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相关例题:
好的,我可以为您提供一个高一物理视频教程中关于“自由落体运动”的例题,以帮助您更好地理解这一知识点。
例题:
一个质量为 m 的小球,从高为 H 的地方自由落下,触地后反弹到高为 h 的地方。假设小球在运动过程中所受的空气阻力大小恒为 f,求小球从开始下落到停止运动的全过程中,克服空气阻力所做的功。
解析:
首先,我们需要明确自由落体运动的特点:物体只受重力作用,加速度为 g,方向竖直向下。在运动过程中,物体不断克服重力做功,重力势能不断转化为动能和内能。
接下来,我们可以根据题意列出运动方程:
1. 初始状态:小球在高度 H 处自由下落,速度为 0。
2. 触地后反弹到高度 h:小球受到地面的阻力 f,速度逐渐减小,最终停止。在这个过程中,小球的位移为 h,速度从 v 减小到 0。
根据运动方程,我们可以得到:
Wg - Wf = ΔEk
其中,Wg 表示重力做的功,Wf 表示阻力做的功,ΔEk 表示动能的变化量。
由于小球在运动过程中只受重力和阻力作用,因此重力做的功等于阻力做的功。即:
Wg = Wf = - f(H+h)
根据动能定理,我们有:
ΔEk = 0 - (mv^2)/2 = - fh
其中 mv^2/2 表示小球的动能为 mgh + fh = m(H-h)gh + fh 表示小球的总机械能。
将以上公式代入 Wg - Wf = ΔEk 中,可得:
- f(H+h) = - fh
即:f(H+h) = fh
所以,克服空气阻力所做的功为:fh。
总结:在整个过程中,小球克服空气阻力所做的功为 fh。由于阻力恒定,所以这个功的大小与小球的初始高度和最终高度有关,而与运动过程的时间无关。
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