高中物理,小球下滑過程中彈力做功以及加速度最大值的分析與研究

2020-12-05 懶人高中物理

高中物理受力分析。這道題涉及知識點也不少,機械能守恆,動能定理,功的概念以及牛頓第二運動定律。

先來分析下題中給出的條件,有個狀態條件:M,N處彈力相等。等於告訴我們形變量相等,從而輕鬆得到彈性勢能相等。再結合給出的家督關係,很容易得到在M點時壓縮的,在N點是拉伸的【形變量相等但是長度不不一樣,必然是一個拉伸一個壓縮】。

再來看選項。

A彈力對小球做功。可以從兩個角度思考,第一就是功的定義,看下彈力與位移的夾角大小。在M點彈力向左上方【彈簧是壓縮的】,位移是豎直向下的,二者夾角為鈍角。根據w=fscosθ,很容易就得出開始時是彈力做負功,這與彈力先做正功再做負功,所以下面的就不用看了。還有功與能的轉移轉化也有密切關係。彈力做功等於彈性勢能減小量。由於在M向水平位置滑動過程中,彈簧長度減小,本來就是壓縮的,程度又減小了,形變量自然就增大了,所以彈性勢能是增加的。而彈力做功呢?等於彈性勢能減小量,這裡減小了一個負值【增加】,那就等於做負功。這與先做正功相矛盾。所以A是錯誤的。

B加速度等於重力加速度,這說明除重力外,其餘力沿著豎直方向的分量為零。【由於杆光滑,這裡其餘力只可能是彈力】。要想彈力沿著豎直方向分量為零,只可能是彈力水平或者彈力為零。彈力水平很明顯是存在的。至於能不能為零,可以這樣考慮:開始時壓縮後來伸長,變化又是連續的,中間必然存在等於原長的時刻。這樣就有兩個時刻地方加速度等於重力加速度了。

C長度最短,那肯定是水平時【點到直線的連線中,垂線段最短】,此時彈力水平,速度豎直,由p=FVcosθ,可知此時彈力功率為零。

D由於從M到N,這個過程只有重力彈力做功,而彈力做功等於彈性勢能的減少量。但是這兩個位置彈力相等,那就意味著形變量相等,從而彈性勢能相等,可知彈力做功為零。

那這樣動能增加量只能等於重力勢能減小量【重力勢能之差】,而題目問的是動能,不是動能增加量,怎麼辦?沒關係!初動能為零,所以末動能也等於動能增加量。

詳細講解請看視頻

高中物理彈性勢能,同樣是做功,為啥彈性勢能是減少量動能卻是增加

8.(多選)如圖,小球套在光滑的豎直杆上,輕彈簧一端固定於O點,另一端與小球相連。現將小球「~,從M點由靜止釋放,它在下降的過程中經過了N點。已知在M、N兩點處,彈簧對小球的彈力大小相等,且∠OMM<∠OMN<。在小球從M點運動到N2點的過程中, A.彈力對小球先做正功後做負功 B.有兩個時刻小球的加速度等於重力加速度 C.彈簧長度最短時,彈力對小球做功的功率為零 D.小球到達N點時的動能等於其在M、N兩點的重力勢能差

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