高一物理必修一计算题及相关例题如下:
例题:
【例1】一个质量为50kg的人,站在升降机中的台秤上,台秤的示数为55kg,则升降机的加速度大小为多少?
【分析】
人受重力和支持力,二力平衡,根据牛顿第二定律列式求解即可。
解:由题意可知,支持力大于重力,则合力向上,则加速度向上,根据牛顿第二定律可知$ma = mg + F$,解得$a = 0.6m/s^{2}$。
【例2】一个质量为$m$的小球从高度$H$处自由下落,当它着地时的动量变化为多少?
【分析】
小球下落过程中只受重力作用,根据机械能守恒定律可求得落地时的速度,再根据动量定理求出动量的变化。
解:小球下落过程中只有重力做功,机械能守恒,则有:$mgH = \frac{1}{2}mv^{2}$
落地时速度为:$v = \sqrt{2gH}$
取竖直向下为正方向,则动量的变化为:$\bigtriangleup P = mv - 0 = m\sqrt{2gH}$。
【例3】一个质量为$m$的小球从光滑斜面顶端自由下滑到斜面底端,已知斜面长为$L$,高为$h$,斜面的倾角为$\theta $,求小球下滑到底端时的动能和重力势能。
【分析】
小球下滑过程中只有重力做功,机械能守恒,根据机械能守恒定律列式求解即可。
解:小球下滑过程中只有重力做功,机械能守恒,则有:$mgh = \frac{1}{2}mv^{2}$
小球下滑到底端时的动能:$E_{k} = \frac{1}{2}mv^{2} = \frac{mgh}{2}$
小球下滑到底端时距离地面高度为:$h^{\prime} = h - \frac{L^{2}}{4g\sin\theta}$
小球下滑到底端时重力势能:$E_{p} = mgh^{\prime} = \frac{mg(h - \frac{L^{2}}{4g\sin\theta})}{2}$。
计算题:
【计算题】一个质量为$m$的小球从光滑斜面顶端自由下滑到斜面底端,已知斜面长为$L$,高为$H$,斜面的倾角为$\theta $。求小球下滑到底端所需的时间。
【分析】
小球下滑过程中只有重力做功,机械能守恒,根据机械能守恒定律列式求解即可。再根据匀变速直线运动的速度位移关系求解时间。
解:小球下滑过程中只有重力做功,机械能守恒,则有:$mgH = \frac{1}{2}mv^{2}$ ①
根据匀变速直线运动的速度位移关系有:$v^{2} = 2gL$ ②
由①②解得:$v = \sqrt{gH}$ ③
由自由落体运动规律可知:$t = \sqrt{\frac{2H}{g}}$ ④
联立③④解得:$t = \sqrt{\frac{2(H - L\sin\theta)}{g}}$。
【例题】
一辆小车在光滑的水平面上以速度v匀速运动,质量为m的小球从高为h处水平抛入车中,并被车中的人接住。已知小车运动的轨迹是半径为R的圆周的一部分,求小车运动的速度。
【分析】
小球抛入车中后,由于水平面光滑,小车与小球组成的系统动量守恒。
【解答】
设小车速度为v',由动量守恒定律得:mv = (m + M)v'
又因为小车运动的轨迹是圆周的一部分,所以有:v' = Rω
又因为小球的初速度为v,所以有:Rω = v/R
解得:v' = v + v0
【例题延伸】
如果小车运动到圆弧的最高点时,小球恰好不离开小车,求此时小车的速度。
【分析】
小球恰好不离开小车时,由重力完全提供向心力,则有:mg = m(v''^2)/R
又因为系统水平方向不受外力,所以水平方向动量守恒:mv = (m + M)v''
解得:v'' = (m + M)v/m
通过以上例题,我们可以了解到在高一物理必修一中的一些计算题和相关例题。这些题目可以帮助我们更好地理解和掌握物理知识,提高解题能力。
高一物理必修一计算题常见问题包括但不限于以下几种:
1. 自由落体运动:自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。在题目中,需要注意自由落体运动的条件,如忽略空气阻力等。
2. 竖直上抛运动:竖直上抛运动是一种初速度不为零、加速度为g的匀减速直线运动。解决这类问题时,需要掌握分段法和整体法两种方法。
3. 匀变速直线运动的位移与时间的关系:要掌握位移公式,并能灵活运用。
4. 匀变速直线运动的规律:要熟练掌握匀变速直线运动的几个重要推论,如速度时间公式、位移时间公式、速度位移公式等。
5. 摩擦力:摩擦力问题通常涉及到滑动摩擦力、最大静摩擦力等概念,需要掌握公式f=μN中各物理量的含义。
6. 万有引力定律:在求卫星绕行星的运动周期、线速度、角速度等问题时,需要运用万有引力定律。
7. 圆周运动:在求细线悬挂小球的运动周期、最高点速度等问题时,需要掌握圆周运动的相关知识。
以下是一个高一物理必修一计算题的例题和解答:
例题:一个质量为m的小球,从高为H的地方由静止开始下落,不计空气阻力,求小球落地时的速度大小。
解答:小球做自由落体运动,根据机械能守恒定律,有:
mgH = 1/2mv²
解得:v = √(2gH)
需要注意的是,解题时要注意公式和定理的适用条件,同时要理解题目中的各个物理量,才能正确解题。
