2019学年高中物理 第七章 机械能守恒定律 微型专题 动能定理 能量守恒定律学案 新人教版必修2.doc
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1、1微型专题微型专题 动能定理动能定理 能量守恒定律能量守恒定律1(2018新昌中学高三选考适应性考试)某同学设计出如图 1 所示实验装置将一质量为0.2 kg 的小球(可视为质点)放置于水平弹射器内,压缩弹簧并锁定,此时小球恰好在弹射口,弹射口与水平面AB相切于A点,AB为粗糙水平面,小球与水平面间的动摩擦因数0.5,弹射器可沿水平方向左右移动;BC为一段光滑圆弧轨道,O为圆心,半径R0.5 mOC与OB之间的夹角为37,以C为原点,在C的右侧空间建立竖直平面内的坐标系xOy,在该平面内有一水平放置开口向左且直径稍大于小球的接收器D,sin 370.6,cos 370.8,g取 10 m/s2
2、.图 1(1)某次实验中该同学使弹射口距离B处L11.6 m 处固定,解开锁定,释放小球,小球刚好到达C处,求弹射器释放的弹性势能;(2)把小球放回弹射器原处并锁定,将弹射器水平向右移动至离B处L20.8 m 处固定弹射器,并解开锁定释放小球,小球将从C处射出,恰好水平进入接收器D,求D所在位置坐标答案 (1)1.8 J (2)(48 125 m,18 125 m)解析 (1)从A到C的过程中,由能量守恒定律:EpmgL1mgR(1cos )解得:Ep1.8 J(2)小球从C处飞出后,由能量守恒定律EpmgL2mgR(1cos )mvC 2 1 2解得:vC2 m/s,方向与水平方向成 37角
3、,2由于小球刚好被D接收,其在空中的运动可看成从D点平抛运动的逆过程,vCxvCcos 37 m/s,vCyvCsin 37 m/s,8 256 252则D点的坐标:xvCx,y,解得:x m,y m,vCy gvCy2 2g48 12518 125即D所在位置坐标为:(48 125 m,18 125 m)2(2018桐乡市选考基础测试)如图 2 所示为某款弹射游戏示意图,光滑水平台面上有固定发射器、竖直光滑圆轨道和粗糙斜面ABC,竖直面BC和竖直挡板MN间有一凹槽通过轻质拉杆将发射器的弹簧压缩一定距离后释放,滑块从O点弹出并从E点进入圆轨道,经过最高点F,离开圆轨道后继续在水平台面上前进,从
4、A点沿斜面AB向上运动,滑块落入凹槽则游戏成功已知滑块质量m5 g,圆轨道半径R5 cm,斜面倾角37,斜面长L25 cm,滑块与斜面AB之间的动摩擦因数0.5,忽略空气阻力,滑块可视为质点若某次弹射中,滑块恰好运动到B点,sin 370.6,cos 370.8,g取 10 m/s2.求:图 2(1)滑块离开弹簧时的速度大小;(2)滑块从B点返回到E点时对轨道的压力大小;(3)通过计算判断滑块能否沿原轨道返回到O点若能,则计算弹簧压缩到最短时的弹性势能;若不能,则计算出在斜面AB上通过的总路程答案 (1) m/s (2)0.15 N (3)不能 0.625 m5解析 (1)设滑块离开弹簧时速度
5、大小为v0,根据动能定理:mgLsin mgLcos 0mv021 2代入数据得:v0 m/s5(2)设滑块从B点返回到圆轨道最低点时速度大小为v1根据动能定理:mgLsin mgLcos mv121 2在E点:FNmgmv1 2 R联立方程代入数据得:FN0.15 N根据牛顿第三定律,滑块对轨道的压力大小FNFN0.15 N.(3)若滑块返回后未过圆心等高点时速度为零,其能够到达的最大高度为h,根据能量守恒:3mgLsin mgLcos mgh代入数据得h0.05 m,正好与圆心等高因此滑块不能沿原轨道返回O点设滑块从B点下滑后在斜面上通过的路程为x,根据能量守恒:mgLsin mgxcos
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