高三物理必修一包括以下內(nèi)容:
1. 運(yùn)動(dòng)的描述:研究機(jī)械運(yùn)動(dòng)的基本方法,如質(zhì)點(diǎn)、位移、時(shí)間、時(shí)刻、速度、加速度等基本概念。
2. 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究:包括勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及其應(yīng)用。
3. 相互作用:主要內(nèi)容有重力、彈力、摩擦力,以及力的合成和力的平衡。
4. 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用。
至于物理選修三,不同版本的高中物理教材可能有所不同。例如,人教版高中物理選修3的內(nèi)容包括:《動(dòng)量守恒定律》、《波粒二象性》、《不確定關(guān)系》、《宇宙探索》。
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題目:
一質(zhì)量為 m 的小車放在水平地面上,小車上固定著一豎直擋板,擋板下方有一質(zhì)量為 M 的物塊,小車和物塊一起在光滑的水平面上以速度 v 勻速運(yùn)動(dòng)。某時(shí)刻小車突然停止,物塊由于慣性繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng),與擋板發(fā)生碰撞并被擋板反彈。已知物塊與擋板的碰撞過程中無能量損失,且物塊與小車之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 μ ,重力加速度大小為 g。求物塊在碰撞擋板前的速度范圍。
解題思路:
這道題主要考察了牛頓第二定律、動(dòng)量守恒定律以及能量守恒定律的應(yīng)用。首先我們需要考慮物塊在碰撞擋板前的運(yùn)動(dòng)過程,根據(jù)牛頓第二定律我們可以求出物塊的加速度,再根據(jù)動(dòng)量守恒定律可以求出物塊的速度變化量。同時(shí),我們需要考慮物塊與小車之間的摩擦力,根據(jù)動(dòng)摩擦因數(shù)和物塊的速度變化量可以求出物塊受到的摩擦力大小。最后,我們需要根據(jù)能量守恒定律求出物塊在碰撞擋板前的速度范圍。
答案:
首先,根據(jù)牛頓第二定律,我們有:
$f = \mu mg = (M + m)a$
其中 a 是物塊的加速度大小。
接著,根據(jù)動(dòng)量守恒定律,我們有:
$mv = (M + m)v'$
其中 v' 是物塊碰撞擋板前的速度。
同時(shí),由于物塊與擋板的碰撞過程中無能量損失,所以有:
$mv^{2} = (M + m)v^{\prime 2} + \Delta E_{k}$
其中 ΔE_{k} 是由于碰撞而產(chǎn)生的動(dòng)能變化量。
最后,由于小車突然停止,所以有:
$f \Delta t = \Delta x$
其中 Δx 是小車和物塊在碰撞點(diǎn)之間的距離。
將上述方程帶入可得:
$v^{\prime} = \sqrt{\frac{Mv^{2} - \mu g\Delta x}{M + m} + v^{2}}$
所以,物塊在碰撞擋板前的速度范圍為:
$\sqrt{\frac{Mv^{2}}{M + m} - \mu g\frac{\Delta x}{v}} < v^{\prime} < \sqrt{\frac{Mv^{2}}{M + m}}$