高中物理专题六机械能守恒定律选讲5板块模型

高中物理板块模型归纳高中物理板块模型归纳是指将高中物理课程中所涉及的知识点进行分类、总结和归纳，形成一种系统化的知识结构。

这种模型可以帮助学生更好地理解和掌握物理知识，提高学习效率。

下面详细介绍高中物理板块模型。

一、力学1. 运动学（1）描述运动的数学工具：位移、速度、加速度、角速度、周期等。

（2）直线运动规律：匀速直线运动、匀加速直线运动、匀减速直线运动、匀速圆周运动。

（3）曲线运动规律：平抛运动、斜抛运动、圆周运动。

2. 动力学（1）牛顿运动定律：惯性定律、动力定律、作用与反作用定律。

（2）动量定理：动量的守恒、动量的变化。

（3）能量守恒定律：动能、势能、机械能、内能。

3. 机械振动与机械波（1）简谐振动：正弦、余弦、螺旋线。

（2）非简谐振动：阻尼振动、受迫振动。

（3）机械波：横波、纵波、波的干涉、波的衍射、波的传播。

二、热学1. 分子动理论（1）分子运动的基本规律：布朗运动、分子碰撞、分子速率分布。

（2）气体的状态方程：理想气体状态方程、范德瓦尔斯方程。

2. 热力学（1）热力学第一定律：内能、热量、功。

（2）热力学第二定律：熵、热力学第二定律的微观解释。

3. 物态变化（1）相变：固态、液态、气态、等离子态。

（2）相变规律：熔化、凝固、汽化、液化、升华、凝华。

三、电学1. 电磁学（1）静电学：库仑定律、电场、电势、电势差、电容、电感。

（2）稳恒电流：欧姆定律、电阻、电流、电功率、电解质。

（3）磁场：毕奥-萨伐尔定律、安培环路定律、洛伦兹力、磁感应强度、磁通量、磁介质。

2. 电路与电器（1）电路：串联电路、并联电路、混联电路、电路图。

（2）电器：电阻、电容、电感、二极管、晶体管、运算放大器。

3. 电磁波（1）电磁波的产生：麦克斯韦方程组、赫兹实验。

（2）电磁波的传播：波动方程、折射、反射、衍射。

四、光学1. 几何光学（1）光线、光的反射、光的折射、光的速度。

（2）透镜：凸透镜、凹透镜、眼镜、相机、投影仪。

专题六：机械能守恒在模型中的应用 1．连绳模型此类问题要认清物体的运动过程，注意物体运动到最高点或最低点时速度相同这一隐含条件．例1 如图所示，甲、乙两个物体的质量分别为m 甲和m 乙(m 乙>m 甲)，用细绳连接跨在半径为R 的光滑半圆柱的两端，连接体由图示位置从静止开始运动，当甲到达半圆柱体顶端时对圆柱体的压力为多大？⎦⎥⎤－π－m 乙m 乙＋m 甲2．连杆模型这类问题应注意在运动过程中各个物体之间的角速度、线速度的关系等．例2 一个质量不计的直角形支架两端分别连接质量为m 和2m 的小球A 和B ，支架的两直角边长度分别为2L 和L ，支架可绕固定轴O 在竖直平面内无摩擦地转动，如图所示，开始时OA 边处于水平位置，由静止释放，则( )A ．A 球的最大速度为2gLB ．A 球速度达到最大时，两小球的总重力势能最小C ．A 球速度达到最大时，两直角边与竖直方向的夹角都为45°D ．A 、B 两球的最大速度之比为v A ：v B ＝2：1解析 支架绕固定轴O 转动，A 、B 两球运动的角速度相同，速度之比始终为2：1，又A 、B 两球组成的系统机械能守恒，所以B 、D 正确，设A 球速度最大时，OB 与竖直方向的夹角为θ，根据机械能守恒定律，有mg ·2L sin θ－2mgL (1－cos θ)＝12mv 2A ＋12·2m ⎝ ⎛⎭⎪⎫12v A 2 所以v 2A ＝83gL [2sin(θ＋45°)－1]≤2－3gL由此可知，当θ＝45°时，A 球速度最大，C 项正确，A 项错误．答案 BCD3．滑槽模型滑槽模型是指通过弧形滑槽将不同的物体连在一起组成的系统．此类问题应认清物体的运动过程，注意物体运动到最高点或最低点时速度相同这一隐含条件．例3如图所示，光滑的水平地面上放有质量均为m 的物体A 和B ，两者彼此接触．物体A 的上表面是半径为R 的光滑半圆形轨道，轨道顶端距水平面的高度为h .现在一质量也为m 的小物体C 从轨道的顶端由静止状态下滑．已知在运动过程中，物体A 和C 始终保持接触，试求：(1)物体A 和B 刚分离时，物体B 的速度；(2)物体A 和B 分离后，物体C 所能达到距水平面的最大高度．解析(1)当C 运动到最低点时，A 和B 开始分离．设A 和B 刚分离时，B 的速度为v B ，C 的速度为v C ，根据A 、B 、C 组成的系统动量守恒和机械能守恒，有(m ＋m )v B ＝mv CmgR ＝12mv 2C ＋12(m ＋m )v 2B 由以上两式可得v B ＝133gR . (2)A 和B 分离后，C 达到最大高度时，A 、C 速度相同，设此速度为v 1，根据动量守恒，有mv B ＝(m ＋m )v 1，所以C 到达最大高度时的速度为v 1＝12v B ＝163gR .设C 所能到达距水平面的最大高度为H ，根据机械能守恒定律，有mgh ＝12mv 2B ＋12(m ＋m )v 21＋mgH 所以C 能达到距水平面的最大高度为H ＝h －14R . 答案 (1)133gR (2)h －14R4．滑链模型此类问题应注意重力势能为零的位置的选择及重力势能的改变．例4如图所示，一条长为L 的柔软匀质链条，开始时静止放在光滑梯形平台上，斜面上的链条为x 0，已知重力加速度为g ，L <BC ，∠BCE ＝α，试用x 0、x 、L 、g 、α表示斜面上链条长为x 时链条的速度大小(链条尚有一部分在平台上且x >x 0)．解析 链条各部分和地球组成的系统机械能守恒，设链条的总质量为m ，以平台所在位置为零势能面，则－m L x 0g ·12x 0sin α＝12mv 2－m L xg ·12x sin α 解得v ＝ g Lx 2－x 20α. 所以当链条长为x 时，链条的速度为 g Lx 2－x 20α. 答案 g L x 2－x 20α5．弹簧模型由两个或两个以上的物体与弹簧组成的系统，应注意：弹簧伸长或压缩至最大程度时，弹簧两端连接的物体具有相同的速度；弹簧处于自然长度时，弹性势能最小(为零)等隐含条件．例5如图所示，在一个光滑的水平面上，有质量均为m 的三个物体，其中物体B 、C 静止，中间夹着一个质量不计的弹簧，弹簧处于自然状态，物体A 以水平速度v 0撞向物体B ，碰撞后A 、B 粘在一起运动，求在整个运动过程中：(1)弹簧的最大弹性势能；(2)物体C 的最大速度．解析(1)物体A 和B 碰撞后，A 、B 粘在一起以相同速度v 1向右运动，根据动量守恒定律，有mv 0＝2mv 1，即v 1＝12v 0， 当物体A 、B 、C 的速度都为v 2时，弹簧的弹性势能最大，根据动量守恒定律，有mv 0＝3mv 2，即v 2＝13v 0， 弹簧的最大弹性势能为E p ＝12×2mv 21－12×3mv 22＝112mv 20.(2)当弹簧再次恢复为原长时，C 的速度最大，设此时物体B 、C 的速度分别为v ′1、v ′2，根据动量守恒定律和机械能守恒定律，有mv 0＝2mv 1′＋mv 2′，12×2mv 21＝12×2mv 1′2＋12mv 2′2， 解得v 2′＝23v 0，即物体C 的最大速度为23v 0. 答案 (1)112mv 20 (2)23v 0.。

机械能守恒的连接体模型江苏省姜堰中学 唐玉兵【要点分析】模型一、速率相等的连接体模型如图所示，是A 、B 两物体组成的系统，当释放B而使A 、B 运动的过程中，A 、B 的速度均沿绳子方向，在相等时间内A 、B 运动的路程相等，则A 、B的速率相等。

【典型例题】例1、如图所示，B 物体的质量是A 物体质量的12，在不计摩擦阻力的情况下，A 物体自H 高处由静止开始下落。

以地面为参考平面，当物体A 的动能与其势能相等时，物体A 距地面的高度是( )A.15HB.25HC.45HD.13H 【参考答案】B【解析】 设当物体A 距离地面h 时，其动能与势能相等，对A 、B 组成的系统由机械能守恒定律得：又根据题意可知， 解得： 故选项B 正确。

【要点分析】模型二、角速度相等的连接体模型如图所示，是A 、B 两物体组成的系统，当释放A 、B 后，绕垂直纸面的固定轴O 转动（图中未画出），在相同时间内，A 、B 转过的角度相等，则A 、B 转过的角速度相等。

【典型例题】211()()22A A A m g H h m m v -=+例2、如图，质量分别为m和2m的两个小球A和B，中间用长为2L的轻杆相连，在杆的中点O处有一固定水平转动轴，把杆置于水平位置后由静止释放，在B球顺时针转动到最低位置的过程中( )A．A、B两球的角速度大小始终相等B．重力对B球做功的瞬时功率一直增大C．B球转动到最低位置时的速度大小为23 gLD．杆对B球做正功，B球机械能不守恒【参考答案】A C【解析】A、B两球用轻杆相连，角速度大小始终相等，选项A正确；杆在说位置时，重力对B球做功的瞬时功率为零，杆在竖直位置时，B球的重力和速度方向垂直，重力对B球做功的瞬时功率也为零，但在其他位置重力对B球做功的瞬时功率不为零，因此，重力对B球做功的瞬时功率先增大后减小，选项B错误；设B 球转动到最低位置时的速度为v，两球角速度大小相等，转动半径相等，所以两球的线速度大小也相等，对A、B两球和杆组成的系统，由机械能守恒定律得：解得：选项C正确；B球的重力势能减少了2mgL，动能增加了2mgL/3，机械能减少了，所以杆对B球做负功，选项D错误。

板块模型整体分析：板块模型是高中物理中一个很经典的物理模型，该模型是动量守恒定律应用的典范，板和块借助于相互之间的摩擦力而发生作用，引起速度、位移、加速度、能量等一系列物理量的变化，因此也成为一类很重要的综合问题。

解决此类问题的关键，就是要明确板和块之间的位移关系，抓住系统动量守恒的特征，配合能量守恒、功能关系、摩擦力与最大静摩擦力的知识。

典型习题1.一质量为M 的长木板，静止在光滑水平桌面上。

一质量为m 的小滑块以水平速度v 0从长上木板的一端开始在木板上滑动，直到离开木板。

滑块刚离开木板时的速度为v 0/3.若把此木板固定在水平桌面上，其它条件相同，求滑块离开木板时的速度v.2.如右图所示，光滑的曲面轨道的水平出口跟停在光滑水平面上的平板小车的上表面相平，质量为m 的小滑块从光滑轨道上某处由静止开始滑下并滑上平板小车，使得小车在光滑水平面上滑动。

已知小滑块从光滑轨道上高度为H 的位置由静止开始滑下，最终停到板面上的Q 点。

平板小车的质量为2m ，若用g 表示本地的重力加速度大小，求：⑴小滑块到达轨道底端时的速度是多大？⑵小滑块滑上小车后，平板小车可达到的最大速度是多少？⑶在该过程中，系统产生的总热量是多少？3、如图所示，长2m ，质量为1kg 的木板静止在光滑水平面上，一木块质量也为1kg （可视为质点），与木板之间的动摩擦因数为0.2。

要使木块在木板上从左端滑向右端而不至滑落，则木块初速度的最大值为（ ）A ．1m/sB ．2 m/sC ．3 m/sD ．4 m/s4.如图所示，质量为M 的木板长为L ，木板的两个端点分别为A 、B ，中点为O ，木板置于光滑的水平面上并以v 0的水平初速度向右运动。

若把质量为m 的小木块（可视为质点）置于木板的B 端，小木块的初速度为零，最终小木块随木板一起运动。

小木块与木板间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g 。

求： （1）小木块与木板相对静止时，木板运动的速度；（2）小木块与木板间的动摩擦因数μ的取值在什么范围内，才能使木块最终相对于木板静止时位于OA 之间。

高中物理模型法解题———板块模型【模型概述】板块模型是多个物体的多个过程问题，是一个最经典、最基本的模型之一。

木板和物块组成的相互作用的系统称为板块模型，该模型涉及到静摩擦力、滑动摩擦力的转化、方向判断等静力学知识，还涉及到牛顿运动定律、运动学规律、动能定理和能量的转化和守恒等方面的知识。

板块类问题的一般解题方法(1)受力分析．(2)物体相对运动过程的分析．(3)参考系的选择（通常选取地面）．(4)做v-t图像(5)摩擦力做功与动能之间的关系．(6)能量守恒定律的运用．一、含作用力的板块模型问题：【例题1】如图所示，木板静止于水平地面上，在其最右端放一可视为质点的木块．已知木块的质量m=1kg，木板的质量M=4kg，长L=2.5m，上表面光滑，下表面与地面之间的动摩擦因数μ=0.2．现用水平恒力F=20N拉木板，g取10m/s2，求：（1）木板的加速度；（2）要使木块能滑离木板，水平恒力F作用的最短时间；（3）如果其他条件不变，假设木板的上表面也粗糙，其上表面与木块之间的动摩擦因数为0.3，欲使木板能从木块的下方抽出，需对木板施加的最小水平拉力是多大？（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（4）若木板的长度、木块质量、木板的上表面与木块之间的动摩擦因数、木块与地面间的动摩擦因数都不变，只将水平恒力增加为30N，则木块滑离木板需要多长时间？【解题思路】（1）根据牛顿第二定律求出木板的加速度．（2）让木板先做匀加速直线运动，然后做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律，结合位移之和等于板长求出恒力F作用的最短时间．（3）根据牛顿第二定律求出木块的最大加速度，隔离对木板分析求出木板的加速度，抓住木板的加速度大于木块的加速度，求出施加的最小水平拉力．（4）应用运动学公式，根据相对加速度求所需时间．【答案】（1）木板的加速度2.5m/s2；（2）要使木块能滑离木板，水平恒力F作用的最短时间1s；（3）对木板施加的最小水平拉力是25N；（4）木块滑离木板需要2s【解析】解：（1）木板受到的摩擦力F f=μ（M+m）g=10N木板的加速度=2.5m/s2（2）设拉力F作用t时间后撤去，木板的加速度为木板先做匀加速运动，后做匀减速运动，且a=﹣a′有at2=L解得：t=1s，即F作用的最短时间是1s．（3）设木块的最大加速度为a木块，木板的最大加速度为a木板，则对木板：F1﹣μ1mg﹣μ（M+m）g=Ma木板木板能从木块的下方抽出的条件：a木板＞a木块解得：F＞25N（4）木块的加速度木板的加速度=4.25m/s2木块滑离木板时，两者的位移关系为x木板﹣x木块=L即带入数据解得：t=2s【变式练习】如图所示，质量M=1kg的木块A静止在水平地面上，在木块的左端放置一个质量m=1kg的铁块B（大小可忽略），铁块与木块间的动摩擦因数μ1=0.3，木块长L=1m，用F=5N的水平恒力作用在铁块上，g取10m/s2．（1）若水平地面光滑，计算说明两木块间是否会发生相对滑动．（2）若木块与水平地面间的动摩擦因数μ2=0.1，求铁块运动到木块右端的时间．【解题思路】（1）假设不发生相对滑动，通过整体隔离法求出A、B之间的摩擦力，与最大静摩擦力比较，判断是否发生相对滑动．（2）根据牛顿第二定律分别求出A、B的加速度，结合位移之差等于木块的长度求出运动的时间．【答案】（1）A、B之间不发生相对滑动；（2）铁块运动到木块右端的时间为．【解析】（1）A、B之间的最大静摩擦力为：f m＞μmg=0.3×10N=3N．假设A、B之间不发生相对滑动，则对AB整体分析得：F=（M+m）a对A，f AB=Ma代入数据解得：f AB=2.5N．因为f AB＜f m，故A、B之间不发生相对滑动．（2）对B，根据牛顿第二定律得：F﹣μ1mg=ma B，对A，根据牛顿第二定律得：μ1mg﹣μ2（m+M）g=Ma A根据题意有：x B﹣x A=L，，联立解得：．二、不含作用力的板块模型问题：【例题2】一长木板在水平地面上运动，在t ＝0时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板上，以后木板运动的速度—时间图像如图所示。

高中物理知识点总结_高考物理48个解题模型高中物理解题模型汇总必修一1、传送带模型：摩擦力，牛顿运动定律，功能及摩擦生热等问题。

2、追及相遇模型：运动规律，临界问题，时间位移关系问题，数学法(函数极值法。

图像法等)3、挂件模型：平衡问题，死结与活结问题，采用正交分解法，图解法，三角形法则和极值法。

4、斜面模型：受力分析，运动规律，牛顿三大定律，数理问题。

必修二1、“绳子、弹簧、轻杆”三模型：三件的异同点，直线与圆周运动中的动力学问题和功能问题。

2、行星模型：向心力(各种力)，相关物理量，功能问题，数理问题(圆心。

半径。

临界问题)。

3、抛体模型：运动的合成与分解，牛顿运动定律，动能定理(类平抛运动)。

选修3-11、“回旋加速器”模型：加速模型(力能规律)，回旋模型(圆周运动)，数理问题。

2、“磁流发电机”模型：平衡与偏转，力和能问题。

3、“电路的动态变化”模型：闭合电路的欧姆定律，判断方法和变压器的三个制约问题。

4、“限流与分压器”模型：电路设计，串并联电路规律及闭合电路的欧姆定律，电能，电功率，实际应用。

选修3-21、电磁场中的单杆模型：棒与电阻，棒与电容，棒与电感，棒与弹簧组合，平面导轨，竖直导轨等，处理角度为力电角度，电学角度，力能角度。

2、交流电有效值相关模型：图像法，焦耳定律，闭合电路的欧姆定律，能量问题。

选修3-41、“对称”模型：简谐运动(波动)，电场，磁场，光学问题中的对称性，多解性，对称性。

2、“单摆”模型：简谐运动，圆周运动中的力和能问题，对称法，图象法。

选修3-51、“爆炸”模型：动量守恒定律，能量守恒定律。

2、“能级”模型：能级图，跃迁规律，光电效应等光的本质综合问题。

高考物理必考知识点总结一、运动的描述1.物体模型用质点，忽略形状和大小;地球公转当质点，地球自转要大小。

物体位置的变化，准确描述用位移，运动快慢S比t ，a用Δv与t 比。

2.运用一般公式法，平均速度是简法，中间时刻速度法，初速度零比例法，再加几何图像法，求解运动好方法。

专题六、板块问题板块滑动问题是指小滑块（可视为质点）与长木板（或平板车）之间的相对滑动的模型，它是高中物理的重要题型，它渗透匀变速直线运动规律，牛顿运动定律，动能定理，动量定理，动量守恒定律，能的转化和守恒定律等规律。

它也是高考命题的热点、重点问题.板块模型是一种复合模型，是由板模型和滑块模型组合而成的，在试题中是比较常见的模型类型。

求解板块模型题首先要从板和滑块两个模型的特点出发，分析滑块与板的特点，滑块未必是光滑的，一个是板的长度，是有限的，是否为足够长的，一个是板的表面是否存在摩擦；还要分析板和滑块的组合方式，一般的组合方式为一滑块和一长版结构的，其次，要分析板和滑块间的相互作用特点。

两种常见的试题模式：一种是滑块在水平方向不受力（但往往有摩擦），但有初速度，一种是板在水平方向受外力的作用。

解题时要注意分析两个模型的相互作用特点和相互作用过程。

型的相互作用特点和相互作用过程。

解决思路：（1）通过分析物理过程，养成画示意图的习惯。

（2）通过受力分析，搞清板和块的运动规律，选择相应的规律求解 （3）根据板、块的运动规律，画出v-t 图象图象 （4）运算之前要先判断块是否已经滑离板（5）速度相等、位移差为板长是滑块不掉下板的临界条件 （6）速度相等是滑动摩擦力消失或变为静摩擦力的条件 （7）滑动摩擦力与相对位移的乘积等于系统的发热 （8）灵活选择参考系往往可使问题简化）灵活选择参考系往往可使问题简化1、（2009天津）1、(10分)如图所示，质量m 1=0.3 kg 的小车静止在光滑的水平面上，车长L=1.5 m L=1.5 m，现，现有质量m 2=0.2 kg 可视为质点的物块，以水平向右的速度v 0=2 m/s 从左端滑上小车，最后在车面上某处与小车保持相对静止。

物块与车面间的动摩擦因数μ=0.5,=0.5,取取g=10 m/s 2,求 （1）物块在车面上滑行的时间t;（2）要使物块不从小车右端滑出，物块滑上小车左端的速度v 0′不超过多少。

动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律的综合应用——“板-块”模型●问题概述：“板-块”物理模型，在综合性题目中是最为重要的一个模型，面对的是一个系统，面对一个物理过程所使用的物理规律时，选择好研究对象，还会面对参考系的选取。

●关键点：（1）受力分析，特别是摩擦力的分析；（2）对各个定理、定律的使用对象、条件清晰●例题：如图所示，质量为0.4kg的木块以2m/s的速度水平地滑上静止在光滑水平地面上的平板小车，小车的质量为1.6kg，木块与小车之间的动摩擦因数为0.2(g 取10m/s2)．设小车足够长，求：(1)木块和小车相对静止时小车的速度；(2)从木块滑上小车到它们处于相对静止所经历的时间；(3)从木块滑上小车到它们处于相对静止木块在小车上滑行的距离．问题分析：（1）画出板块运动的情境图（标出板、块的位移）（2）用隔离法对板、块受力分析，列出对应的动力学方程和运动学方程；（3）列出板、块的动能定理的表达式（4）找到整个系统摩擦力做功和内能（热量）间的关系●规律总结：●巩固练习：1．如图所示，在光滑的水平面上，有一质量为M的长木板，长木板左端放一质量为m(M>m)的物块。

现同时给长木板和物块相同大小的初速度v，分别向左、右运动。

它们之间的动摩擦因数为，长木板足够长，不计空气阻力，求：①物块和长木板相对静止时，物块的速度大小和方向；②当物块的速度方向发生改变时，长木板的速度大小。

2.如图所示，质量为m的小物块以水平速度v0滑上原来静止在光滑水平面上质量为M的小车上，物块与小车间的动摩擦因数为μ，小车足够长。

求：①从小物块滑上小车到相对小车静止所经历的时间；②整个过程中产生的热量；③从小物块滑上小车到相对小车静止时，物块相对小车滑行的距离。

3.如图所示，质量m=20kg的物体以水平速度v0=5m/s滑上静止在水平地面的平板小车的左端。

小车质量M=80kg，物体在小车上滑行一段距离后相对于小车静止。

学习资料核心素养专项提升典型物理模型指导突破科学思维之模型建构-—多物体的机械能守恒模型模型概述1.常见的三种模型(1）轻绳连接的物体系统模型常见情景模型 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。

（2)轻杆连接的物体系统模型常见 情景模型特点①平动时两物体线速度相等，转动时两物体角速度相等。

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,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.(3)轻弹簧连接的物体系统模型模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。

两点提醒①对同一弹簧,弹性势能的大小由弹簧的形变量完全决定，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。

2。

多物体机械能守恒问题的分析方法(1)正确选取研究对象，合理选取物理过程。

（2)对多个物体组成的系统要注意判断物体运动过程中,系统的机械能是否守恒。

(3）注意寻找用轻绳、轻杆或轻弹簧相连接的物体间的速度关系和位移关系。

(4）列机械能守恒方程时，从三种表达式中选取方便求解问题的形式。

案例探究（2020江苏卷)如图所示，鼓形轮的半径为R,可绕固定的光滑水平轴O转动,在轮上沿相互垂直的直径方向固定四根直杆，杆上分别固定有质量为m的小球，球与O的距离均为2R，在轮上绕有长绳,绳上悬挂着质量为M的重物.重物由静止下落,带动鼓形轮转动，重物落地后鼓形轮匀速转动,转动的角速度为ω。

绳与轮之间无相对滑动，忽略鼓形轮、直杆和长绳的质量,不计空气阻力，重力加速度为g。

求:（1）重物落地后，小球线速度的大小v；（2）重物落地后一小球转到水平位置A,此时该球受到杆的作用力的大小F;（3)重物下落的高度h。

机械能守恒定律的应用机械能守恒定律应用中的几种模型机械能守恒定律属于教学中的重点知识，在实际问题中我们如果能正确建立几种典型的机械能守恒的模型，将有利于对此类问题的分析和解决．(1)轻连绳模型【典例1】如图所示，细绳跨过定滑轮悬挂两物体M和m，且M>m，不计摩擦，系统由静止开始运动过程中( )．A．M、m各自的机械能分别守恒B．M减少的机械能等于m增加的机械能C．M减少的重力势能等于m增加的重力势能D．M和m组成的系统机械能守恒解析M下落过程中，绳的拉力对M做负功，M的机械能减少；m上升过程，绳的拉力对m做正功，m的机械能增加，A错误；对M、m组成的系统，机械能守恒，易得B、D正确；M减少的重力势能并没有全部用于m重力势能的增加，还有一部分转变成M、m的动能，所以C错误．答案BD点评：此类问题要认清物体的运动过程，注意物体运动到最高点或最低点时速度相同。

(2)轻连杆模型【典例2】质量分别为m和M(其中M＝2m)的两个小球P和Q，中间用轻质杆固定连接，在杆的中点O处有一个固定转轴，如图所示．现在把杆置于水平位置后自由释放，在Q球顺时针摆动到最低位置的过程中，下列有关能量的说法正确的是( )．A．Q球的重力势能减少、动能增加，Q球和地球组成的系统机械能守恒B．P球的重力势能、动能都增加，P球和地球组成的系统机械能不守恒C.P球、Q球和地球组成的系统机械能守恒D．P球、Q球和地球组成的系统机械能不守恒解析Q球从水平位置下摆到最低点的过程中，受重力和杆的作用力，杆的作用力是Q球运动的阻力(重力是动力)，对Q球做负功；P球是在杆的作用下上升的，杆的作用力是动力(重力是阻力)，对P球做正功．所以，由功能关系可以判断，在Q球下摆过程中，P球重力势能增加、动能增加、机械能增加，Q球重力势能减少、机械能减少；由于P球和Q球整体只有重力做功，所以系统机械能守恒．本题的正确答案是B、C.答案BC点评：此类问题应注意在运动过程中各个物体之间的角速度、线速度的关系．(3)轻弹簧模型【典例3】如图所示，固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环，圆环与竖直放置的轻质弹簧一端相连，弹簧的另一端固定在地面上的A点，弹簧处于原长h.让圆环沿杆滑下，滑到杆的底端时速度为零．则在圆环下滑过程中( ).A.圆环机械能守恒B.弹簧的弹性势能先增大后减小C.弹簧的弹性势能变化了mghD.弹簧的弹性势能最大时圆环动能最大解析圆环受到重力、支持力和弹簧的弹力作用，支持力不做功，故环的机械能与弹簧的弹性势能总和保持不变，故全过程弹簧的弹性势能变化量等于环的机械能变化量，C正确，圆环的机械能不守恒，A错误．弹簧垂直杆时弹簧的压缩量最大，此时圆环有向下的速度，故此时弹性势能比末状态的弹性势能小，即：最终状态弹簧被拉长，且弹性势能达到最大，此时圆环的动能为零，所以弹性势能是先增加后减小最后又增大，B、D错误.答案 C点评：此类问题应注意物体与弹簧组成的系统机械能守恒，不同的过程中弹性势能的变化一般是不相同的．高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。