高中物理鏈條問題?設鏈條質量為 m 。鏈條恰好全部脫離桌面時,原來在桌面上的鏈條重力勢能減少了:(0.5m)*g*(0.25L)原來垂直于桌面那部分的鏈條重力勢能減少(0.5m)*g*(0.5L)設最后鏈條離開桌面的速度為v ,那么,高中物理鏈條問題?一起來了解一下吧。
這個題目經典了,應用動能定理 。
首先
W= 1/2*mv22 -1/2*mv12等號左邊的功可用重力勢能變化表示
mgh2-mgh1=1/2*mv22 -1/2*mv12把m消掉
gh1-gh2=1/2*v22 -1/2*v12
設桌面為零勢面
要注意了,等號左邊h是指鏈條重心高度故h1為-L/4(一半垂于桌面,再取一半就是重心)
同理,完全脫落時重心為-1/2*L 此外初動能為0 則代入有
-1/4*L*g -(-1/2*L*g)=1/2 v2
1/4Lg=1/2v2
v=根號下(Lg/2)
若g取10的話 v=根號下(L/5)
注意,選取桌面為零勢能面,即在桌面上的那部分鏈子的重力勢能為零,還有一部分鏈子垂在桌面以下,重力勢能是負值,故為負的,而式子中的質量只是垂在桌面以下這一部分鏈子的質量。
糾正您的一個說法:只有重力做功的話應該是-mg*a/2就可以了啊。這個式子中相應部分是重力勢能,而不是重力的功。
分析:設鏈條在定滑輪處的張力為T,壓力是F,當鏈條的垂直部分長度為d時,T最大.根據牛頓第二定律得到鏈條加速度的表達式和張力T的表達式,運用數學知識求最大值.再運用合成法求壓力F.
解:設鏈條在定滑輪處的張力為T,壓力是F,當鏈條的垂直部分長度為d時,T最大.
鏈條垂直部分的重力:
F1=dmg/L
對整個鏈條,加速度為:a=F1/m=dg/m
對鏈條水平部分:T=(L?d)ma/L=(L?d)dmg/L2
由數學知識得:當d=L/2,T最大.
解得Tmax=mg/4
Fmax=T/cos45°=根號2mg/4故B正確.
點評:本題考查運用數學知識解決物理問題的能力,關鍵要根據牛頓第二定律得到張力的表達式,再求極值.
因為沒有摩擦力做功,這題可以用機械能守恒定律來解
鏈條是均勻的,考慮其質心高度的變化
因為是小滑輪,所以半徑忽略
那么剛剛脫離,質心的高度變化△h=-0.5L,則△Ep=-0.5mgL(因為重力勢能變小,所以是負數)
根據△Ek=0.5mv2=-△Ep=0.5mgL
有v2=0.25mgL
∴v=√(mgL)/2
設鏈條質量為m,取折點出為參考點,那么鏈條初始勢能為:-(m/2.g.l/4.sin30°+m/2.g.l/4)=-3mgl/16,末勢能為:-mgl/2,勢能差為:-3mgl/16-(-mgl/2)=5mgl/16,根據能量守恒定律:mv2/2=5mgl/16,去g=10m/s2得:v=5m/s
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