理化生]用能量觀點分析綜合問題(編輯修改稿)
2025-02-13 13:23 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 一個物體轉移到另一個物體；二是部分機械能轉化為內(nèi)能 ． 2022/2/14 例 2 [ 201 1 菏澤模擬 ] 如圖 25 － 3 所示，一質(zhì)量為 m 的滑塊從高為 h 的光滑圓弧形槽的頂端 A 處無初速度地滑下，槽的底端 B與水平傳送帶相接，傳送帶的運行速度恒為 v0，兩輪軸心間距為 L ，滑塊滑到傳送帶上后做勻加速運動，滑到傳送帶右端 C 時，恰好加速到與傳送帶的速度相同．求： (1) 滑塊到達底端 B 時的速度大小 v ； (2) 滑塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù) μ ； (3) 此過程中，由于克服摩擦力 做功而產(chǎn)生的熱量 Q . 圖 25－ 3 2022/2/14 [ 答案 ] ( 1 ) 2 gh ( 2 )v20 － 2 gh2 gL ( 3 )12m ( v 0 － 2 gh2) [ 解析 ] (1) 設滑塊到達 B 點的速度為 v ，由機械能守恒定律，有 mgh ＝12m v2 解得 v ＝ 2 gh (2) 滑塊在傳送帶上做勻加速運動，受到傳送帶對它的滑動摩擦力，有 μmg ＝ ma ，滑塊對地位移為 L ，末速度為 v0，則 v2－ v20＝－ 2 aL 解得 μ ＝v20－ 2 gh2 gL 2022/2/14 ( 3 ) 由滑塊在傳送帶上運動所用時間 t ＝v0－ va＝v0－ vμg 又 L ＝ v t ＝v0＋ v2t 滑塊與傳送帶間的相對位移 Δ x ＝ v0t － L 由于克服摩擦力做功產(chǎn)生的熱量 Q ＝ μmg Δ x 聯(lián)立以上各式 ， 解得 Q ＝12m ( v0－ 2 gh )2 2022/2/14 [ 點評 ] 對于傳送帶上物體的運動問題 ， 應通過受力分析 ，明確物體的受力情況 ． 根據(jù)牛頓第二定律解得的加速度是物體相對地面的加速度 ， 物體在傳送帶上 的加速運動必須選擇以地面為參考系 ． 物體與傳送帶相對滑動產(chǎn)生的熱量總等于一對滑動摩擦力對系統(tǒng)做的總功的絕對值 ， 即 Q ＝－ Wf＝ f Δ x ( Δ x 為相對位移 ) ． 下面的變式題是傾斜傳送帶上物體的運動問題 ． 2022/2/14 變式 題 如圖 25 － 4 所示 ， 繃緊的傳送帶與水平面的夾角 θ＝ 30176。 ， 皮帶在電動機的帶動下 ， 始終保持 v0＝ 2 m /s 的速率運行 ． 現(xiàn)把一質(zhì)量為 m ＝ 10 kg 的工件 ( 可看為質(zhì)點 ) 輕輕放在皮帶的底端 ， 經(jīng)時間 s ， 工件被傳送到 h ＝ m 的高處 ， 取 g ＝10 m/s2. 求 ： ( 1 ) 工件與皮帶間的動摩擦因數(shù) ； ( 2 ) 電動機由于傳送此工件多消耗的電能 ． 圖 25 － 4 [答案 ] (1) (2)230 J 2022/2/14 [ 解析 ] (1) 由題意得，皮帶長為： L ＝hsin30176。＝ 3 m 工件速度達到 v0之前，從靜止開始做勻加速運動，設勻加速運動的時間為 t1，位移為 x1，有 x1＝v02t1 假設工件最終取得了與傳送帶相同的速度，則達到 v0之后工件將做勻速運動，則有 L － x1＝ v0( t － t1) 解得 t1＝ s ＜ s ，故假設正確． 加速運動階段的加速度為 a ＝v0t1＝ m/ s2 在加速運動階段，根據(jù)牛頓第二定律，有 μmg cos θ － mg sin θ ＝ ma 解得 μ ＝ 2022/2/14 ( 2 ) 在時間 t1內(nèi) ， 傳送帶 運動的位移為 x2＝ v0t1＝ m ， 又 x1＝v02t1＝ m ， 所以在時間 t1內(nèi) ， 工件相對傳送帶的位移為 Δ x ＝x2－ x1＝ m. 在時間 t1內(nèi) ， 因摩擦而產(chǎn)生的熱量為 Q ＝ μmg cos θ Δ x ＝ 60 J 工件到達最高點時獲得的動能為 Ek＝12m v20＝ 20 J 工件增加的勢能為 Ep＝ mgh ＝ 15 0 J 所以電動機由于傳送工件多消耗的電能為 E ＝ Q ＋ Ek＋ Ep＝230 J 2022/2/14 ? 探究考向三 能量轉化與守恒定律的應用 1 ．對能量轉化與守恒定律的理解 (1) 某種形式的能量減少，一定存在另外形式的能量增加，且減少量和增加量相等． (2) 某個物體的能量減少，一定存在別的物體的能量增加，且減少量和增加量相等． 2 ．應用定律解題應注意的問題 (1) 分清共有多少種形式的能 ( 如動能、勢能、電能、內(nèi)能 )在變化． 2022/2/14 ( 2 ) 明確哪種形式的能量增加，哪種形式
教學課件相關推薦
鄂ICP備17016276號-1