在物體的動(dòng)能定理中,等號(hào)左側(cè)是各個(gè)外力功的代數(shù)和,在系統(tǒng)的動(dòng)能定理中,等號(hào)左側(cè)是各個(gè)內(nèi)外力功的代數(shù)和,是過(guò)程量;等號(hào)右側(cè)是物體的初末動(dòng)能,是狀態(tài)量。因此,在應(yīng)用動(dòng)能定理解題時(shí),若能選擇合適的初、末狀態(tài),會(huì)起到事半功倍的效果。 例1.如圖1所示,給物塊以初速度,使之沿斜面下滑,已知斜面與物塊之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,又知物塊與斜面底端擋板碰后將以碰前的速率反彈,(斜面長(zhǎng)L及傾角已知,且)。求物塊運(yùn)動(dòng)的總路程。 圖1 解析:此題雖然可用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解,但十分繁雜,甚至還要用到數(shù)學(xué)上數(shù)列求和的方法。若用動(dòng)能定理,選擇速度為時(shí)為初狀態(tài),選擇停止運(yùn)動(dòng)時(shí)為末狀態(tài),問(wèn)題卻十分簡(jiǎn)單。 首先明確物塊停止運(yùn)動(dòng)的位置。由于,即摩擦力小于物塊的下滑力,所以物塊最終一定是停在斜面的底端,設(shè)物塊總共運(yùn)動(dòng)的路程為s,盡管此過(guò)程中物塊有時(shí)下滑,有時(shí)上行,但摩擦力始終做負(fù)功,其功為,而。 故由動(dòng)能定理得: 解得: 例2.有一密度=的物體,從離湖面高H=5m處自由落下,豎直進(jìn)入水中,已知水對(duì)物體的阻力是其重力的0.2倍,且物體未降到湖底即自行上升,最后跳出湖面,如圖2所示。(1)物體從湖面下降多少才開(kāi)始上升?(2)物體能跳出湖面多高?(不計(jì)空氣阻力,g取) 圖2 解析:物體從A到B的過(guò)程,只受重力作用,做自由落體運(yùn)動(dòng);從B到C的過(guò)程,受重力、浮力、水的阻力f作用,做減速運(yùn)動(dòng);從C返回B的過(guò)程,做加速運(yùn)動(dòng);從B上升到D的過(guò)程,做勻減速運(yùn)動(dòng)。 (1)選初狀態(tài)為A,末狀態(tài)為C,則物體的初、末速度都為零,故由動(dòng)能定理可得: ① 設(shè)物體的體積為V,水的密度為ρ',則: ② ③ 解①②③可得: (2)選初狀態(tài)為A,末狀態(tài)為D,則從A到D的過(guò)程,只有重力和水的阻力做功,且初、末速度都為零。 設(shè)出水后上升的高度為h',故由動(dòng)能定理得: 解得:。 |
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來(lái)自: 當(dāng)以讀書(shū)通世事 > 《074-物理》