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本文是我发给中加学校学生的邮件,略作整理发布在这里,做个记录。
我们上次课讲动能定理讲得不是特别多,在这里用一个题给你再巩固下。总之,我们动能定理往往是用于研究单独一个物体,且这个物体不是在做平抛运动或匀速圆周运动的。
物理例题1
质量为m的小球从沙坑上方高H处自由下落,停止运动时陷入沙坑深度为h。则在陷入沙坑过程中,求:沙对小球的平均阻力大小。
(注意,平抛运动列的是平抛的位移方程来求解,匀速圆周运动涉及到力的,需要列那几个方程式)
本题目的解析如下
单独一个物体,我们考虑使用动能定理来分析,根据动能定理的内容,合外力做的功等于动能改变量。在这个过程中,只有重力做功,因此,自由下落过程重力做的功等于动能增加。
设此过程的末动能(刚接触到沙坑时动能)Ek;
刚接触到沙坑前一段时间,根据动能定理应该有:
mgH=Ek
陷入沙坑过程中,物体受到重力、阻力的作用。重力和阻力这两个力的合外力做功,实际上是使物体的动能减小,同样,我们用动能定理有
-(F-mg)h= 0-Ek
注意,上面的式子中合外力在做负功,动能最终变为了0;
联立上面的两个方程,即可求出平均阻力F来。
便于巩固动能定理的应用,并结合具体的平抛运动来解题,我们再来看这样的一个例子。
物理例题2
如图所示,半圆周轨道与地面相切。质量为m的小球,在B点时有一个速度vB,开始沿着半圆的圆周运动,到达最高点C后抛出,最后落回到原来的出发点A处,已知AB的长度为s,试求小球在C点受到的半圆轨道压力?
本题的解析
这个题的运动模式略复杂,包括圆周运动和平抛运动。注意,这种情况不是匀速的圆周运动。
本题的物理过程可分2段:从B沿圆环运动到C的圆周运动;从C到A的平抛运动。
从B到C过程,由于只是单独一个物体,因此由动能定理得:
-mg2R=1/2m(vC的平方-vB的平方)
根据题意,在C点时圆周运动满足向心力公式
(v即是上一问中的vC)
后来的平抛运动中我们有
水平方向:
竖直方向:由以上4个式子,即可联立求出N来。
注意,这个题目R是未知量。4个方程4个未知量。未知量为平抛运动时间t,半径R,C点速度v,题目中要求的N。
这个题比较复杂,要多看几遍。
必修一需要知道的内容
滑动摩擦力的大小;
必须要用公式f=μN
静摩擦力的大小;
静摩擦力大小不能用滑动摩擦定律f=μN计算。静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同确定。
上次物理补课的重要归纳/考前注意事项
平抛运动均是列位移方程,需要的时候,才去列速度的方程。(看一下笔记)
圆周运动涉及到力的问题,列F向=F合+……的方程。(看笔记)
单独一个物体,不是平抛运动的时候,往往列动能定理。(必考内容)
天体运动的问题,这里没有多去给你讲。我们上次课讲到过,天体学的问题关键是看万有引力等于什么?(表面一个公式,卫星一个公式,必须看笔记和上课时候讲到的例题);
本文中的若干公式不兼容,没有从word中复制过来;不去管它了。
很快就要期末考试了,祝愿学生物理考试能够发挥出色。
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