高三物理能量綜合應(yīng)用題常見的有以下幾個(gè):
1. 彈簧模型問題:彈簧的拉伸和壓縮是彈性勢能變化的常見形式。
2. 單擺模型問題:單擺模型中,小球在重力勢能和動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)化中,只有重力做功,機(jī)械能守恒。
3. 物體在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)問題:如豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、在有摩擦的電梯中運(yùn)動(dòng)等等。
4. 汽車以恒定功率啟動(dòng)問題。
5. 物體在摩擦力作用下做減速運(yùn)動(dòng),到達(dá)底端時(shí)反面做加速運(yùn)動(dòng),把機(jī)械能重新轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的題型。
6. 電磁感應(yīng)過程中的能量轉(zhuǎn)化問題。
以上就是一些高三物理能量綜合應(yīng)用題的例子,這些題目主要考察學(xué)生對能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的理解和應(yīng)用。建議在解答這類題目時(shí),仔細(xì)分析題意,理解各種能量的來源和轉(zhuǎn)化方式,從而找到解題的途徑。
題目:一個(gè)質(zhì)量為 m 的小球,在距地面高度為 H 的位置以初速度 v0 拋出,不計(jì)空氣阻力。在小球運(yùn)動(dòng)過程中,有一個(gè)彈簧被壓縮到最短距離為 h,彈簧的彈性勢能為 Ek。求小球落地時(shí)的速度大小。
【分析】
小球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí),受重力作用,做的是斜拋運(yùn)動(dòng)。當(dāng)小球落到地面時(shí),彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動(dòng)能和重力勢能。
【解答】
根據(jù)能量守恒定律,小球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí),重力勢能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化,機(jī)械能總量不變。
初始狀態(tài):
$E_{k0} = \frac{1}{2}mv_{0}^{2}$
$E_{p0} = 0$
落地時(shí):
$E_{k} = E_{k0} + mgh$
$E_{p} = E_{p0} + mgh$
由于彈簧被壓縮到最短距離為 h,所以彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為小球的動(dòng)能和重力勢能。
$E_{k} = E_{k0} + E_{p}$
聯(lián)立以上各式可得:
$v = \sqrt{v_{0}^{2} + 2mg(H + h)}$
所以小球落地時(shí)的速度大小為 $\sqrt{v_{0}^{2} + 2mg(H + h)}$。