高考物理:系統(tǒng)機械能守恒四個題型

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    高考物理:系統(tǒng)機械能守恒四個題型
    (1)輕繩連體類
    (2)輕桿連體類
    (3)在水平面上可以自由移動的光滑圓弧類。
    (4)懸點在水平面上可以自由移動的擺動類。
    (1)輕繩連體類
    這一類題目,系統(tǒng)除重力以外的其它力對系統(tǒng)不做功,系統(tǒng)內部的相互作用力是輕繩的拉力,而拉力只是使系統(tǒng)內部的機械能在相互作用的兩個物體之間進行等量的轉換,并沒有其它形式的能參與機械能的轉換,所以系統(tǒng)的機械能守恒。
    (2)輕桿連體類
    這一類題目,系統(tǒng)除重力以外的其它力對系統(tǒng)不做功,物體的重力做功不會改變系統(tǒng)的機械能,系統(tǒng)內部的相互作用力是輕桿的彈力,而彈力只是使系統(tǒng)內部的機械能在相互作用的兩個物體之間進行等量的轉換,并沒有其它形式的能參與機械能的轉換,所以系統(tǒng)的機械能守恒。
    (3)在水平面上可以自由移動的光滑圓弧類。
    光滑的圓弧放在光滑的水平面上,不受任何水平外力的作用,物體在光滑的圓弧上滑動,這一類的題目,也符合系統(tǒng)機械能守恒的外部條件和內部條件,下面用具體的例子來說明
    (4)懸點在水平面上可以自由移動的擺動類。
    懸掛小球的細繩系在一個不受任何水平外力的物體上,當小球擺動時,物體能在水平面內自由移動,這一類的題目和在水平面內自由移動的光滑圓弧類形異而質同,同樣符合系統(tǒng)機械能守恒的外部條件和內部條件,下面用具體的例子來說明
    習題演練
    1. 如圖,傾角為q的光滑斜面上有一質量為M的物體,通過一根跨過定滑輪的細繩與質量為m的物體相連,開始時兩物體均處于靜止狀態(tài),且m離地面的高度為h,求它們開始運動后m著地時的速度?
    
    習題解析
    1. 對M、m和細繩所構成的系統(tǒng),受到外界四個力的作用。它們分別是:M所受的重力Mg,m所受的重力mg,斜面對M的支持力N,滑輪對細繩的作用力F。
    M、m的重力做功不會改變系統(tǒng)的機械能,支持力N垂直于M的運動方向對系統(tǒng)不做功,滑輪對細繩的作用力由于作用點沒有位移也對系統(tǒng)不做功,所以滿足系統(tǒng)機械能守恒的外部條件,系統(tǒng)內部的相互作用力是細繩的拉力,拉力做功只能使機械能在系統(tǒng)內部進行等量的轉換也不會改變系統(tǒng)的機械能,故滿足系統(tǒng)機械能守恒的外部條件。
    在能量轉化中,m的重力勢能減小,動能增加,M的重力勢能和動能都增加,用機械能的減少量等于增加量是解決為一類題的關鍵
    ,可得
    需要提醒的是,這一類的題目往往需要利用繩連物體的速度關系來確定兩個物體的速度關系。