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时间:2018-06-11
《高考物理机械能典型问题剖析2》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、机械能典型问题剖析问题7:应用动能定理简解多过程问题。物体在某个运动过程中包含有几个运动性质不同的小过程(如加速、减速的过程),此时可以分段考虑,也可以对全过程考虑,但如能对整个过程利用动能定理列式则使问题简化。V0S0αP图11例13、如图11所示,斜面足够长,其倾角为α,质量为m的滑块,距挡板P为S0,以初速度V0沿斜面上滑,滑块与斜面间的动摩擦因数为μ,滑块所受摩擦力小于滑块沿斜面方向的重力分力,若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失,求滑块在斜面上经过的总路程为多少?分析与解:滑块在滑动过程中,要克服摩擦力做功,其机械能不断减少;又因为滑块所受摩擦力小于滑块沿斜面方向的重力
2、分力,所以最终会停在斜面底端。在整个过程中,受重力、摩擦力和斜面支持力作用,其中支持力不做功。设其经过和总路程为L,对全过程,由动能定理得:得问题8:利用动能定理巧求动摩擦因数ABChS1S2α图12例14、如图12所示,小滑块从斜面顶点A由静止滑至水平部分C点而停止。已知斜面高为h,滑块运动的整个水平距离为s,设转角B处无动能损失,斜面和水平部分与小滑块的动摩擦因数相同,求此动摩擦因数。分析与解:滑块从A点滑到C点,只有重力和摩擦力做功,设滑块质量为m,动摩擦因数为,斜面倾角为,斜面底边长,水平部分长,由动能定理得:从计算结果可以看出,只要测出斜面高和水平部分长度,即可计算出
3、动摩擦因数。S2S1LV0V0图13问题9:利用动能定理巧求机车脱钩问题例15、总质量为M的列车,沿水平直线轨道匀速前进,其末节车厢质量为m,中途脱节,司机发觉时,机车已行驶L的距离,于是立即关闭油门,除去牵引力,如图13所示。设运动的阻力与质量成正比,机车的牵引力是恒定的。当列车的两部分都停止时,它们的距离是多少?分析与解:此题用动能定理求解比用运动学、牛顿第二定律求解简便。对车头,脱钩后的全过程用动能定理得:对车尾,脱钩后用动能定理得:而,由于原来列车是匀速前进的,所以F=kMg由以上方程解得。问题10:会用Q=fS相简解物理问题两个物体相互摩擦而产生的热量Q(或说系统内能
4、的增加量)等于物体之间滑动摩擦力f与这两个物体间相对滑动的路程的乘积,即Q=fS相.利用这结论可以简便地解答高考试题中的“摩擦生热”问题。下面就举例说明这一点。ABC图14例16、如图14所示,在一光滑的水平面上有两块相同的木板B和C。重物A(A视质点)位于B的右端,A、B、C的质量相等。现A和B以同一速度滑向静止的C,B与C发生正碰。碰后B和C粘在一起运动,A在C上滑行,A与C有摩擦力。已知A滑到C的右端面未掉下。试问:从B、C发生正碰到A刚移动到C右端期间,C所走过的距离是C板长度的多少倍?分析与解:设A、B、C的质量均为m。B、C碰撞前,A与B的共同速度为V0,碰撞后B与
5、C的共同速度为V1。对B、C构成的系统,由动量守恒定律得:mV0=2mV1设A滑至C的右端时,三者的共同速度为V2。对A、B、C构成的系统,由动量守恒定律得:2mV0=3mV2设C的长度为L,A与C的动摩擦因数为μ,则据摩擦生热公式和能量守恒定律可得:ABCDDORE图15h设从发生碰撞到A移至C的右端时C所走过的距离为S,则对B、C构成的系统据动能定理可得:由以上各式解得.例17、如图15所示,AB与CD为两个对称斜面,其上部都足够长,下部分分别与一个光滑的圆弧面的两端相切,圆弧圆心角为1半径R=2.0m,一个物体在离弧底E高度为h=3.0m处,以初速度V0=4m/s沿斜面
6、运动,若物体与两斜面的动摩擦因数均为μ=0.02,则物体在两斜面上(不包括圆弧部分)一共能走多少路程?(g=10m/s2).分析与解:由于滑块在斜面上受到摩擦阻力作用,所以物体的机械能将逐渐减少,最后物体在BEC圆弧上作永不停息的往复运动。由于物体只在在BEC圆弧上作永不停息的往复运动之前的运动过程中,重力所做的功为WG=mg(h-R/2),摩擦力所做的功为Wf=-μmgscos600,由动能定理得:mg(h-R/2)-μmgscos600=0-∴s=280m.问题11:会解机械能守恒定律与圆周运动的综合问题。当系统内的物体都在做圆周运动,若机械能守恒,则可利用机械能守恒定律列
7、一个方程,但未知数有多个,因此必须利用圆周运动的知识补充方程,才能解答相关问题。图16AB例18、如图16所示,半径为r,质量不计的圆盘与地面垂直,圆心处有一个垂直盘面的光滑水平固定轴O,在盘的最右边缘固定一个质量为m的小球A,在O点的正下方离O点r/2处固定一个质量也为m的小球B。放开盘让其自由转动,问:(1)A球转到最低点时的线速度是多少?(2)在转动过程中半径OA向左偏离竖直方向的最大角度是多少?分析与解:该系统在自由转动过程中,只有重力做功,机械能守恒。设A球转到最低点时的线速度为V
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