02-10-6_铁链自由落体
在本期高中物理竞赛试题里，我们持续一同钻研有关能量这一范畴的物理竞赛题，借助动能定理的相关要点，去处理在实际场景中一根呈匀质状态的铁链从桌面往下落的情形。前期高三物理竞赛，我们已然运用过动量定理的相关知识高三物理竞赛，解决过铁链在被拉起这个过程中拉力大小的变更。然而，针对铁链自由下落的这个过程，就得运用动能与机械能的相关知识来解决。鉴于牵涉铁链的题目在物理竞赛考察场景中常常出现，所以在最近的几期内容当中，我们会着重练习运用能量的相关知识去解决铁链运动的题目，通过对该类题目解题过程的剖析，详细梳理这类题目的解题思路，清晰其能量的变化进程。由于此类题目在下落过程时，通常是重力势能朝着动能转变的过程，有时还会涉及到摩擦阻力做功的状况，故而在解决本类题目时，研究重力势能的变化就变得极为重要。本期的题目也是从这个基础内容起始的，主要探究铁链下落过程中重力势能的变化，也就是主要考究下落高度变化的题目。
好了，不会再进行过多的剧透了，要是再多说的话，那本期题目就没多少能够吸引人注意的地方了，先自己去看看题目呐，自己去感受一番吧。
高中物理竞赛典型题与解题步骤
处于光滑水平桌面上的，放置着一条质量均匀的长为L的铁链，该铁链从桌面上的小孔处垂直到桌面下的部分长为a，像图1所展示的那样，铁链由静止状态开始被释放，当它刚好全部离开桌面的时候，其速度是多大呢，问的就是这个 ？
高中物理竞赛题解题方法与思路
题目看完了吧，由本题题目解题步骤里的图2能够知道，在运用动能定理处理此类问题之时，其运动过程被省略了，仅需研究在此过程里，初始位置的状态以及最终位置的状态便可解决此类问题，就本期题目来讲，初始位置题目已明确给出，即为铁链一部分在水平桌面上而另一部分垂下的状态，最终状态是铁链恰好能够完全离开桌面时，在此过程当中，因为没有外力作用，铁链在自身重力作用下，做自由落体运动，所以对于该过程，可看成铁链的重力势能全部转化为铁链的动能，故而由动能定理很容易得出方程五，这同样是这类题目共有的一个方程。
主要对面展开考究，考究铁链于该过程里重力势能的变化进程，认真去看如图2所示的两个状态，能够确切知晓，于最终状态时，铁链的重心处在铁链的中心部位，也就是处于铁链长度一半的位置处，然而初始状态下铁链的重心又处于什么位置呢，这便需要运用我们前期一直都在探讨的一项内容，质心定理，借助对最初状态时铁链质心的计算来呈现最初状态时铁链的重心位置，实际上在这儿如此描述存在些许错误，不过如此描述对于高中阶段的同学来讲相对容易理解，而实际的情形是，铁链在下落的过程中，下落的高度是由其质心下落的高度所决定的，其实对于两个状态质心位置的计算，方法是相同的，而上述描述的缘由主要是同学们都已然确切知道最终状态下的质心位置，并且很自然而然地理解为重心的位置，其实这样的理解对于解答此类题目并非相当有益，质心的运用理应需要更为深入人心 。
好了，借助质心定理，很容易就可求出两个状态时的质心位置，进而就不难算出两个状态下铁链质心移动的位移，如此便能得出物体重力势能的变化，上述内容于解题步骤里经方程一到方程四的过程给出了，并且最终把结论代入方程五中，就能获得本期内容的答案。
题目难度总体不算大，研究此题的主要目的在于，认识重力势能的计算方式，明确质心移动高度发生变化致使重力势能改变，对于质地均匀如本期内容的物体，物体的质心和重心是重合的，不过对于质量分布不均、形状不规则的物体，通常物体的质心与重心并不重合物业经理人，此类题目在物理竞赛中未曾见到，所以不再详细说明了。