物理競賽典型例題精講——小球把木塊撞飛了

2020-12-05 物理競賽指導

02-10-16_球落彈簧組合體

本期高中物理競賽試題,我們在繼續研究做簡諧振動的物體在運動過程中帶動其它物體運動的情況,由於前期的幾期內容中,已經有了對於本問題的基礎問題的探究,例如在《彈簧帶動物體》一期內容中,小編整理並詳細計算了應用位移、加速度和能量三種思路經行分析的思路和方法,但是對於哪一種情況更加適合於在什麼題目中應用,並沒有做非常明確的說明,本期內容將做一個類似的場景,並選取其中分析起來最簡單的能量的思路經行解答,小編希望通過本期內容,同學們能夠自己總結出,哪些情況下應用能量的思路會更加簡單,哪些情況下應用加速度會更加有效,針對不同的場景,切實掌握關於彈簧簡諧振動的題目的解答過程。

本期題目的難度並不大,只要選對了方法,解題過程應該說是比較簡單的過程,但是如果方法選取的不是很合理,本題的解題思路還是很複雜的,小編在解決本題的過程中,已經採用了所有的三種方法計算出了結論,為了不產生對於題目的分析過程的思路上的誤導,本期內容小編僅僅通過最佳的能量的手段,給出了計算過程,並希望同學們能夠認真分析下,明確該場景下的思維過程,總結解題技巧。

好了,小編不再多說了,還是先看看題目,同學們記得自己試一下,看看你的思路於小編的思路由什麼不同。

高中物理競賽典型題與解題步驟

如圖1所示,質量為m3的木塊平放在桌面上,通過勁度係數為k的豎直彈簧與質量為m2的木塊相連,達到平衡,質量為m1的小球從距離m2為h的高處自由下落,與m2作完全非彈性碰撞,為使m2向上反彈時能帶動m3離開桌面,h至少應為多少?

高中物理競賽題解題方法與思路

好了,題目看完了吧, 本期內容與前面我們共同探究的彈簧帶動物體運動的題目極其相似,同樣都是考察物體做簡諧振動時運動到最高點處,剛好能夠讓下方的物體彈起的過程。對於本期題目,在原來場景的基礎上,主要增加了兩個過程,首先是小球從高處下落的過程,這裡不再多說了,見到這個過程,同學們應該都明白,重力勢能轉化為動能,列動能定理方程解答,然後就是下落的小球與上方的木塊發生完全非彈性碰撞的過程,也不用多說,依照同學們的經驗,一定知道使用動量定理,到此為止,是本期題目相較於原來題目增加的過程,對於上面的過程,應該屬於高考的基礎內容,都應該熟練掌握,但是從這個位置開始,向後分析的話,就有了原來內容中的三種分析思路,那具體使用哪一種呢?

這個問題還要重新回到前面兩個過程的方程中去一探究竟,根據上面的過程分析,無論是動量定理還是動能定理,在本題的已知條件下,能解出什麼呢?這個問題可能很多同學都沒有考慮過,當然這個問題也不是很難,應該是解出速度,好了,這就是關鍵點,在碰撞以後的瞬間,能夠直到的物理量只有速度,那後面要用什麼方式呢?這顯而易見了吧,應該是應用能量解答,因為無論時應用加速度還是位移都與速度無關啊,因此在初始條件能夠通過計算得到速度的情況下,都建議使用能量的相關知識進行解答。

實際上,本期題目分析到這裡,解題步驟也就非常明確了,因為動能定理的方程一,動量定理的方程二,以及最初狀態和最終狀態的受力分析,可以得到機械能守恆的各個量的關係,最終代入到機械能守恆得方程五中,化簡就得到答案了,整個解題過程非常簡單,相信各位同學應該都能明白,這裡不再贅述解題過程了。

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