机械能专题教案

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一.教学目的:针对弹簧类机械能守恒问题,帮助学生梳理思路

重点:临界问题的受力分析,关联速度的分析,机械能守恒的分析。

例1.如图所示,一个半径和质量都不计的定滑轮O固定在天花板上,物块B和A通过轻弹簧拴接在一起,竖直放置在水平地面上,保持静止后用不可伸长的轻绳绕过滑轮连接物块A和C,物块C穿在竖直固定的细杆上,OA竖直,OC间距l=3 m且水平,此时A、C间轻绳刚好拉直且无作用力。已知物块A、B、C的质量均为2 kg,不计一切阻力和摩擦,g取10 m/s2。现将物块C由静止释放,下滑h=4 m时某某B刚好被提起,求:

1.弹簧的劲度系数

2.此时某某A速度的大小为

关键信息:B、C的质量均为1kg,劲度系数为20N/m,A速度最大时B恰好离开地面。

信息挖掘:1.初始系统静止,绳子拉力为零,对A受力分析。

末状态对B受力分析

整个过程中系统机械能守恒

(1)弹簧进劲系数的求解

①初始状态对A受力分析:弹力F=mg,得出弹簧压缩量

②末状态对B受力分析:弹力F=mg,得出弹簧伸长量量

③由几何关系推出C下降h时A上升的高度

物块A的速度的求解

A,B,C,弹簧组成的系统机械能守恒,列出机械能守恒

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(2)物块A的速度的求解

A,B,C,弹簧组成的系统机械能守恒,列出机械能守恒

确定A与B的速度关系

分析:初始状态弹簧形变量 末始状态弹簧形变量

确定A与B的位移

3.如图所示,倾角θ=37o的光滑且足够长的斜面固定在水平面上,在斜面顶端固定一个轮半径和质量不计的光滑定滑轮D,质量均为m=1kg的物体A和B用一劲度系数k=240N/m的轻弹簧连接,物体B被位于斜面底端且垂直于斜面的挡板P挡住。用一不可伸长的轻绳使物体A跨过定滑轮与质量为M的小环C连接,小环C穿过竖直固定的光滑均匀细杆,当整个系统静止时,环C位于Q处,绳与细杆的夹角α=53o,且物体B对挡板P的压力恰好为零。图中SD水平且长度为d=0.2m,位置R与位置Q关于位置S对称,轻弹簧和定滑轮右侧的绳均与斜面平行。现让环C从位置R由静止释放,且环C在下落过程中绳始终未松弛。sin37o=0.6,cos37o=0.8,g取10m/s2。

求:

1.当环C位于Q处时绳子拉力大小T和小环C的质量M.

2.小环C通过位置S时的速率

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