有一种常见的初中物理试题是八年级末必考的,并且经常出现在中考中。很多初中生从来没有真正思考过归纳法,直到高中才真正理解其中蕴含的物理知识和方法!
这类题就是“蹦极”、“蹦极”题!
其本质是弹簧模型中动能、重力势能、弹性势能的相互转换。
由于所涉及的受力条件在不断变化,速度和高度也在变化,弹簧的变形也在变化,导致其相关能量也发生相应的变化!正是因为变量太多初中物理势能,大多数初中生在第一次接触此类问题时往往不知如何下手,仿佛除了胡乱猜测已经无法分析。
我们先来看下面这个“反向蹦极”问题:
要成功解决这个问题,首先必须掌握以下基础知识:
1.动能的大小是由质量和速度决定的!质量越大,速度越大,动能也越大!
2、重力势能的大小由质量和高度决定!质量越大、高度越高,引力势能就越大!
3、弹性势能的大小是由变形量(伸长和压缩)决定的!变形越大,弹性势能越大!
我们来仔细读一下这个问题。问题说得很清楚了:当一个人在A点从静止状态释放出来(A点速度为零),上升到B点时速度最大,最高位置是C点(即速度C 点为零)!因此,当人从A到C时,速度是先增大后减小,因此动能也是先增大后减小。人的速度在B点最大,因此人的动能在B点最大。因此,D选项错误,A选项正确。而且由于人在上升过程中身高不断增加,重力势能不断变大!故C选项错误!
当人在A点时,由于此时弹力绳伸长最长,也就是说变形量最大,所以弹力绳在A点的弹性势能最大!所以选项B是正确的。
那么贝语网校,为什么人在A点的速度最大呢?
解决这个问题,如果我们从初中的角度来分析,由于我们在高中时没有学过加速度和牛顿第二定律的知识,所以只能通过受力情况来分析。
当人在A点时,弹力绳的变形最大,导致弹力大于重力。因此,合力是向上的,改变了人的静止状态。人在这个合力的作用下加速向上。在此过程中,弹力绳的变形逐渐增大。变小,导致弹力逐渐变小。当弹力变小并等于重力时,合力为零,速度最大!之后,由于惯性,人继续向上运动,变形量不断减小,导致弹力小于重力,所以合力是向下的,而人的速度仍然是向上的,所以这个合力就是对人的阻力!人们在BC期间进行减速运动!这就导致了上述能量的变化!
让我们继续讨论第二个水平弹簧问题:
由于该问题中的弹簧在水平杆上滑动,因此不涉及重力势能的变化。只有弹性势能和动能之间的转换。
由于b点是弹簧原来的长度,也就是变形为零的位置,所以此时弹簧的弹性势能为零!
由于a是球压缩弹簧后释放的位置,所以球在a点的速度为零; c是球到达最右端的位置,因此球在c点的速度也为零。因此,当球从a行进到c时,其速度一定是先增大后减小!因此,它的动能也是先增大后减小!在这个过程中,由于球在垂直方向上没有运动,即球在重力方向上没有运动距离,所以球的重力不做功!
当球从c点返回到左侧时,球受到向左的弹簧拉力和向右的滑动摩擦力!由于滑动摩擦取决于两个因素:接触面的压力和粗糙度,而这两个因素没有改变,所以它所受到的滑动摩擦力没有改变(就像蹦极时重力没有改变一样)!但弹簧正在收缩,伸长较小,然后逐渐压缩得更多!所以,弹力的大小总是在变化的,方向也会变化!由于初始伸长比较大,所以球上左边的弹力比右边的摩擦力大!因此,球会加速。当弹力等于摩擦力时,速度达到最大,动能也达到最大!显然,在这个位置,弹簧还没有恢复到原来的长度,即小球在b点右侧的位置处动能最大!当球到达b点时,弹力为零,只受到向右摩擦力的影响!当球继续向左运动时,弹簧开始压缩,弹力方向向右改变,与摩擦力方向相同,成为球运动的阻力!所以这个过程中小球一直在减速!动能也在不断减少!
这是解决方案!
关于蹦极及相关蹦床问题,分析如下:
类似相关问题如下。你可以尝试用上面的方法来分析解答!
综上所述,日常生活中犯下的任何错误都不能轻易放过。一定要多次学习初中物理势能,深入探索,直到彻底搞懂与之相关的同类型题!只有这样,你才能真正理解这类问题,以免以后再犯同样的错误!
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