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題目:
【例題】(2015朝陽一模高三物理)
一質量為m的物體,在距地面h高處以初速度v0豎直向上拋出,空氣阻力恒為f,取地面為零勢能面。求:
1. 物體上升到最高點時的動能;
2. 物體落回地面時的動能;
3. 物體在整個過程中重力勢能的變化量。
【分析】
1. 物體上升到最高點時,只有重力做功,機械能守恒,根據機械能守恒定律可求得動能。
2. 物體落回地面時,除了重力做功,還有阻力做功,機械能不守恒,根據動能定理可求得動能。
3. 根據重力做功的特點可知重力勢能的變化量。
【解答】
1. 物體上升到最高點時,只有重力做功,機械能守恒,有:
$mgh + 0 = \frac{1}{2}mv^{2} + E_{k}$
解得:$E_{k} = \frac{1}{2}mv^{2}$
2. 物體落回地面時,除了重力做功,還有阻力做功,根據動能定理有:
$- mgh - fh = E_{k}^{\prime} - \frac{1}{2}mv^{2}$
解得:$E_{k}^{\prime} = \frac{1}{2}mv^{2} - (mgh + fh)$
3. 整個過程中重力做功為:$W_{G} = mgh$
所以重力勢能的變化量為:$\Delta E_{p} = mgh$。
【說明】本題考查了機械能守恒定律和動能定理的應用,注意區分上升和下降過程阻力做功的情況。