专题6 多物体系统-轻杆连接体模型-2021年高考物理机械能守恒微专题突破

《机械能守恒定律》考点微专题6 系统机械能守恒问题(2) 轻杆连结体模型 一、知能掌握 对于存在相互作用的多个物体组成的系统而言，由于有内力做功，单个物体的机械能往往不守恒，因此要首先判断哪个系统的机械能守恒，然后合理选取系统，再利用机械能守恒定律列式求解.一般来说: (1)当只有重力做功时，可选取一个物体(其实是物体与地球构成的系统)作为研究对象. (2)当物体之间有弹力做功时，必须将这几个物体构成的系统作为研究对象(使这些弹力成为系统内力). （一）由两个或两个以上的物体所构成的系统，其机械能是否守恒，要看两个方面 1.系统以外的力是否对系统对做功，系统以外的力对系统做正功，系统的机械能就增加，做负功，系统的机械能就减少。不做功，系统的机械能就不变。 2.系统间的相互作用内力做功，不能使其它形式的能参与和机械能的转换。系统内物体的重力所做的功不会改变系统的机械能 系统间的相互作用力分为三类： ①刚体产生的弹力：比如轻绳的弹力，斜面的弹力，轻杆产生的弹力等 ②弹簧产生的弹力：系统中包括有弹簧，弹簧弹力在整个过程中做功，弹性势能参与机械能的转换。 ③其它力做功：比如炸药爆炸产生的冲击力，摩擦力对系统对功等。 在前两种情况中，轻绳的拉力，斜面的弹力，轻杆产生的弹力做功，使机械能在相互作用的两物体间进行等量的转移，系统的机械能还是守恒的。虽然弹簧的弹力也做功，但包括弹性势能在内的机械能也守恒。但在第三种情况下，由于其它形式的能参与了机械能的转换，系统的机械能就不再守恒了。 （二）系统的机械能守恒问题有以下四个题型： 1.轻绳连体类 这一类题目，系统除重力以外的其它力对系统不做功，系统内部的相互作用力是轻绳的拉力，而拉力只是使系统内部的机械能在相互作用的两个物体之间进行等量的转换，并没有其它形式的能参与机械能的转换，所以系统的机械能守恒。系统机械能守恒并非每个物体机械能守恒，因为细绳对系统中的每一个物体都要做功。 解这类问题时，要注意二个方面： 首先，寻找轻绳连接的两物体间的速度关系和位移关系（一些问题中轻绳连接的两个物体的运动速率大小相等，另一些问题中两物体的速率并不相等，这时就需要先进行运动的合成与分解找出两物体运动速度之间的关系），进而找到系统重力势能的变化，确定初末状态的动能； 其次，列机械能守恒方程时，一般选用ΔEk＝－ΔEp的形式． 2.轻杆连体类 这一类