)量為4m,B的質(zhì)量為m,開(kāi)始時(shí)將B按在地面上不動(dòng),然后放開(kāi)手,讓A沿斜