《功能》综应用(答案版).doc

2015高一下物理课后巩固训练 《功能》综合应用 班级： 姓名： 座号： 第1部分 典例分析 例1、如图1所示，质量m=2kg的物体，从光滑斜面的顶端A点以V0=5m/s的初速度滑下，在D点与弹簧接触并将弹簧压缩到B点时的速度为零，已知从A到B的竖直高度h=5m，求弹簧的弹力对物体所做的功。 ★解析：★解析：弹力对物体做负功，弹簧的弹性势能增加，且弹力做的功的数值与弹性势能的增加量相等。由于斜面光滑故机械能守恒，取B点所在平面为零势面，得： 代入数得： 。 说明：此题也可以直接用动能定理求弹力做功，对木快整个过程运用动能定理， 方法点拨：1、求功的方法： （1）W = Fs cosα (定义式，常用于恒力的功的计算） （2）W合= ?Ek （动能定理，常用于求变力功） （3）W=Pt? （用功率功） （4）图像法：F-S图像中,面积=功 2、动能定理应用：同一性——F、S、V是对同一对象，同一参照系（地面） 例2、如图2所示，质量为m的小球由光滑斜轨道自由下滑后，接着又在一个与斜轨道相连的竖直的光华圆环内侧运动， 小球到达环顶端而不离开的临界条件，阻力不计，求：小球至少应从多高的地方滑下，才能达到圆环顶端而不离开圆环。 解析：⑴小球在下滑的过程中机械能守恒，设地面为零势能面，小球下落的高度为h，小球能到达环顶端市的速度最小为v2。 小球在开始的机械能为E1=mgh 小球在环顶端的机械能为 根据机械能守恒 E1=E2 整理得：h=2.5R，即小球至少从离底端2.5R出滑下才能到达环顶而不离开圆环。 方法点拨：机械能守恒定律 1、守恒条件：系统只有内部的重力、弹簧的弹力做功。 2、 例3、如图所示，质量m=0.5kg的小球从距地面高H=5m处自由下落，到达地面恰能沿凹陷于地面的半圆形槽壁运动，半圆槽半径R=0.4m。小球到达槽最低点时速率为10m/s，并继续沿槽壁运动直到从槽左端边缘飞出……，如此反复几次，设摩擦力恒定不变，小球与槽壁相碰时机械能不损失，求： （1）小球第一次离槽上升的高度h； （2）小球最多能飞出槽外的次数（取g=10m/s2）。 解：（1）小球从高处至槽口时，由于只有重力做功；由槽口至槽底端重力、摩擦力都做功。由于对称性，圆槽右半部分摩擦力的功与左半部分摩擦力的功相等。 小球落至槽底部的整个过程中，由动能定理得 解得J 由对称性知小球从槽底到槽左端口克服摩擦力做功也为J，则小球第一次离槽上升的高度h，由 得＝4.2m （2）设小球飞出槽外n次，则由动能定理得 ∴ 即小球最多能飞出槽外6次。 方法点拨：能量守恒定律（功能关系解题） 1、功是能量转化的量度 （1）重力势能：重力做了多少正功（负功），重力势能减少（增加）多少 （2）弹性势能：弹簧弹力做了多少正功（负功），弹性势能减少（增加）多少 （3）动能：合外力做了多少正功（负功），动能增加（减少）多少 （4）内能：滑动摩擦力做功产生内能。 （S相为相对路程） 2、表达式：E1+E2+E3= E1/+E2/+E3/ 第2部分 巩固习题 1、如图所示，质量的物体从轨道上的A点由静止下滑，轨道AB是弯曲的，且A点高出B点。物体到达B点时的速度为，求物体在该过程中克服摩擦力所做的功。 ★解析：物体由A运动到B的过程中共受到三个力作用：重力G、支持力和摩擦力。由于轨道是弯曲的，支持力和摩擦力均为变力。但支持力时刻垂直于速度方向，故支持力不做功，因而该过程中只有重力和摩擦力做功。 由动能定理，其中 所以 代入数据解得 2、如图所示，光滑的水平轨道与光滑半圆弧轨道相切.圆轨道半径R=0.4m，一小球停放在光滑水平轨道上，现给小球一个v0=5m/s的初速度，求：小球从C点抛出时的速度（g取10m/s2）. 【解析】由于轨道光滑，只有重力做功，小球运动时机械能守恒. 即 解得 3m/s 即小球以3m/s的速度从C点水平抛出. 3、如图所示，一根轻弹簧下端固定，竖立在水平面上。其正上方A位置有一只小球。小球从静止开始下落，在B位置接触弹簧的上端，在C位置小球所受弹力大小等于重力，在D位置小球速度减小到零。小球下降阶段下列说法中正确的是： A．在B位置小球动能最大 B．在C位置小球动能最大 C．从A→C位置小球重力势能的减少大于小球动能的增加 D．从A→D位置小球重力势能的减少等于弹簧弹性势能的增加 ★解析：小球动能的增加用合外力做功来量度，A→C小球受的合力一直向下，对小球做正功，使动能增加；C→D小球受的合