功能关系、机械能守恒定律在连接体问题中的应用
类型一:轻绳连接的物体系统
(1)常见情景
(2)三点提醒
①分清两物体是速度大小相等,还是沿绳方向的分速度大小相等。
②用好两物体的位移大小关系或竖直方向高度变化的关系。
③对于单个物体,一般绳上的力要做功,机械能不守恒;但对于绳连接的系统,机械能则可能守恒。
类型二:轻杆连接的物体系统
(1)常见情景
(2)三大特点
①用杆连接的两个物体,其线速度大小一般有以下两种情况:
a.若两物体绕某一固定点做圆周运动,根据角速度ω相等确定线速度v的大小。
b.“关联速度法”:两物体沿杆方向速度大小相等。
②杆对物体的作用力并不总是沿杆的方向,杆能对物体做功,单个物体机械能不守恒。
③对于杆和球组成的系统,若忽略空气阻力和各种摩擦且没有其他力对系统做功,则系统机械能守恒。
类型三:轻弹簧连接的物体系统
(1)题型特点
由轻弹簧连接的物体系统,一般既有重力做功,又有弹簧弹力做功,这时系统内物体的动能、重力势能和弹簧的弹性势能相互转化,而总的机械能守恒。
(2)两点提醒
①对于同一弹簧,弹性势能的大小由弹簧的形变量决定,无论弹簧伸长还是压缩。
②物体运动的位移与弹簧的形变量或形变量的变化量有关。
值得注意的是:连接体功能问题的注意事项
(1)连接体系统中单个物体的机械能一般不守恒,分析单个物体的能量问题时,需要用功能关系。
(2)连接体问题应注意关联速度规律的应用。
(3)系统含弹簧时,不要遗漏弹簧弹性势能的分析。