例题:
题目:一个质量为5kg的物体放在水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数为μ=0.2,当用F=30N的水平推力作用后,求物体的运动情况:
1. 如果物体静止不动,求物体的动能;
2. 如果物体在1s内匀速运动,求物体的动能;
3. 如果物体在1s内以2m/s的速度匀速运动,求物体的动能。
解题过程:
1. 如果物体静止不动,则物体受到的摩擦力为:f = μmg = 0.2 × 5 × 10N = 10N
由于推力小于最大静摩擦力,所以物体静止不动。根据牛顿第一定律可知,此时物体没有动能。
2. 如果物体在1s内匀速运动,则物体受到的摩擦力为:f = μF = 0.2 × 30N = 6N
根据牛顿第二定律可知,物体受到的合力为:F合 = F - f = 30 - 6 = 24N
根据动量定理可知,合外力的冲量等于动量的变化量,所以物体的动量为:P = Ft = 24kg·m/s
物体的动能等于动量的变化量的一半,即:E = 0.5P = 0.5 × 24J = 12J
3. 如果物体在1s内以2m/s的速度匀速运动,则物体受到的摩擦力为:f = μF = 0.2 × 30N = 6N
物体的合力为零,即合外力为零,根据动量定理可知,物体的动量为零。此时物体的动能也为零。
总结:物体动能的大小取决于物体的质量和速度的大小,与作用力的大小无关。当物体静止不动或匀速运动时,物体的动能均为零。当物体受到的合外力不为零时,物体的动能不为零。
答案:
1. 物体静止不动,没有动能。
2. 物体在1s内匀速运动,物体的动能为12J。
3. 物体在1s内以2m/s的速度匀速运动,物体的动能也为零。
例题:初三物理课上,老师在讲解动能和势能的相关知识时,提出了一个问题:如果一个物体从高处落下,撞击地面时会产生什么能量?同学们纷纷猜测可能产生的能量形式。
老师拿出一个玩具小汽车,让它从一定高度自由落体,撞击地面。同学们观察到,小汽车在撞击瞬间飞散开来,同时发出巨大的响声。老师解释说,这是因为小汽车具有动能,在撞击地面时,它的动能转化为周围空气的动能,产生了声音。
接着,老师又拿出一个弹簧玩具,让它从一定高度落下,但并没有撞击地面。同学们观察到,弹簧玩具在撞击地面之前就已经停在了空中,没有产生动能。老师解释说,这是因为弹簧玩具具有势能,在撞击地面时,它的势能转化为周围空气的动能和玩具本身的动能。
通过这个实验,同学们理解了动能和势能的基本概念和转化过程。
初三物理中,学生可能会对动能、势能和相关例题常见问题感到困惑。以下是一些常见问题和相关例题,旨在帮助学生更好地理解和掌握这些概念。
问题1:什么是动能和势能?
答:动能是物体由于运动而具有的能量,它的大小取决于物体的质量和速度。势能是物体由于位置或其他因素而具有的能量,它取决于物体的位置或状态。
例题:一个质量为5kg的物体,在水平地面上以6m/s的速度做匀速直线运动。问该物体的动能是多少?
问题2:动能和势能可以相互转化吗?
答:是的,动能和势能可以相互转化。例如,从高处下落的物体,由于高度降低,势能减少,同时速度增加,动能增加。
例题:一个重物从高处落下,砸在一个木箱上。在此过程中,重物的势能如何变化?它的动能如何变化?
问题3:如何计算动能和势能的改变量?
答:要计算动能或势能的改变量,需要知道初始状态和最终状态,然后求这两个状态的能量的差值。
例题:一个物体从光滑斜面的顶端滑下,它的高度下降了1m,同时用了2s的时间。问这个物体动能的改变量是多少?
常见问题4:如何理解动能定理?
答:动能定理描述了力对物体动能的改变量。如果一个物体受到多个力的作用,并且这些力可能对物体做功,那么动能定理可以帮助我们理解这些力的效果。
例题:一个物体在粗糙的水平面上滑动,受到一个水平力的作用,同时物体与地面间的摩擦力做负功。问这个物体的动能如何变化?可以用动能定理来解释吗?
以上是一些常见问题和相关例题的解答,旨在帮助学生更好地理解和掌握初三物理中的动能、势能概念。请注意,理解和掌握这些概念需要不断的练习和思考。