- 高三物理竖直平面讲解
高三物理竖直平面讲解的内容包括:
1. 竖直面上的圆周运动:此类问题通常涉及一个竖直平面内的圆周运动,例如绳拴着小球在竖直平面内做圆周运动,杆一端连接小球在竖直平面内做圆周运动等。常见的题型有:小球能通过最高点的临界值,最高点速度的求解,最高点向心力的来源等问题。
2. 杆和绳模型:这是两种不同的“约束”,绳的特点是绷得紧,特点就是绳的弹力会突变;而杆的特点是可拉伸、可压缩、也可发生转动,所以杆对物体的弹力是不发生突变的。
3. 圆锥摆模型:该模型中,细绳的一端系一质量为 m 的小球,让小球在圆锥形铅锤状轨道上运动。分析小球的受力情况,建立平衡方程和小球的运动规律。
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相关例题:
例题:
题目:一个质量为 m 的小球,从距地面高度为 H 的位置自由下落,与地面碰撞后又跳回到高度为 h 的位置。求整个过程中重力所做的功和小球与地面碰撞过程中损失的机械能。
解析:
1. 重力做功:
重力做功只与初末位置有关,与路径无关。因此,小球从高度 H 自由下落,再反弹回到高度 h,重力做功为零。
根据重力做功的计算公式:
W = mgh (其中 g 为重力加速度,h 为高度差)
在这个问题中,小球从 H 高度自由下落,再反弹回到 h 高度,因此整个过程中重力所做的功为零。
2. 损失的机械能:
损失的机械能等于小球与地面碰撞过程中动能的改变量。根据能量守恒定律,小球在碰撞过程中损失的机械能等于小球在碰撞前后的动能之差。
mv1 = mv2 + 0
其中 m 是小球的质量,v1 是小球碰撞前的速度,v2 是小球碰撞后的速度。
ΔE = 0.5mv2^2 - 0.5mv1^2
在这个问题中,小球与地面碰撞两次,因此损失的机械能为两次碰撞过程中动能改变量的总和。
解法:
W = 0 (重力做功)
ΔE = 0.5mv^2 - 0.5mv1^2 (损失的机械能)
mv = mv1 - mv2 (第一次碰撞后)
- mv = - mv1 + mv2 (第二次碰撞前)
将上述方程代入损失的机械能方程中,即可求解出 ΔE。
答案:整个过程中重力所做的功为零;小球与地面碰撞过程中损失的机械能为 ΔE = mgh - mgh/2 = mgh/2。
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