机械能守恒定律基础知识
机械能守恒定律知识点总结

机械能守恒定律知识点总结机械能守恒定律1.内容:在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,而总的机械能保持不变.2.表达式(1)守恒观点:E k1+E p1=E k2+E p2(要选零势能参考平面).(2)转化观点:ΔE k=-ΔE p(不用选零势能参考平面).(3)转移观点:ΔEA增=ΔEB减(不用选零势能参考平面).3.机械能守恒的条件只有重力(或弹力)做功或虽有其他外力做功但其他力做功的代数和为零考点一机械能守恒的判断方法1.利用机械能的定义判断(直接判断):分析动能和势能的和是否变化.2.用做功判断:若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功,或有其他力做功,但其他力做功的代数和为零,则机械能守恒.3.用能量转化来判断:若物体系统中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化,则物体系统机械能守恒.4.(1)机械能守恒的条件绝不是合外力的功等于零,更不是合外力为零;“只有重力做功”不等于“只受重力作用”.(2)分析机械能是否守恒时,必须明确要研究的系统.(3)只要涉及滑动摩擦力做功,机械能一定不守恒.对于一些绳子突然绷紧、物体间碰撞等情况,除非题目特别说明,否则机械能必定不守恒.考点二机械能守恒定律及应用1.三种表达式的选择如果系统(除地球外)只有一个物体,用守恒观点列方程较方便;对于由两个或两个以上物体组成的系统,用转化或转移的观点列方程较简便.2.应用机械能守恒定律解题的一般步骤(2)分析受力情况和各力做功情况,确定是否符合机械能守恒条件.(3)确定初末状态的机械能或运动过程中物体机械能的转化情况.(4)选择合适的表达式列出方程,进行求解.(5)对计算结果进行必要的讨论和说明.3.(1)应用机械能守恒定律解题时,要正确选择系统和过程.(2)对于通过绳或杆连接的多个物体组成的系统,注意找物体间的速度关系和高度变化关系(3)链条、液柱类不能看做质点的物体,要按重心位置确定高度.。
机械能守恒定律知识点总结(精华版)

机械能知识点总结一、功1概念:一个物体受到力的作用,并在力的方向上发生了一段位移,这个力就对物体做了功。
2条件:. 力和力的方向上位移的乘积3公式:W=F S cos θW ——某力功,单位为焦耳(J )F ——某力(要为恒力),单位为牛顿(N ) S ——物体运动的位移,一般为对地位移,单位为米(m )θ——力与位移的夹角4功是标量,但它有正功、负功。
某力对物体做负功,也可说成“物体克服某力做功”。
功的正负表示能量传递的方向,即功是能量转化的量度。
当)2,0[πθ∈时,即力与位移成锐角,力做正功,功为正; 当2πθ=时,即力与位移垂直,力不做功,功为零; 当],2(ππθ∈时,即力与位移成钝角,力做负功,功为负;5功是一个过程所对应的量,因此功是过程量。
6功仅与F 、S 、θ有关,与物体所受的其它外力、速度、加速度无关。
7几个力对一个物体做功的代数和等于这几个力的合力对物体所做的功。
即W 总=W 1+W 2+…+Wn 或W 总= F 合Scos θ二、功率1概念:功跟完成功所用时间的比值,表示力(或物体)做功的快慢。
2公式:tW P =(平均功率) θυcos F P =(平均功率或瞬时功率) 3单位:瓦特W4分类:额定功率:指发动机正常工作时最大输出功率实际功率:指发动机实际输出的功率即发动机产生牵引力的功率,P 实≤P 额。
5应用:(1)机车以恒定功率启动时,由υF P =(P 为机车输出功率,F 为机车牵引力,υ为机车前进速度)机车速度不断增加则牵引力不断减小,当牵引力f F =时,速度不再增大达到最大值max υ,则f P /m ax =υ。
(2)机车以恒定加速度启动时,在匀加速阶段汽车牵引力F 恒定为f ma +,速度不断增加汽车输出功率υF P =随之增加,当额定P P =时,F 开始减小但仍大于f 因此机车速度继续增大,直至f F =时,汽车便达到最大速度max υ,则f P /m ax =υ。
机械能守恒定律知识点

六、机械能守恒定律(1)机械能守恒定律的两种表述 ①在只有重力或弹力做功的情形下,物体的动能和势能发生相互转化,但机械能的总量保持不变。
②如果没有摩擦和介质阻力,物体只发生动能和势能的相互转化时,机械能的总量保持不变。
(2)机械能守恒的条件:首先应特别提醒注意的是,机械能守恒的条件绝不是合外力的功等于零,更不是合外力等于零,例如水平飞来的子弹打入静止在光滑水平面上的木块内的过程中,合外力的功及合外力都是零,但系统在克服内部阻力做功,将部分机械能转化为内能,因而机械能的总量在减少.机械能守恒的条件:只有重力和或只有弹簧弹力做功(即没有发生机械能与其他形式能的转化),具体有以下三种情况:只有重力和弹力作用,没有其他力作用;有重力、弹力以外的力作用,但这些力不做功;有重力、弹力以外的力做功,但这些力做功的代数和为零(3)对机械能守恒定律的理解:①机械能守恒定律的研究对象一定是系统,至少包括地球在内。
通常我们说“小球的机械能守恒”其实一定也就包括地球在内,因为重力势能就是小球和地球所共有的。
另外小球的动能中所用的v ,也是相对于地面的速度。
②当研究对象(除地球以外)只有一个物体时,往往根据是否“只有重力做功”来判定机械能是否守恒;当研究对象(除地球以外)由多个物体组成时,往往根据是否“没有摩擦和介质阻力”来判定机械能是否守恒。
③对绳子突然绷紧,物体间非弹性碰撞等除题目特别说明,必定有机械能损失,碰撞后两物体粘在一起的过程中一定有机械能损失。
(4)机械能守恒定律的各种表达形式 ①222121v m h mg mv mgh '+'=+,即k p k p E E E E '+'=+; ②0=∆+∆k P E E ;021=∆+∆E E ;减增E E ∆=∆。
机械能守恒定律知识点总结

机械能守恒定律知识点总结一、机械能守恒定律的定义在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,而总的机械能保持不变,这就是机械能守恒定律。
二、机械能守恒的条件机械能守恒的条件是“只有重力或弹力做功”。
这包含以下三种情况:1、只受重力作用,比如自由落体运动。
2、受其他力,但其他力不做功。
3、除重力和弹力外,其他力做功的代数和为零。
需要注意的是,“只有重力或弹力做功”并不等同于“只受重力或弹力作用”。
比如,物体在光滑斜面上下滑时,受到重力、支持力和摩擦力,但支持力不做功,摩擦力做功为零,只有重力做功,机械能守恒。
三、机械能的组成机械能包括动能、重力势能和弹性势能。
1、动能:物体由于运动而具有的能,表达式为$E_{k}=\frac{1}{2}mv^2$,其中$m$是物体的质量,$v$是物体的速度。
动能与物体的质量和速度的平方成正比。
2、重力势能:物体由于被举高而具有的能,表达式为$E_{p}=mgh$,其中$m$是物体的质量,$g$是重力加速度,$h$是物体相对参考平面的高度。
重力势能与物体的质量、重力加速度以及相对高度有关。
3、弹性势能:物体由于发生弹性形变而具有的能,其大小与形变程度和劲度系数有关。
四、机械能守恒定律的表达式1、守恒观点:初态机械能等于末态机械能,即$E_{k1}+E_{p1}=E_{k2}+E_{p2}$。
2、转化观点:动能的增加量等于势能的减少量,即$\Delta E_{k}=\Delta E_{p}$。
3、转移观点:系统内 A 部分机械能的增加量等于 B 部分机械能的减少量。
五、机械能守恒定律的应用步骤1、确定研究对象和研究过程。
2、分析研究对象在研究过程中的受力情况,判断机械能是否守恒。
3、选取合适的零势能面,确定初、末状态的机械能。
4、列方程求解。
六、常见的机械能守恒模型1、自由落体运动:物体只在重力作用下从静止开始下落,机械能守恒。
2、平抛运动:物体在水平方向做匀速直线运动,竖直方向做自由落体运动,只有重力做功,机械能守恒。
机械能守恒定律基本知识点总结

机械能守恒定律基本知识点总结————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:23 / 7一、功1概念:一个物体受到力的作用,并在力的方向上发生了一段位移,这个力就对物体做了功。
功是能量转化的量度。
2条件:. 力和力的方向上位移的乘积3公式:W=F S cos θ4功是标量,但它有正功、负功。
某力对物体做负功,也可说成“物体克服某力做功”。
5功是一个过程所对应的量,因此功是过程量。
6功仅与F 、S 、θ有关,与物体所受的其它外力、速度、加速度无关。
7几个力对一个物体做功的代数和等于这几个力的合力对物体所做的功。
即W 总=W 1+W 2+…+Wn 或W 总= F 合Scos θ8 合外力的功的求法:方法1:先求出合外力,再利用W =Fl cos α求出合外力的功。
方法2:先求出各个分力的功,合外力的功等于物体所受各力功的代数和。
例1. (09年上海卷)46.与普通自行车相比,电动自行车骑行更省力。
下表为某一品牌电动自行车的部分技术参数。
在额定输出功率不变的情况下,质量为60Kg 的人骑着此自行车沿平直公路行驶,所受阻力恒为车和人总重的0.04倍。
当此电动车达到最大速度时,牵引力为 N,当车速为2s/m 时,其加速度为 m/s 2(g=10m m/s 2)规格后轮驱动直流永磁铁电机 车型14电动自行车 额定输出功率 200W 整车质量40Kg 额定电压 48V 最大载重 120 Kg 额定电流 4.5A例2. (09年广东理科基础)9.物体在合外力作用下做直线运动的v 一t 图象如图所示。
下列表述正确的是A .在0—1s 内,合外力做正功B .在0—2s 内,合外力总是做负功C .在1—2s 内,合外力不做功D .在0—3s 内,合外力总是做正功二、功率1概念:功跟完成功所用时间的比值,表示力(或物体)做功的快慢。
机械能守恒定律知识点总结

机械能守恒定律知识点总结机械能是指物体的动能和势能的总和,其中动能是物体由于运动而具有的能量,势能是物体由于位置和形状而具有的能量。
根据机械能的定义和守恒定律,可以得出以下几个知识点:1. 机械能的定义:机械能等于动能和势能的总和。
动能是物体由于运动而具有的能量,可以通过动能公式E_k = 1/2 mv^2计算,其中m是物体的质量,v是物体的速度。
势能是物体由于位置和形状而具有的能量,常见的势能有重力势能、弹性势能等。
2.动能的转化:当物体在运动过程中受到外力作用时,动能可以转化为其他形式的能量。
例如,当物体受到摩擦力的阻碍时,动能会逐渐转化为热能,使得物体的速度减小。
3.势能的转化:在重力场中,物体的高度决定了其重力势能的大小。
当物体从高处落下时,其重力势能逐渐转化为动能。
同样地,当物体被抛起时,其动能逐渐转化为重力势能。
4.机械能守恒定律的条件:机械能守恒定律只在满足一定条件下成立。
首先,系统必须是孤立的,即没有外力对系统做功。
其次,系统中不能有能量损耗,例如摩擦力的损耗。
5.实际情况下的机械能守恒:在实际情况下,机械能守恒往往不成立,因为很难找到一个完全孤立且没有能量损耗的系统。
例如,在运动中,摩擦力会将机械能转化为热能,使物体的总能量减少。
6.应用:机械能守恒定律广泛应用于物理学和工程领域。
例如,利用机械能守恒定律可以计算出弹射物的最大射高、最远射程等问题。
同时,在机械能守恒的基础上,也可以进行动力学分析和设计。
7.机械能守恒原理的推导:机械能守恒定律可以通过能量守恒原理和功的定义推导得出。
根据能量守恒原理,一个孤立系统的总机械能不变。
根据功的定义,外力所做的功等于物体的动能的增加量。
由此可以推导出机械能守恒定律。
总之,机械能守恒定律是物体运动中能量转化和守恒的基本定律之一、通过理解和应用机械能守恒原理,可以解决许多与能量转化和运动相关的问题。
然而,在实际情况下,机械能守恒往往不成立,因此需要考虑其他能量转化和损耗的因素。
《科学验证:机械能守恒定律》 知识清单

《科学验证:机械能守恒定律》知识清单一、机械能守恒定律的基本概念机械能守恒定律是物理学中一个非常重要的定律,它描述了在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,而总的机械能保持不变。
机械能包括动能和势能,动能是物体由于运动而具有的能量,其大小与物体的质量和速度有关;势能则分为重力势能和弹性势能,重力势能与物体的质量、高度以及重力加速度有关,弹性势能与物体的形变程度有关。
二、机械能守恒定律的表达式常见的机械能守恒定律表达式有以下几种:1、初态机械能等于末态机械能,即 E₁= E₂,其中 E 表示机械能,包括动能和势能。
2、动能的增加量等于势能的减少量,即ΔEₖ =ΔEₖ 。
3、初态的动能与势能之和等于末态的动能与势能之和,即(m₁v₁²/2 + m₁gh₁)=(m₂v₂²/2 + m₂gh₂)(在只有重力做功的情况下)。
三、机械能守恒定律的条件机械能守恒定律成立的条件是:只有重力或弹力做功。
这里需要注意的是,“只有重力或弹力做功”包含了三层意思:1、物体只受重力或弹力的作用,不受其他力的作用。
2、物体除受重力或弹力外,还受其他力的作用,但其他力不做功。
3、物体除受重力或弹力外,还受其他力的作用,其他力做功,但其他力做功的代数和为零。
例如,一个物体在光滑水平面上做匀速直线运动,虽然受到支持力和重力,但支持力和重力都不做功,所以机械能守恒。
再比如,一个物体在粗糙水平面上做匀速直线运动,摩擦力做负功,但牵引力做正功,且两者做功的代数和为零,机械能也守恒。
四、机械能守恒定律的实验验证实验是验证物理定律的重要手段,对于机械能守恒定律,常见的实验有“验证自由落体运动中的机械能守恒”和“验证平抛运动中的机械能守恒”等。
以“验证自由落体运动中的机械能守恒”实验为例:实验原理:在自由落体运动中,物体只受重力作用,如果机械能守恒,那么下落过程中重力势能的减少量应该等于动能的增加量。
实验器材:打点计时器、纸带、重锤、铁架台、刻度尺等。
机械能守恒定律

机械能守恒定律机械能守恒定律是物理学中的重要定律之一,它描述了在没有外力做功的情况下,机械系统的总机械能保持不变。
本文将详细介绍机械能守恒定律的基础概念、适用条件以及相关示例,以帮助读者更好地理解和应用该定律。
一、基础概念机械能是指一个物体由于其位置和速度而具有的能量。
它包括了物体的动能和势能两个组成部分。
动能是由物体的质量和速度共同决定的,而势能则与物体所处的位置和与其他物体之间的相互作用有关。
机械能守恒定律指出,在没有其他形式能量转化和能量损失的情况下,机械系统的总机械能保持不变。
换句话说,一个封闭的机械系统,其初始机械能等于其最终机械能。
二、适用条件机械能守恒定律适用于满足以下条件的机械系统:1. 机械系统中只有重力和弹性力在起作用,其他非保守力如摩擦力和阻力可以忽略不计;2. 机械系统中没有外力对系统做功,也就是没有能量的输入或输出;3. 机械系统中没有能量转化,例如热量转化或者其他形式的能量转化。
三、实例说明为了更好地理解机械能守恒定律,下面我们通过几个实例进行说明。
例一:自由落体考虑一个质点从高处自由落体的情况。
在没有空气阻力的情况下,质点的动能仅由其下落的速度决定,而势能则由其高度确定。
根据机械能守恒定律,质点的总机械能保持不变。
当质点下落到地面时,动能增大,而势能减小,二者相互抵消,总机械能保持不变。
例二:摆锤运动考虑一个简单的摆锤系统,由一个固定在一根绳子上的质点组成。
当摆锤从最高位置释放时,它开始进行摆动。
在摆动的过程中,摆锤的高度和速度会不断变化。
根据机械能守恒定律,摆锤的总机械能在整个摆动过程中保持不变。
例三:弹簧振子考虑一个弹簧振子系统,由一个质点固定在一根弹簧上组成。
当质点被压缩或拉伸后释放,它开始进行振动。
在振动的过程中,质点的动能和势能会交替变化。
根据机械能守恒定律,弹簧振子的总机械能在整个振动过程中保持不变。
四、结论机械能守恒定律是物理学中的基本定律之一,它在描述和解释各种机械系统中的能量转化和守恒过程中起到了重要作用。
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机械能守恒定律一、知识点综述:1. 在只有重力和弹簧的弹力做功的情况下,物体的动能和势能发生相互转化,但机械能的总量保持不变.2. 对机械能守恒定律的理解:(1)系统在初状态的总机械能等于末状态的总机械能.即 E 1 = E 2 或 1/2mv 12 + mgh 1= 1/2mv 22 + mgh 2(2)物体(或系统)减少的势能等于物体(或系统)增加的动能,反之亦然。
即 -ΔE P = ΔE K(3)若系统内只有A 、B 两个物体,则A 减少的机械能E A 等于B 增加的机械能ΔE B 即 -ΔE A = ΔE B 二、例题导航:例1、如图示,长为l 的轻质硬棒的底端和中点各固定一个质量为m 的小球,为使轻质硬棒能绕转轴O 转到最高点,则底端小球在如图示位置应具有的最小速度v= 。
解:系统的机械能守恒,ΔE P +ΔE K =0因为小球转到最高点的最小速度可以为0 ,所以,例 2. 如图所示,一固定的楔形木块,其斜面的倾角θ=30°,另一边与地面垂直,顶上有一定滑轮。
一柔软的细线跨过定滑轮,两端分别与物块A 和B 连结,A 的质量为4m ,B 的质量为m ,开始时将B 按在地面上不动,然后放开手,让A 沿斜面下滑而B 上升。
物块A 与斜面间无摩擦。
设当A 沿斜面下滑S 距离后,细线突然断了。
求物块B 上升离地的最大高度H.解:对系统由机械能守恒定律 4mgSsin θ – mgS = 1/2× 5 mv 2 ∴ v 2=2gS/5细线断后,B 做竖直上抛运动,由机械能守恒定律 mgH= mgS+1/2× mv 2 ∴ H = 1.2 S例 3. 如图所示,半径为R 、圆心为O 的大圆环固定在竖直平面内,两个轻质小圆环套在大圆环上.一根轻质长绳穿过两个小圆环,它的两端都系上质量为m 的重物,忽略小圆环的大小。
l mg l mg v m mv 22212122⋅+⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛+gl gl v 8.4524==∴(1)将两个小圆环固定在大圆环竖直对称轴的两侧θ=30°的位置上(如图).在 两个小圆环间绳子的中点C 处,挂上一个质量M = m 的重物,使两个小圆环间的绳子水平,然后无初速释放重物M .设绳子与大、小圆环间的摩擦均可忽略,求重物M 下降的最大距离.(2)若不挂重物M .小圆环可以在大圆环上自由移动,且绳子与大、小圆环间及大、小圆环之间的摩擦均可以忽略,问两个小圆环分别在哪些位置时,系统可处于平衡状态?解:(1)重物向下先做加速运动,后做减速运动,当重物速度 为零时,下降的距离最大.设下降的最大距离为h ,由机械能守恒定律得 解得 (另解h=0舍去)(2)系统处于平衡状态时,两小环的可能位置为 a . 两小环同时位于大圆环的底端. b .两小环同时位于大圆环的顶端.c .两小环一个位于大圆环的顶端,另一个位于大圆环的底端.d .除上述三种情况外,根据对称性可知,系统如能平衡,则两小圆环的位置一定关于大圆环竖直对称轴对称.设平衡时,两小圆环在大圆环竖直对称轴两侧α角的位置上(如图所示).对于重物,受绳子拉力与重力作用, 有T=mg对于小圆环,受到三个力的作用,水平绳的拉力T 、 竖直绳子的拉力T 、大圆环的支持力N.两绳子的拉力沿大圆环切向的分力大小相等,方向相反得α=α′, 而α+α′=90°,所以α=45 °例 4. 如图质量为m 1的物体A 经一轻质弹簧与下方地面上的质量为m 2的物体B 相连,弹簧的劲度系数为k ,A 、B 都处于静止状态。
一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮,一端连物体A ,2()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+=Rsin θRsin θh 2mg Mgh 22R 2h=另一端连一轻挂钩。
开始时各段绳都牌伸直状态,A 上方的一段沿竖直方向。
现在挂钩上挂一质量为m 3的物体C 上升。
若将C 换成另一个质量为(m 1+m 3)物体D ,仍从上述初始位置由静止状态释放,则这次B 则离地时D 的速度的大小是多少?已知重力加速度为g 。
解:开始时,B 静止平衡,设弹簧的压缩量为x 1,g m kx 11=挂C 后,当B 刚要离地时,设弹簧伸长量为x 2,有g m kx 22=此时,A 和C 速度均为零。
从挂C 到此时,根据机械能守恒定律弹簧弹性势能的改变量为)()(211213x x g m x x g m E +-+=∆将C 换成D 后,有)()()()(2121121312131x x g m x x g m m m m m E +-++=+++∆v联立以上各式可以解得)2()(2312211m m k g m m m ++=v针对训练1.在光滑水平面上有两个相同的弹性小球A 、B ,质量都为m. 现B 球静止,A 球向B 球运动,发生正碰。
已知碰撞过程中总机械能守恒,两球压缩最紧时的弹性势能为E p ,则碰前A 球的速度m2E 2D mE 2C m2E B mE A P P P P ....等于()2.质量为m的物体,在距地面h高处以g /3的加速度由静止竖直下落到地面,下列说法中正确的是:()A. 物体的重力势能减少 1/3 mghB. 物体的机械能减少 2/3 mghC. 物体的动能增加 1/3 mghD. 重力做功 mgh3.一物体从某一高度自由落下,落在直立于地面的轻弹簧上,如图所示.在A点时,物体开始接触弹簧;到B点时,物体速度为零,然后被弹回.下列说法中正确的是[bcd ]A.物体从A下降到B的过程中,动能不断变小B.物体从B上升到A的过程中,动能先增大后减小C.物体由A下降到B的过程中,弹簧的弹性势能不断增大D.物体由B上升到A的过程中,弹簧所减少的弹性势能等于物体所增加的动能与增加的重力势能之和4.长为L质量分布均匀的绳子,对称地悬挂在轻小的定滑轮上,如图所示.轻轻地推动一下,让绳子滑下,那么当绳子离开滑轮的瞬间,绳子的速度为 .5.一根内壁光滑的细圆管,形状如下图所示,放在竖直平面内,一个小球自A口的正上方高h处自由落下,第一次小球恰能抵达B点;第二次落入A口后,自B口射出,恰能再进入A口,则两次小球下落的高度之比h1:h2= ______6.将质量为M和3M的两小球A和B分别拴在一根细绳的两端,绳长为L,开始时B球静置于光滑的水平桌面上,A球刚好跨过桌边且线已张紧,如图所示.当A球下落时拉着B球沿桌面滑动,桌面的高为h,且h<L.若A球着地后停止不动,求:(1)B球刚滑出桌面时的速度大小.(2)B球和A球着地点之间的距离.7.如图所示, 半径为r, 质量不计的圆盘盘面与地面相垂直, 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)当A球转到最低点时, 两小球的重力势能之和减少了多少?(2)A球转到最低点时的线速度是多少?(3)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?8.小球A用不可伸长的轻绳悬于O点,在O点的正下方有一固定的钉子B,OB=d,初始时小球A与O同水平面无初速释放,绳长为L,为使球能绕B点做圆周运动,试求d的取值范围?9.将细绳绕过两个定滑轮A和B.绳的两端各系一个质量为m的砝码。
A、B间的中点C挂一质量为M的小球,M<2m,A、B间距离为l,开始用手托住M使它们都保持静止,如图所示。
放手后M和2个m开始运动。
求(1)小球下落的最大位移H是多少?(2)小球的平衡位置距C点距离h是多少?10.如图所示,桌面上有许多大小不同的塑料球,它们的密度均为ρ,有水平向左恒定的风作用在球上;使它们做匀加速运动(摩擦不计),已知风对球的作用力与球的最大截面面积成正比,即F=kS(k为一常量).(1)对塑料球来说,空间存在一个风力场,请定义风力场强度及其表达式.(2)在该风力场中风力对球做功与路径无关,可引入风力势能和风力势的概念,若以栅栏P零风力势能参考平面,写出风力势能E P和风力势U的表达式。
(3)写出风力场中机械能守恒定律的表达式.(球半径用r表示;第一状态速度为v1,位置为x1;第二状态速度为v2,位置为x2)参考答案:1. C2. BCD3. BCD4. 解:由机械能守恒定律,取小滑轮处为零势能面.5. 解:第一次恰能抵达B 点,不难看出v B1=0由机械能守恒定律mg h 1 =mgR+1/2·mv B12 ∴h 1 =R第二次从B 点平抛R=v B2t R=1/2·gt 2 mg h 2 =mgR+1/2·mv B22 h 2 =5R/4 h 1 :h 2 = 4:56. 解: (1)ΔE P = mgr - mgr/2 = mgr/2 (2)7.由系统机械能守恒定律 得(3)设 OA 向左偏离竖直方向的最大角度是θ,由系统机械能守恒定律 得mgr × cos θ – mgr/2× (1+sin θ )=02cos θ=1+sin θ,4(1-sin 2θ)=1 +2sin θ +sin 2θ, 5sin 2θ+2sin θ- 3=0 Sin θ=0.6 ∴θ=37°mg=mv D 2 /r8. 解:设BC=r ,若刚能绕B 点通过最高点D ,必须有(1)22124212mv L mg L mg +-=⋅⨯-gL v 21=∴2/2gR v B =2A 2A 2A v 45m 212v m 21mv 21mgr 21⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=由机械能守恒定律mg(L-2r)=1/2m v D2(2)∴r = 2L / 5d=L-r= 3L/5∴ d 的取值范围3/5 L d <L9.解:(1)如答案图(a)所示,M下降到最底端时速度为零,此时两m速度也为零,M损失的重力势能等于两m增加的重力势能(机械能守恒)解得(2)如答案图(b)所示,当M处于平衡位置时,合力为零,T=mg,则Mg-2mgsinα=010.(1)风力场强度:风对小球的作用力与对小球最大截面积之比,即E=F/S=k(2)距P为x处,E P=Fx=kSx U=E P/S=kS(4)2ρrv12/3+kx1=2ρrv22/3+kx2。