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1高一物理竞赛班资料五杨时立【机械能部分】:一、功1.恒力做功cosFsW当物体不可视为质点时,s是力的作用点的位移。2.变力做功(1)平均值法如计算弹簧的弹力做功,可先求得F=)(2121xxk,再求出弹力做功为W=F(x2-x1)=21222121kxkx(2)图像法当力的方向不变,其大小随在力的方向上的位移成函数关变化时,作出力—位移图像(即F—s图),则图线与位移坐标轴围成的“面积”就表示力做的功。如功率—时间图像。(3)等效法通过因果关系,如动能定理、功能原理或Pt等效代换可求变力做功。(4)微元法☆【例题1】:如图所示,在倾角θ=30°,长为L的斜面顶部放一质量为m的木块。当斜面水平向右匀速移动s=L33时,木块沿斜面匀速地下滑到底部。试求此过程中木块所受各力所做的功及斜面对木块做的功。☆【例题2】:用锤击钉,设木板对钉子的阻力跟钉子进入木板的深度成正比,每次击钉时对钉子做的功相同,已知击第一次时,钉子进入板内1cm,则击第二次时,钉子进入木板的深度为多少?2二、动能定理△【推一推】:请根据牛顿第二定律和匀加速运动的规律推导出动能的表达式。1.对于单一物体(可视为质点)12kkEEW只有在同一惯性参照系中计算功和动能,动能定理才成立。当物体不能视为质点时,则不能应用动能定理。2.对于几个物体组成的质点系,因内力可以做功,则12kkEEWW内外同样只适用于同一惯性参照系。3.在非惯性系中,质点动能定理除了考虑各力做的功外,还要考虑惯性力做的功,其总和对应于质点动能的改变。此时功和动能中的位移、速度均为相对于非惯性参照系的值。☆【例题3】:质量为M的列车正沿平直轨道匀速行驶,忽然尾部有一节质量为m的车厢脱钩,待司机发现并关闭油门时,前部车厢已驶过的距离为L。已知列车所受的阻力跟质量成正比(设比例系数为k),列车启动后牵引力不变。问前后两车都停下后相距多远。三、势能1.弹性势能221kxEp2.引力势能(1)质点之间rmmGEp21(2)均匀球体(半径为R)与质点之间rMmGEp(r≥R)(3)均匀球壳与质点之间rMmGEp(r≥R)RMmGEp(r<R)△【思考】:摩擦力和重力一样,也可以对物体做正功或负功。为什么不引进“摩擦势能”的概念?3☆【例题4】:如图所示,沿地球表面与竖直方向成α角的方向,发射一质量为m的导弹。其初速度RGMv0,M为地球的质量,R为地球半径,忽略空气阻力和地球自转的影响。求导弹上升的最大高度。四、功能原理物体系外力做的功与物体系内非保守力做的功之和,等于物体系机械能的增量。即12EEWW非保守外△【补充】:保守力与非保守力所做的功只与运动物体的初末位置有关,而与路径无关的力,称为保守力。比如重力。所做的功不只与运动物体的初末位置有关,还与路径无关的力,称为非保守力。比如摩擦力。☆【例题5】:长为l的细线一端系住一质量为m的小球,另一端固定在A点,AB是过A的竖直线。E为AB上一点,且AE=2l。过E作水平线EF,在EF上钉一铁钉D,如图所示,线能承受的最大拉力是9mg。现将系小球的悬线拉至水平,然后由静止释放。若小球能绕钉子在竖直平面内做圆周运动,求钉子的位置在水平线上的取值范围。不计线与钉子碰撞时的能量损失。4【机械能部分补充练习】:1、是为了检验某种防护罩承受冲击能力的装置,M为半径为1.0Rm、固定于竖直平面内的14光滑圆弧轨道,轨道上端切线水平,N为待检验的固定曲面,该曲面在竖直面内的截面为半径0.69rm的14圆弧,圆弧下端切线水平且圆心恰好位于M轨道的上端点,M的下端相切处置放竖直向上的弹簧枪,可发射速度不同的质量0.01mkg的小钢珠,假设某次发射的钢珠沿轨道恰好能经过M的上端点,水平飞出后落到N的某一点上,取210/gms,求:(1)发射该钢珠前,弹簧的弹性势能pE多大?(2)钢珠落到圆弧N上时的速度大小Nv是多少?(结果保留两位有效数字)
本文标题:高一物理竞赛班资料五
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