高考物理題講解有以下幾個例子:
例一:
【題目】一個質量為$m$的小球,從離地面高為H處開始做自由落體運動,當它著地前最后$1s$內,下落的距離為$h$,求小球剛著地時地面對它的沖擊力的沖量大小。
【講解】
1. 自由落體運動的基本規律:$h = \frac{1}{2}gt^{2}$;$v = gt$。
2. 選取正方向,規定向下為正方向。
3. 根據動量定理列式:$Ft = m(v + v_{0})$,其中$v_{0}$為沖擊力作用結束時的速度。
【分析】
本題主要考查了自由落體運動規律和動量定理的應用,難度適中。
【解答】
根據自由落體運動的規律有:$H = v_{0}t + \frac{1}{2}gt^{2}$,$h = v_{0}t + gt^{2}$,解得:$v_{0} = \sqrt{g(H - h)}$。
根據動量定理得:$Ft = m(v + v_{0}) = m(v_{地} - v)$,其中$v_{地}$為落地時的速度。
解得:$F = mg\sqrt{\frac{H}{g} - \frac{h}{g}}$。
例二:
【題目】一質量為$m$的小物塊沿半徑為R的圓弧軌道滑下,動摩擦因數為$\mu $,且$\mu < \frac{\sqrt{3}}{3}$。若小物塊從圓弧軌道頂端由靜止滑下,求小物塊滑到圓弧軌道底端時對軌道的壓力大小。
【講解】
1. 對小物塊進行受力分析,受重力、支持力和摩擦力三個力作用。
2. 根據牛頓第二定律列式求解。
【分析】
本題主要考查了牛頓第二定律的應用,難度適中。
【解答】
對小物塊受力分析,受重力、支持力和摩擦力三個力作用,由牛頓第二定律得:$mg - N - \mu mg\sin\theta = ma$,其中$\theta$為圓弧軌道的傾斜角,方向與斜面垂直。
解得:$N = mg - ma - \mu mg\sin\theta = mg - ma - \mu mg\sin 53^{\circ}$。
根據牛頓第三定律可知小物塊滑到圓弧軌道底端時對軌道的壓力大小為:$N^{\prime} = N = mg - ma - \mu mg\sin 53^{\circ}$。
題目:
一個物體從高為H的平臺上以初速度V0水平拋出,恰好從距地面高度為h的A點沿切線方向飛出。已知物體與平臺邊緣之間的摩擦因數為μ,求物體著地時的速度大小。
講解:
這道題是一道典型的平拋運動題目,主要考察了平拋運動的基本規律和能量守恒定律的應用。
首先,我們可以將物體在空中的運動分解為水平和豎直兩個方向。在水平方向上,物體做勻速直線運動,其速度為V0;在豎直方向上,物體做自由落體運動,其下落的高度為h。由于物體在平臺上運動時受到摩擦力的作用,因此我們需要考慮摩擦力對物體運動的影響。
根據能量守恒定律,物體在空中的機械能守恒,即初始時刻物體的機械能等于末時刻物體的機械能。初始時刻物體的機械能可以表示為E1 = 1/2 mV02 + mgH,其中m是物體的質量,g是重力加速度。末時刻物體的機械能可以表示為E2 = mgh + 1/2 mV2,其中V是物體著地時的速度大小。
由于物體在豎直方向上受到的摩擦力大小為f = μmg,因此摩擦力對物體做的功可以表示為W = -fH = -μmgH。這個功將一部分能量轉化為熱能,一部分能量被消耗掉。
綜上所述,物體著地時的速度大小為√(V02 + 2gh - μgH)。
注意:以上講解僅供參考,實際解題時還需要考慮其他因素,如空氣阻力、摩擦力的方向等。