第六章 学科素养聚焦 科学思维方法指导：非质点类机械能守恒问题 课时练作业ppt

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学科素养聚焦
科学思维方法指导：非质点类
机械能守恒问题
物理
1．问题特点：像“液柱”“链条”“过山车”类物体，在其运动过程中重心位置相对物体发生变化，这类物体不能再视为质点。
2．处理方法：一般情况下，将物体分段处理，确定质量分布均匀的规则物体各部分的重心位置，根据初、末状态物体重力势能的变化列式求解。
类型1　“液柱”类问题
【例1】　(多选)内径面积为S的U形圆筒竖直放在水平面上，筒内装水，底部阀门K关闭时两侧水面高度分别为h1和h2，如图所示。已知水的密度为ρ，不计水与筒壁的摩擦阻力。现把连接两筒的阀门K打开，当两筒水面高度相等时，则该过程中(　 　)
A．水柱的重力做正功
B．大气压力对水柱做负功
C．水柱的机械能守恒
ACD
类型2　“链条”类问题
【例2】　如图所示，有一条长为L＝1 m的均匀金属链条，有一半长度在光滑的足够高的斜面上，斜面顶端是一个很小的圆弧，斜面倾角为30°，另一半长度竖直下垂在空中，当链条从静止开始释放后链条滑动，则链条刚好全部滑出斜面时的速度大小为(重力加速度g取10 m/s2)(　 　)
A
(1)物体虽然不能看作质点，但因只有重力做功，物体整体的机械能守恒。
(2)在确定物体重力势能的变化量时，要根据情况将物体分段处理，确定好各部分的重心位置及重心高度的变化量。
归纳总结
【跟踪训练1】　如图所示，粗细均匀的U形管内装有同种液体，在管口右端用盖板A密闭，两管内液面的高度差为h，U形管中液柱的总长为5h。现拿去盖板A，液体开始流动，不计液体内部及液体与管壁间的阻力，则当两管液面高度相同时，右侧液面下降的速度大小是(重力加速度为g)(　 　)
B
【跟踪训练2】　如图所示，一长为L的均匀铁链对称挂在一轻质小滑轮上，由于某一微小的扰动使得链条向一侧滑动，滑轮离地面足够高，则铁链完全离开滑轮时的速度大小为(　 　)
C
【跟踪训练3】　(多选)如图所示，在竖直平面内半径为R的四分之一圆弧轨道AB、水平轨道BC与斜面CD平滑连接在一起，斜面足够长。在圆弧轨道上静止着N个半径为r(r R)的光滑小球(小球无明显形变)，小球恰好将圆弧轨道铺满，从最高点A到最低点B依次标记为1、2、3、…、N。现将圆弧轨道末端B处的阻挡物拿走，N个小球由静止开始沿轨道运动，不计摩擦与空气阻力，下列说法正确的是(　 　)
A．N个小球在运动过程中始终不会散开
B．第1个小球从A到B过程中机械能守恒
C．第1个小球到达B点前第N个小球做匀加速运动
AD
解析：在下滑的过程中，曲面上的小球要做加速运动，则后面的小球对前面的小球有向前挤压的作用，所以小球之间始终相互挤压，冲上斜面后，小球要做减速运动，后面的小球把前面的小球往上压，所以小球之间始终相互挤压，故N个小球在运动过程中始终不会散开，A正确；第1个小球在下滑过程中受到挤压，所以有外力对小球做功，小球的机械能不守恒，B错误；由于小球在下滑过程中速度发生变化，相互间的挤压力变化，所以第N个小球不可能做匀加速运动，C错误；将N个小球看作一个整体，