认真找的 希望楼主采纳
题目:例 如图3-5,木块B与水平桌面间的接触是光滑的,子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内,将弹簧压缩到最短.现将子弹、木块和弹簧合在一起作研究对象,则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩到最短的过程中 [ ]
A.动量守恒,机械能守恒
B.动量不守恒,机械能不守恒
C.动量守恒,机械能不守恒
D.动量不守恒,机械能守恒
【错解】以子弹、木块和弹簧为研究对象.因为系统处在光滑水平桌面上,所以系统水平方向不受外力,系统水平方向动量守恒.又因系统只有弹力做功,系统机械能守恒.故A正确.
【错解原因】错解原因有两个一是思维定势,一见光滑面就认为不受外力.二是规律适用条件不清.
【分析解答】以子弹、弹簧、木块为研究对象,分析受力.在水平方向,弹簧被压缩是因为受到外力,所以系统水平方向动量不守恒.由于子弹射入木块过程,发生巨烈的摩擦,有摩擦力做功,系统机械能减少,也不守恒,故B正确.
例 质量为m的钢板与直立轻弹簧的上端连接,弹簧下端固定在地上.平衡时,弹簧的压缩量为x0,如图3-15所示.物块从钢板正对距离为3X0的A处自由落下,打在钢板上并立刻与钢板一起向下运动,但不粘连,它们到达最低点后又向上运动.已知物体质量也为m时,它们恰能回到O点,若物块质量为2m,仍从A处自由落下,则物块与钢板回到O点时,还具有向上的速度,求物块向上运动到最高点与O点的距离.
【错解】物块m从A处自由落下,则机械能守恒
设钢板初位置重力势能为0,则
之后物块与钢板一起以v0向下运动,然后返回O点,此时速度为0,运动过程中因为只有重力和弹簧弹力做功,故机械能守恒.
2m的物块仍从A处落下到钢板初位置应有相同的速度v0,与钢板一起向下运动又返回机械能也守恒.返回到O点速度不为零,设为V则:
因为m物块与2m物块在与钢板接触时,弹性势能之比
2m物块与钢板一起过O点时,弹簧弹力为0,两者有相同的加速度g.之后,钢板由于被弹簧牵制,则加速度大于g,两者分离,2m物块从此位置以v为初速竖直上抛上升距离
【错解原因】这是一道综合性很强的题.错解中由于没有考虑物块与钢板碰撞之后速度改变这一过程,而导致错误.另外在分析物块与钢板接触位置处,弹簧的弹性势能时,也有相当多的人出错,两个错误都出时,会发现无解.这样有些人就返回用两次势能相等的结果,但并未清楚相等的含义.
【分析解答】物块从3x0位置自由落下,与地球构成的系统机械能守恒.则有
v0为物块与钢板碰撞时的的速度.因为碰撞板短,内力远大于外力,钢板与物块间动量守恒.设v1为两者碰撞后共同速
mv0=2mv1 (2)
两者以vl向下运动恰返回O点,说明此位置速度为零.运动过程中机械能守恒.设接触位置弹性势能为Ep,则
同理2m物块与m物块有相同的物理过程
碰撞中动量守恒2mv0=3mv2 (4)
所不同2m与钢板碰撞返回O点速度不为零,设为v则
因为两次碰撞时间极短,弹性形变未发生变化
Ep=E’p (6)
由于2m物块与钢板过O点时弹力为零.两者加速度相同为g,之后钢板被弹簧牵制,则其加速度大于g,所以与物块分离,物块以v竖直上抛.
【评析】本题考查了机械能守恒、动量守恒、能量转化的.守恒等多个知识点.是一个多运动过程的问题.关键问题是分清楚每一个过程.建立过程的物理模型,找到相应解决问题的规律.弹簧类问题,画好位置草图至关重要.
例 如图3-18所示,轻质弹簧竖直放置在水平地面上,它的正上方有一金属块从高处自由下落,从金属块自由下落到第一次速度为零的过程中
A.重力先做正功,后做负功
B.弹力没有做正功
C.金属块的动能最大时,弹力与重力相平衡
D.金属块的动能为零时,弹簧的弹性势能最大.
【错解】金属块自由下落,接触弹簧后开始减速,当重力等于弹力时,金属块速度为零.所以从金属块自由下落到第一次速度为零的过程中重力一直做正功,故A错.而弹力一直做负功所以B正确.因为金属块速度为零时,重力与弹力相平衡,所以C选项错.金属块的动能为零时,弹力最大,所以形变最大,弹性势能最大.故D正确.
【错解原因】形成以上错解的原因是对运动过程认识不清.对运动性质的判断不正确.金属块做加速还是减速运动,要看合外力方向(即加速度方向)与速度方向的关系.
【分析解答】要确定金属块的动能最大位置和动能为零时的情况,就要分析它的运动全过程.为了弄清运动性质,做好受力分析.可以从图3-19看出运动过程中的情景.
从图上可以看到在弹力N<mg时,a的方向向下,v的方向向下,金属块做加速运动.当弹力N等于重力mg时,a=0加速停止,此时速度最大.所以C选项正确.弹力方向与位移方向始终反向,所以弹力没有做正功,B选项正确.重力方向始终与位移同方向,重力做正功,没有做负功,A选项错.速度为零时,恰是弹簧形变最大时,所以此时弹簧弹性势能最大,故D正确.
所以B,C,D为正确选项.
【评析】对于较为复杂的物理问题,认清物理过程,建立物情景是很重要的.做到这一点往往需画出受力图,运动草图,这是应该具有的一种解决问题的能力.分析问题可以采用分析法和综合法.一般在考试过程中分析法用的更多.如本题A,B只要审题细致就可以解决.而C,D就要用分析法.C选项中动能最大时,速率最大,速率最大就意味着它的变化率为零,即a=0,加速度为零,即合外力为零,由于合外力为mg-N,因此得mg=N,D选项中动能为零,即速率为零,单方向运动时位移最大,即弹簧形变最大,也就是弹性势能最大.本题中金属块和弹簧在一定时间和范围内做往复运动是一种简运振动.从简谐运动图象可以看出位移变化中速度的变化,以及能量的关系.
例 A、B球质量均为m,AB间用轻弹簧连接,将A球用细绳悬挂于O点,如图示,剪断细绳的瞬间,试分析AB球产生的加速度大小与方向.
分析:
开始A球与B球处于平衡状态,其受力图示见右:
剪断绳OA瞬间,A、B球均未发生位移变化,故弹簧
产生的弹力kx也不会变化,kx=mg,所以剪断绳瞬间,
B受力没发生变化,其加速度aB=0;A球受到合外力
为kx+mg,其加速度aA= =2g竖直向下.
试分析,将上题中绳与弹簧位置互换后悬挂,将绳剪断瞬间,AB球加速度的大小与方向?
(aA=g,竖直向上;aB=g,竖直向下)
例 光滑斜面倾角 =30°,斜面上放有质量m=1kg的物体,物体用劲度系数K=500N/m的弹簧与斜面连接,如图所示,当斜面以a= m/s2的加速度匀加速向右运动时,m与斜面相对静止,求弹簧的伸长?
分析:
对m进行受力分析
水平方向:设弹力为F
Fcos -Nsin =ma (1)
竖直方向:
Fsin +Ncos -mg=0 (2)
由(1)、(2)式可得
F= =6.5N
所以,弹簧伸长x=F/K= =1.3×10-2米
例 用木板托住物体m,并使得与m连接的弹簧处于原长,手持木板M向下以加速度a(a