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題目:
【例題】一質量為m的小球,從離地面高H處以初速度v0水平拋出。求小球從拋出到落地的過程中:
1. 重力所做的功和重力勢能的變化量;
2. 落地時的動能和機械能。
【分析】
1. 重力所做的功:
$W = mgh = mgH$
重力勢能的變化量:
$\Delta E_{p} = mgh = mgH$
2. 落地時的動能:
$E_{k} = \frac{1}{2}mv^{2}$
機械能:
$E = E_{k} + E_{p} = \frac{1}{2}mv^{2} + mgH$
【答案】
1. 重力所做的功為mgH,重力勢能的變化量為mgH。
2. 落地時的動能為$\frac{1}{2}mv^{2}$,機械能為$\frac{1}{2}mv^{2} + mgH$。
【解析】
根據動能定理,小球在運動過程中只有重力做功,所以有:
$mgH = \frac{1}{2}mv^{2}$
根據機械能守恒定律,小球在運動過程中機械能守恒,所以有:
$E = E_{k} + E_{p}$
其中E為機械能,E_{k}為動能,E_{p}為重力勢能。根據題目中的數據,可以求出落地時的動能和機械能。