2022年高中物理机械能及其守恒定律典型例题剖析.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 机械能守恒定律复习资料1.一个物体从斜面上高 h 处由静止滑下并紧接着在水平面上滑行一段距离后停止,测得停止处对开头运动处的水平距离为 S,如图 5-3-1,不考虑物体滑至斜面底端的碰撞作用,并设斜面与水平面对物体的动摩擦因数相同求动摩擦因数 图 5-3-1【解析】设该斜面倾角为 ,斜坡长为 l,就物体沿斜面下滑时,重力和摩擦力在斜面上的功分别为：WG mgl sin mghW f 1 mgl cos物体在平面上滑行时仅有摩擦力做功,设平面上滑行距离为 S2,就 W f 2 mgS 2对物体在全过程中应用动能定理：W=Ek所以 mglsin m

2、glcos mgS 2=0 得 h S1 S2=0式中 S1 为斜面底端与物体初位置间的水平距离故h hS 1 S 2 S2. 如图 5-3-2 所示, AB 为 1/4 圆弧轨道,半径为 R=0.8m ,BC 是水平轨道,长 S=3m , BC 处的摩擦系数为 =1/15 ,今有质量 m=1kg 的物体,自 A 点从静止起下滑到 C 点刚好停止.求物体在轨道 AB 段所受的阻力对物体做的功 . 图 5-3-2【解析】 物体在从 A 滑到 C 的过程中,有重力、AB 段的阻力、 BC 段的摩擦力共三个力做功,WG=mgR ,fBC=umg,由于物体在 AB 段受的阻力是变力,做的功不能直接求

3、.依据动能定理可知：W外=0,所以 mgR-umgS-WAB =0 即 WAB=mgR-umgS=1100.8-1 103/15=6J 3.如图 5-4-2 使一小球沿半径为 R 的圆形轨道从最低点 B 上升,那么需给它最小速度为多大时,才能使它到达轨道的最高点 A ？【正解】 以小球为讨论对象 给的弹力 . .小球在轨道最高点时,受重力和轨道小球在圆形轨道最高点A 时满意方程1 图 5-4-2 mgNAmv2 AR依据机械能守恒,小球在圆形轨道最低点B 时的速度满意方程1mv2mg2R1mv22 AB22第 1 页 共 4 页名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 4 页精选

4、学习资料 - - - - - - - - - 解1 ,2方程组得v B 5 gR R N Am当 NA=0 时,vB 为最小 ,vB= 5 gR . 所以在 B 点应使小球至少具有 vB= 5 gR 的速度 ,才能使小球到达圆形轨道的最高点 A. 4.如图 5-4-8 所示, 光滑的水平轨道与光滑半圆弧轨道相切 .圆轨道半径 R=0.4m,一小球停放在光滑水平轨道上,现给小球一个 v0=5m/s 的初速度,求：小球从 C 点抛出时的速度g 取 10m/s2.【解析】 由于轨道光滑,只有重力做功,小球运动时机械能守恒 . R 即 1 mv 0 2mgh 2 R 1 mv C 2 V02 2A B

5、 解得 v C 3m/s 图 5-4-8 5.如图 5-5-1 所示,光滑的倾斜轨道与半径为 R的圆形轨道相连接,质量为 m 的小球在倾斜轨道上由静止释放, 要使小球恰能通过圆形轨道的最高点,轨道点最低点时球对轨道压力多大？小球释放点离圆形轨道最低点多高？通过图 5-5-1 【解析】小球在运动过程中,受到重力和轨道支持力,轨道支持力对小球不做功,只有重力做功,小球机械能守恒取轨道最低点为零重力势能面因小球恰能通过圆轨道的最高点C,说明此时,轨道对小球作用力为零,h只有重力供应向心力,依据牛顿其次定律可列mgm2 v c得R1m2 v cmgR2R25 2R在圆轨道最高点小球机械能: EC1mg

6、R2mgR2在释放点,小球机械能为: E Amgh依据机械能守恒定律E CEA列等式：mgh1mgRmg2R解得2同理,小球在最低点机械能E B1mv2EBECvB5gR2B小球在 B 点受到轨道支持力Fmgmv2 BF6mgRF 和重力依据牛顿其次定律,以向上为正,可列据牛顿第三定律,小球对轨道压力为 6mg方向竖直向下6.如图 5-5-2 长 l=80cm 的细绳上端固定,下端系一个质量 m100g 的小球 .将小球拉起至细绳与直立方向成 60角的位置,然后无初速释放 .不计各处阻力,求 小 球第 2 页 共 4 页名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 4 页精选学习资料

7、 - - - - - - - - - 通过最低点时,细绳对小球拉力多大？取 g=10m/s2. 【解析】 小球运动过程中,重力势能的变化量Epmghmgl 1cos600,此过程中动能的变化量Ek1 mv 22.机械能守恒定律仍可以表达为EpEk0即1mv2mgl1cos60002整理得mv22mg 1cos600又在最低点时,有Tmgmv2ll在最低点时绳对小球的拉力大小Tmgmv2mg2 mg 1cos600如图 5-5-11 所示,滑下时的高度足够大.就小l2 mg20 1.10N2N7.质量为 m 的小球,沿光滑环形轨道由静止滑下球在最低点时对环的压力跟小球在最高点时对环的压力之差是小

8、球重力的多少倍？B H R A 图 5-5-11 【解析】 以小球和地球为讨论对象,系统机械能守恒,即mgH1mv2 A 2mgH1mv2 Bmg2 R 2小球做变速圆周运动时,向心力由轨道弹力和重力的合力供应2在最高点 A：F A mg m v A R2在最高点 B：F B mg m v B R由 解得：F A mg mg 2 HR由 解得：FB mg 2 H 5 RF A F B 6 mgF A F B 6mg第 3 页 共 4 页名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 4 页精选学习资料 - - - - - - - - - 13如图 5-5-13 所示,小球自高为H 的

9、A 点由静止开头沿光滑曲面下滑,到曲面底B 点飞离曲面, B 点处曲面的切线沿水平方向假设其他条件不变,只转变h,就小球的水平射程s 的变化情形是 Ah 增大, s 可能增大Bh 增大, s 可能减小Ch 减小, s 可能增大Dh 减小, s 可能减小 ABCD 14人站在 h 高处的平台上,水平抛出一个质量为 m 的物体,物体落地时的速度为 v,以地面为重力势能的零点,不计空气阻力,就有A人对小球做的功是1 mv 22v2A h 0 v2BC h h B人对小球做的功是1mv2mgh2C小球落地时的机械能是1 mv 22D小球落地时的机械能是1mv2mgh215 “验证机械能守恒定律”的试验

10、采纳重物自由下落的方法 . 22B O A B C D 0 0 7.8 17.6 31.4 49.0 mm 1用公式mv2/2=mgh 时,对纸带上起点的要v2C h 0 v2D 22求是,为此目的, 所挑选的纸带一、二两点间距应接近. 2假设试验中所用的重锤质量M = 1kg,打点0 纸带如图5-8-8 所示,打点时间间隔为0.02s,就记录 B 点时,重锤的速度vB = ,重锤动能 EKB = .从开头下落起至B 点,重锤的重力势能削减量是,因此可得结论是. 3依据纸带算出相关各点速度V,量出下落距离h,就以v2为纵轴,以h 为横轴画出的. 2图线应是图5-8-9 中的. 【解析】 1初速度为0, 2mm. 20.59m/s, 0.174J, 0.176J, 在试验误差答应的范畴内机械能守恒3C. 第 4 页 共 4 页名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 4 页