高三物理机械能定理和相关例题如下:
一、机械能守恒定律
机械能守恒定律的内容是:在只有重力或弹力做功的物体系统内(或者不受其他外力的作用下),物体系统的动能和势能(包括重力势能和弹性势能)发生相互转化,但机械能的总量保持不变,这个规律叫作机械能守恒定律。
二、例题
【例1】一个质量为50kg的人,站在升降机中,当升降机具有向上的加速度时,人对升降机地板的压力可能为( )
A. 450N B. 350N C. 500N D. 0
【分析】
对人受力分析,受重力和升降机对人的支持力,根据牛顿第二定律列式求解即可。
【解答】
取竖直向上为正方向。当升降机具有向上的加速度时,根据牛顿第二定律得:$F - mg = ma$,解得:$F = mg + ma = 50 times 10 + 50 times 2 = 550N$,负号表示方向。根据牛顿第三定律可知人对升降机地板的压力为$550N$。故C正确,ABD错误。
故选C。
【例2】一个质量为$m$的小球从光滑斜面顶端自由下滑到底端,在此过程中( )
A.小球的动能不守恒 B.小球的机械能守恒 C.小球的重力势能减小 D.小球的重力势能转化为动能和内能
【分析】
小球下滑过程中只有重力做功,机械能守恒;根据动能定理分析动能的变化;根据重力做功情况分析重力势能和内能的变化。
【解答】
A.小球下滑过程中只有重力做功,机械能守恒,故A错误;
B.小球下滑过程中只有重力做功,机械能守恒,故B错误;
CD.小球下滑过程中重力势能转化为动能和内能,小球的重力势能减小,故C正确,D错误。
故选C。
三、相关练习:
质量为$m$的小球从光滑斜面顶端自由下滑到底端的过程中,下列说法正确的是( )
A.小球的动能不增加 B.小球的机械能守恒 C.小球的重力势能全部转化为动能 D.小球的重力势能减小,小球的动能增加,小球的机械能增加。
答案:D。
以上就是高三物理机械能定理和相关例题的介绍,希望对你有所帮助。
高三物理机械能定理主要介绍了动能定理和机械能守恒定律,其中动能定理是描述物体动能变化规律,而机械能守恒定律则是描述物体在只有重力或弹力做功时,系统的机械能保持不变。
例题:一个质量为m的物体,在竖直向上的拉力作用下,从高度为h的位置由静止开始运动,经过时间t到达高度为H的位置。已知物体在运动过程中受到的阻力大小为f,重力加速度为g。求:
(1)物体在上升过程中克服重力所做的功;
(2)物体在上升过程中拉力所做的功;
(3)物体在上升过程中机械能的增量。
解题思路:
(1)物体在上升过程中克服重力所做的功即为重力势能的增量,根据公式ΔE=mgH可求得。
(2)物体在上升过程中受到拉力、重力和阻力三个力的作用,根据动能定理可求得拉力所做的功。
(3)物体在上升过程中机械能的增量等于除重力以外的力所做的总功,根据动能定理可求得。
答案:(1)mgH
(2)W = (mg - f)H + fs = (mg + fs)H
(3)ΔE = (mg - f)H + fs - mgh
高三物理中的机械能定理是关于动能、势能以及这两者在某一系统内相互转化过程中的定理。这个定理的主要内容是,在只有保守力做功的情况下,系统的机械能(包括动能和势能)会保持不变。具体来说,如果一个系统内部只有弹簧、重力场等保守力在发挥作用,那么系统内各物体之间的动能和势能的总量(也就是机械能)不会因为系统从一个状态到另一个状态而改变。
在应用机械能定理时,需要注意保守力(包括吸引力、排斥力和重力)做功与路径无关,只与始末位置有关。同时,要注意重力做功与参考系无关,也就是我们通常所说的"重力常量"是一个不变的量。
以下是一些常见的例题和问题,供您参考:
1. 两个物体在同一直线上运动,其中一个物体在合外力作用下速度增加,而另一个物体在受到同样的合外力作用时速度减小。这可能是因为一个物体的质量大于另一个物体,也可能是因为一个物体所受的重力势能变化大于另一个物体。
2. 一个物体在光滑的水平面上受到一个拉力的作用,而另一个物体在粗糙的水平面上受到同样的拉力作用。如果两个物体的初速度相同,那么它们最终达到的速度可能不同,因为摩擦力会消耗一部分动能。
3. 两个物体在同一高度,一个物体自由下落,另一个物体被水平抛出。两个物体的最终速度都取决于重力加速度和时间。
4. 在一个系统中,如果有多个物体,那么系统的机械能可以表示为所有物体的动能和势能之和。如果系统在外部力的作用下发生了变化,那么系统的机械能也会发生变化。
希望这些例题和问题能够帮助你更好地理解和应用机械能定理。