第4章 微专题整合——非质点类物体的机械能守恒问题（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第二册（教科版2019）

微专题整合——非质点类物体的机械能守恒问题 类型一　“液柱”类问题 (1)不计液体与筒壁的摩擦阻力时，对液柱整体来说，只有重力做功，机械能守恒。 (2)液体总的重力势能的减少量转化为所有液体的动能。 [应用体验] 1.如图所示，粗细均匀、两端开口的U形管内装有同种液体，开始时两边液面高度差为h，管中液柱总长度为4h，后来让液体自由流动，当两液面高度相等时，右侧液面下降的速度为(重力加速度大小为g)(　　) A. 　　　　　　　 B. C. D. 解析：选A　当两液面高度相等时，液体减少的重力势能转化为全部液体的动能，且各部分液体的速度大小相同，根据机械能守恒定律得mg·h＝mv2，解得v＝，选项A正确。 类型二　“链条”类问题 (1)均匀链条的重心在链条的中心。 (2)桌面光滑时，链条滑落过程中机械能守恒。　　 [应用体验] 2.如图所示，长为L的均匀链条放在光滑水平桌面上，且使长度的垂在桌边，松手后链条从静止开始沿桌边下滑，则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为(重力加速度大小为g)(　　) A. B. C. D．4 解析：选C　由机械能守恒定律得ΔEp减＝ΔEk增，即mg·L＋mg·L＝mv2，所以v＝，选项C正确。 类型三　“过山车”类问题 (1)“过山车”若能安全通过固定的圆形轨道，在最高点时速度至少为。 (2)若过山车长度L>2πR时，当过山车充满圆形轨道时，对应速度最小。 [应用体验] 3．如图所示，露天娱乐场空中列车是由许多节完全相同的车厢组成，列车先沿光滑水平轨道行驶，然后滑上一固定的半径为R的空中圆形光滑轨道，若列车全长为L(L >2πR)，R远大于一节车厢的长度和高度，那么列车在运行到圆形光滑轨道前的速度至少要多大，才能使整个列车安全通过固定的圆形轨道(车厢间的距离不计)。 解析：当列车进入轨道后，动能逐渐向势能转化，车速逐渐减小，当车厢占满圆形轨道时速度最小，设此时的速度为v，列车的质量为M， 圆形轨道上那部分列车的质量M′＝·2πR 由机械能守恒定律可得Mv02＝Mv2＋M′gR 又因圆形轨道顶部车厢应满足mg＝m， 可求得v0＝。 答案： 学科网（北京）股份有限公司 $$