打开APP
userphoto
未登录

开通VIP,畅享免费电子书等14项超值服

开通VIP
高中物理:机械能的几个易错概念

一、人做的功

人做的功就是人体消耗化学能的量度,是人体内肌肉之间内力做的总攻,不少同学错误认为只是人对其他物体作用力所做的功。

1、质量为

的两物体,静止在光滑的水平面上,质量为m的人站在
上用恒力F拉绳子,经过一段时间后,两物体的速度大小分别为
,位移分别为
,如图1所示,则这段时间内此人所做的功的大小等于(  

A. 

B. 

     

C. 

D. 

错解:人所做的功等于拉力F对物体

所做的功
,由动能定理可得:
,则AD正确。

正解:根据能量守恒可知,人通过做功消耗的化学能将全部转化为物体

的动能以及人的动能,所以人做的功的大小等于
,即BC两选项正确。

二、相对位移与绝对位移概念不清

功的计算公式中,l为力的作用点移动的位移,它是一个相对量,与参照物选取有关。通常取地面为参照物,此时为狭义上的绝对位移。求一对滑动摩擦内力做的总功等,此时要的是相对位移或路程。

2、小物块位于光滑的斜面上,斜面位于光滑的水平地面上(如图2所示),从地面上看,在小物块沿斜面下滑的过程中,斜面对小物块的作用力:(  

A. 垂直于接触面,做功为零;

B. 垂直于接触面,做功不为零;

C. 不垂直于接触面,做功不为零;

D. 不垂直于接触面,做功为零。

错解:斜面对小物块的作用力垂直于接触面,作用力与物体的位移垂直,故做功为零,即A选项正确。

正解:小物块A在下滑过程中和斜面之间有一对相对作用力FF′,如图3所示,如果把斜面B固定在水平桌面上,物体A的位移方向和弹力方向垂直,这时斜面对物块A不做功,但此题告诉的条件是斜劈放在光滑的水平面上,可以自由滑动,此时弹力方向仍然垂直于斜面,但是物块A的位移方向却是从初位置指向末位置,如图3所示,弹力和位移方向不再垂直而是成一钝角,所以弹力对小物块A做负功,即B选项正确。


三、杆的弹力方向与绳的弹力方向概念不清

绳的弹力是一定沿绳的方向的,而杆的弹力不一定沿杆的方向,所以当物体的速度与杆垂直时,杆的弹力可以对物体做功。

3、如图4所示,在长为L的轻杆中点A和端点B各固定一质量均为m的小球,杆可绕无摩擦的轴O转动,使杆从水平位置无初速释放摆下。求当杆转到竖直位置时,轻杆对AB两球分别做了多少功?

错解:由于杆的弹力总垂直于小球的运动方向,所以轻杆对AB两球均不做功。

正解:设当杆转到竖直位置时,A球和B球的速度分别为

,如果把轻杆、地球、两个小球构成的系统作为研究对象,那么由于杆和小球的相互作用力做功总和等于零,故系统机械能守恒,若取B的最低点为零重力势能参考平面,可得:

又因A球对B球在各个时刻对应的角速度相同,故

由以上二式得:

根据动能定理,可解出杆对AB做的功,对于A

所以

,对于B
,所以

 

四、关联速度概念不清,忽视了线张紧瞬间的机械能损失

4、质量为m的质点,系于长为R的轻绳的一端,绳的另一端固定在空间的O点,假定绳是不可伸长的、柔软且无弹性的,今把质点从O点的正上方离O点的距离为

点以水平的速度
抛出,如图5所示,试求:

1)轻绳即将伸直时,绳与竖直方向的夹角为多少?

2)当质点到达O点的正下方时,绳对质点的拉力为多大?

错解:很多同学在求解这道题第二问时,对全过程进行整体思维,设质点到达O点的正下方时速度为v,根据能量守恒定律可得:

根据向心力公式得:

解得:

正解:上述解不是错误的,这些同学对物理过程没有弄清楚,忽视了在绳被拉直瞬时过程中机械能的瞬时损失,其实质点的运动可分为三个过程。

第一过程:质点做平抛运动。设绳即将伸直时,绳与竖直方向的夹角为

,如图6所示,则
,其中

联立解得

第二过程:绳绷直过程,绳绷直时,绳刚好水平,如图6所示。由于绳不可伸长,故绳绷直时,

损失,质点仅有速度
,且

第三过程:小球在竖直平面内做圆周运动,设质点到达O点正下方时,速度为v′,根据机械能守恒定律有:

,设此时绳对质点的拉力为T,则
,联立解得:

本站仅提供存储服务,所有内容均由用户发布,如发现有害或侵权内容,请点击举报
打开APP,阅读全文并永久保存 查看更多类似文章
猜你喜欢
类似文章
机械能考点例析
2022-2023学年江西省高一下学期期末考试物理试卷(含解析)
高中物理重难点知识突破(含详细的例题及解析)
功优质教学课件PPT
高中物理:内力合功问题
2008年物理试题中的功与机械能问题解析及复习要点
更多类似文章 >>
生活服务
热点新闻
分享 收藏 导长图 关注 下载文章
绑定账号成功
后续可登录账号畅享VIP特权!
如果VIP功能使用有故障,
可点击这里联系客服!

联系客服