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1、第五章第五章能量和動量能量和動量(一)系統(tǒng)機(jī)械能守恒的三類連接體模型連接體問題是力學(xué)部分的難點,本書通過對近幾年高考題及各地模擬題的深入研究,總結(jié)出以下三類可以利用系統(tǒng)機(jī)械能守恒來快速解題的連接體模型。速率相等的連接體模型1如圖所示的兩物體組成的系統(tǒng),當(dāng)釋放B而使A、B運(yùn)動的過程中,A、B的速度均沿繩子方向,在相等時間內(nèi)A、B運(yùn)動的路程相等,則A、B的速率相等。2判斷系統(tǒng)的機(jī)械能是否守恒不從做功角度判斷,而從能量轉(zhuǎn)化的角度判斷,即:如果
2、系統(tǒng)中只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。這類題目的典型特點是系統(tǒng)不受摩擦力作用。[典例1]如圖所示,A、B兩小球由繞過輕質(zhì)定滑輪的細(xì)線相連,A放在固定的光滑斜面上,B、C兩小球在豎直方向上通過勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連,C球放在水平地面上?,F(xiàn)用手控制住A,并使細(xì)線剛剛拉直但無拉力作用,并保證滑輪左側(cè)細(xì)線豎直、右側(cè)細(xì)線與斜面平行。已知A的質(zhì)量為4m,B、C的質(zhì)量均為m,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
3、止?fàn)顟B(tài);釋放A后,A沿斜面下滑至速度最大時,C恰好離開地面。求:(1)斜面的傾角α;(2)A球獲得的最大速度vm。[審題建模](1)細(xì)線不可伸長,A、B兩球速率一定相等,但B與C球以彈簧相連,速率一般不同。(2)彈簧的彈性勢能與彈簧的形變量大小有關(guān),無論彈簧處于伸長狀態(tài)還是壓縮狀態(tài)。[解析](1)由題意可知,當(dāng)A沿斜面下滑至速度最大時,C恰好離開地面。A的加速度此時為零由牛頓第二定律得:4mgsinα-2mg=0則:sinα=,α=30
4、。12(2)由題意可知,A、B兩小球及輕質(zhì)彈簧組成的系統(tǒng)在初始時和A沿斜面下滑至速度最大時的機(jī)械能守恒,同時彈簧的彈性勢能相等,故有:2mg=kΔx能,即等于重力對M做的功,D正確。3.(2017福建質(zhì)檢)如圖所示,一根輕繩繞過光滑的輕質(zhì)定滑輪,兩端分別連接物塊A和B,B的下面通過輕繩連接物塊C,A鎖定在地面上。已知B和C的質(zhì)量均為m,A的質(zhì)量為m,B和C之間的輕繩長度為L,初始時C離地面32的高度也為L。現(xiàn)解除對A的鎖定,物塊開始運(yùn)動
5、。設(shè)物塊可視為質(zhì)點,落地后不反彈。重力加速度大小為g。求:(1)A剛上升時的加速度大小a;(2)A上升過程中的最大速度大小vm;(3)A離地面的最大高度H。解析:(1)解除對A的鎖定后,A加速上升,B和C加速下降,A、B、C加速度大小相等,設(shè)輕繩對A和B的拉力大小為T,由牛頓第二定律得對A受力分析得:T-mg=ma①3232對B、C受力分析得:(m+m)g-T=(m+m)a②由①②式得a=g。③17(2)當(dāng)物塊C剛著地時,A的速度最大,
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