0506機械能考點易錯試題例析

2022-10-02 02:00:05 字數 2607 閱讀 6739

典型錯誤之一:錯誤認為「人做功的計算」與「某個具體力做功的計算」相同。

人做的功就是人體消耗化學能的量度,不少學生錯誤認為只是人對其它物體作用力所做的功。

例1、質量為m1、m2的兩物體,靜止在光滑的水平面上,質量為m的人站在m1上用恒力f拉繩子,經過一段時間後,兩物體的速度大小分別為v1和v2,位移分別為s1和s2,如圖1所示。則這段時間內此人所做的功的大小等於:

a.fs2b.f(s1+s2)

cd.錯解:人所做的功等於拉力f對物體m2所做的功w=f·s2,由動能定理可得:

即ac正確。

分析糾錯:根據能量守恆可知,人通過做功消耗的化學能將全部轉化為物體m1和m2的動能以及人的動能。所以人做的功的大小等於

即b、d兩選項正確。

典型錯誤之二:混淆注意「相對位移」與「絕對位移」。

功的計算公式中,s為力的作用點移動的位移,它是乙個相對量,與參照物選取有關,通常都取地球為參照物,這一點也是學生常常忽視的,致使發生錯誤。

例2、小物塊位於光滑的斜面上,斜面位於光滑的水平地面上(如圖2所示) ,從地面上看,在小物塊沿斜面下滑的過程中,斜面對小物塊的作用力。

(a)垂直於接觸面,做功為零;

(b)垂直於接觸面,做功不為零;

(c)不垂直於接觸面,做功不為零;

(d)不垂於接觸面,做功不為零。

錯解:斜面對小物塊的作用力垂直於接觸面,作用力與物體的位移垂直,故做功為零。即a選項正確。

分析糾錯:小物塊a在下滑過程中和斜面之間有一對相互作用力f和f',如圖3所示。如果把斜面b固定在水平桌面上,物體a的位移方向和彈力方向垂直,這時斜面對物塊a不做功。

但此題告訴的條件是斜劈放在光滑的水平面上,可以自由滑動。此時彈力方向仍然垂直於斜面,但是物塊a的位移方向卻是從初位置指向終末位置。如圖27所示,彈力和位移方向不再垂直而是成一鈍角,所以彈力對小物塊a做負功,即b選項正確。

典型錯誤之三:混淆「杆的彈力方向」與「繩的彈力方向」。

繩的彈力是一定沿繩的方向的,而杆的彈力不一定沿杆的方向。所以當物體的速度與杆垂直時,杆的彈力可以對物體做功。

例3、如圖4所示,在長為l的輕杆中點a和端點b各固定一質量均為m的小球,杆可繞無摩擦的軸o轉動,使杆從水平位置無初速釋放擺下。求當杆轉到豎直位置時,輕杆對a、b兩球分別做了多少功?

錯解:由於杆的彈力總垂直於小球的運動方向,所以輕杆對a、b兩球均不做功。

分析糾錯:設當桿轉到豎直位置時,a球和b球的速度分別為va和vb。如果把輕杆、地球、兩個小球構成的系統作為研究物件,那麼由於杆和小球的相互作用力做功總和等於零,故系統機械能守恆。

若取b的最低點為零重力勢能參考平面,可得:

2mgl

又因a球對b球在各個時刻對應的角速度相同,故vb=2va

由以上二式得:.

根據動能定理,可解出桿對a、b做的功。對於a有

wa+mgl/2= -o,

所以wa=-mgl.

對於b有wb+mgl=,所以wb=0.2mgl.

典型錯誤之四:混淆作用力做功與反作用力做功的不同。

作用力和反作用是兩個分別作用在不同物體上的力,因此作用力的功和反作用力的功沒有直接關係。作用力可以對物體做正功、負功或不做功,反作用力也同樣可以對物體做正功、負功或不做功。

例4、下列是一些說法:

①一質點受兩個力作用且處於平衡狀態(靜止或勻速),這兩個力在同一段時間內的衝量一定相同;

②一質點受兩個力作用且處於平衡狀態(靜止或勻速),這兩個力在同一段時間內做的功或者都為零,或者大小相等符號相反;

③在同樣的時間內,作用力和反作用力的功大小不一定相等,但正負號一定相反;

④在同樣的時間內,作用力和反作用力的功大小不一定相等,但正負號也不一定相反;

以上說法正確的是

abcd.②④

錯解:認為「在同樣的時間內,作用力和反作用力的功大小不一定相等,但正負號一定相反」而錯選b。

分析糾錯:說法不正確,因為處於平衡狀態時,兩個力大小相等方向相反,在同一段時間內衝量大小相等,但方向相反。由恒力做功的知識可知,說法正確。

關於作用力和反作用力的功要認識到它們是作用在兩個物體上,兩個物體的位移可能不同,所以功可能不同,說法不正確,說法正確。正確選項是d。

典型錯誤之五:忽視機械能的瞬時損失。

例5、一質量為m的質點,繫於長為r的輕繩的一端,繩的另一端固定在空間的o點,假定繩是不可伸長的、柔軟且無彈性的。今把質點從o點的正上方離o點的距離為的o1點以水平的速度丟擲,如圖5所示。試求;

(1)輕繩即將伸直時,繩與豎直方向的夾角為多少?

(2)當質點到達o點的正下方時,繩對質點的拉力為多大?

錯解:很多同學在求解這道題時,對全過程進行整體思維,設質點到達o點的正下方時速度為v,根據能量守恆定律可得:

根據向心力公式得:,解得:.

分析糾錯:上述解法是錯誤的。這些同學對物理過程沒有弄清楚,忽視了在繩被拉直瞬時過程中機械能的瞬時損失。其實質點的運動可分為三個過程:

第一過程:質點做平拋運動。設繩即將伸直時,繩與豎直方向的夾角為,如圖30所示,則,

,其中聯立解得。

第二過程:繩繃直過程。繩棚直時,繩剛好水平,如圖6所示.由於繩不可伸長,故繩繃直時,v0損失,質點僅有速度v⊥,且。

第三過程:小球在豎直平面內做圓周運動。設質點到達o點正下方時,速度為v′,根據機械能守恆守律有:

設此時繩對質點的拉力為t,則,聯立解得:。

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