高中物理機(jī)械能守恒定律典例解題技巧-wenkub.com
2025-04-01 02:38 本頁(yè)面
【正文】 木箱與軌道之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝：木箱在軌道頂端時(shí)，自動(dòng)裝貨裝置將質(zhì)量m＝2 kg的貨物裝入木箱，木箱載著貨物沿軌道無(wú)初速滑下，當(dāng)輕彈簧被壓縮至最短時(shí)，自動(dòng)裝貨裝置立刻將貨物御下，然后木箱恰好被彈回到軌道頂端，接著再重復(fù)上述過(guò)程．若g取10 m/s2，sin 37176。求（1）小球擺動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)兩者的速度？（2）此時(shí)小球受細(xì)繩的拉力是多少？分析：由小車(chē)和小球構(gòu)成的系統(tǒng)受到三個(gè)力作用，分別是小車(chē)、小球所受到的重力和天軌的支持力。m的重力做正功，但不改變系統(tǒng)的機(jī)械能，支持力的作用點(diǎn)在豎直方向上沒(méi)有位移，也對(duì)系統(tǒng)不做功，所以滿(mǎn)足系統(tǒng)機(jī)械能守恒的外部條件，系統(tǒng)內(nèi)部的相互作用力是圓弧和球之間的彈力，彈力對(duì)m做負(fù)功，對(duì)M做正功，但這種做功只是使機(jī)械能在系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行等量的轉(zhuǎn)換，不會(huì)改變系統(tǒng)的機(jī)械能，故滿(mǎn)足系統(tǒng)機(jī)械能守恒的外部條件。兩球受到的重力做功不會(huì)改變系統(tǒng)的機(jī)械能，軸對(duì)桿的作用力由于作用點(diǎn)沒(méi)有位移而對(duì)系統(tǒng)不做功，所以滿(mǎn)足系統(tǒng)機(jī)械能守恒的外部條件，系統(tǒng)內(nèi)部的相互作用力是輕桿的彈力，彈力對(duì)A球做負(fù)功，對(duì)B球做正功，但這種做功只是使機(jī)械能在系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行等量的轉(zhuǎn)換也不會(huì)改變系統(tǒng)的機(jī)械能，故滿(mǎn)足系統(tǒng)機(jī)械能守恒的外部條件。它們分別是：M所受的重力Mg，m所受的重力mg，斜面對(duì)M的支持力N，滑輪對(duì)細(xì)繩的作用力F。歸納起來(lái)，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒問(wèn)題有以下四個(gè)題型：（1）輕繩連體類(lèi)（2）輕桿連體類(lèi)（3）在水平面上可以自由移動(dòng)的光滑圓弧類(lèi)。3） 其它力做功：比如炸藥爆炸產(chǎn)生的沖擊力，摩擦力對(duì)系統(tǒng)對(duì)功等。二、系統(tǒng)的機(jī)械能守恒由兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體所構(gòu)成的系統(tǒng)，其機(jī)械能是否守恒，要看兩個(gè)方面（1） 系統(tǒng)以外的力是否對(duì)系統(tǒng)對(duì)做功，系統(tǒng)以外的力對(duì)系統(tǒng)做正功，系統(tǒng)的機(jī)械能就增加，做負(fù)功，系統(tǒng)的機(jī)械能就減少。例：如圖，小球的質(zhì)量為m，懸線(xiàn)的長(zhǎng)為L(zhǎng)，把小球拉開(kāi)使懸線(xiàn)和豎直方向的夾角為q，然后從靜止釋放，求小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)小球?qū)揖€(xiàn)的拉力分析：物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到重力和懸線(xiàn)拉力的作用，懸線(xiàn)的拉力對(duì)物體不做功，所以只有重力做功，因此物體的機(jī)械能守恒，選物體運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)為重力勢(shì)能的零勢(shì)面，則物體開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)和到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能相等 得：由向心力的公式知：可知作題方法：一般選取物體運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)作為重力勢(shì)能的零勢(shì)參考點(diǎn)，把物體運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)的機(jī)械能和物體運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)的機(jī)械能分別寫(xiě)出來(lái)，并使之相等。例，以初速度v0 沖上傾角為q光滑斜面，求物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的距離是多少？分析：物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到重力和支持力的作用，但只有重力做功，因此物體的機(jī)械能守恒，選水平地面為零勢(shì)面，則物體開(kāi)始上滑時(shí)和到達(dá)最高時(shí)的機(jī)械能相等 得：（3）固定的光滑圓弧類(lèi)在固定的光滑圓弧上運(yùn)動(dòng)的物體，只受到重力和支持力的作用，由于支持力始終沿圓弧的法線(xiàn)方向而和物體運(yùn)動(dòng)的速度方向垂直，對(duì)運(yùn)動(dòng)物體不做功，故只有重力做功，物體的機(jī)械能守恒。（4）懸點(diǎn)固定的擺動(dòng)類(lèi)。（2）物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不受媒質(zhì)阻力和摩擦阻力，物體的機(jī)械能守恒。所涉及到的題型有四類(lèi)：（1）阻力不計(jì)的拋體類(lèi)。（1）阻力不計(jì)的拋體類(lèi)包括豎直上拋；豎直下
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