新高考高二物理包括以下內容:
選修3-5動量守恒定律和應用。
選修3-6碰撞和動量守恒。
此外,物理還有必修1、必修2和普通高中課程標準實驗教科書物理選修3-1、3-2等部分內容。
具體內容請參考當地教育部門的要求。
題目:
【問題】一個質量為m的物體,在平行于斜面向上的恒力F的作用下,從斜面底端沿光滑斜面向上運動,到達斜面上的某一點時,撤去力F,物體繼續向上運動。已知物體運動到斜面頂端時的速度為v,求撤去力F時物體到達斜面上某點時的速度。
【分析】
首先,我們需要明確物體在撤去力F之前的運動情況。物體在恒力F的作用下,沿斜面向上運動,受到重力作用和恒力F的作用。根據牛頓第二定律,物體受到的合力方向是沿斜面向下的,加速度也是沿斜面向下的。物體在恒力F的作用下做勻加速直線運動。
當撤去力F后,物體受到重力和摩擦力的作用,合力方向是沿斜面向下的。由于物體已經做了一段向上的勻加速運動,所以撤去力F后物體的初速度并不為零。根據牛頓第二定律,物體受到的合力方向是沿斜面向下的,加速度也是沿斜面向下的。物體做勻減速直線運動。
【解答】
設撤去力F時物體的速度為v1,撤去力F后物體的速度為v2。根據題意,物體在撤去力F之前已經做了一段向上的勻加速直線運動,所以有:
v = v1 + at
其中a是加速度,方向沿斜面向下。由于物體受到的合力方向也是沿斜面向下,所以加速度a = g + a',其中a'是物體受到的摩擦力產生的加速度。
當撤去力F后,物體做勻減速直線運動,根據牛頓第二定律有:
ma' = - g - ma''
其中a''是物體受到的摩擦力產生的加速度。由于物體的初速度不為零,所以a'' = - g' / m。
將上述兩個式子代入第一個式子中,得到:
v = v1 + (g + a')t = v1 - g't
其中t是物體從撤去力F到速度為零的時間。由于物體做的是勻減速直線運動,所以有:
v2 = v - at'' = v - (g + a')t'' = v - g't''
將上述兩個式子代入第二個式子中,得到:
v2 = v - (g't + g't'') = v - (g't + g''t') = v - g''(t + t'')
其中g''是摩擦力產生的加速度的大小。由于物體在撤去力F之前已經做了一段向上的勻加速運動,所以有:
t + t'' = t1 = t(v1) / a' = t(v) / a'' = t(v) / (g' + a') = t(v) / (g' + g'')
將上述式子代入最后一個式子中,得到:
v2 = v - g''t(v) / (g'' + g') = v - g''(v) / (g'' + g')
因此,當撤去力F時物體的速度為v1 = v - g''t(v) / (g'' + g')。而當物體繼續向上運動時,它的速度為v2 = v - g''t(v) / (g'' + g')。需要注意的是,這個結果只適用于物體在撤去力F之前已經做了一段向上的勻加速直線運動的特殊情況。如果物體在撤去力F之前沒有做勻加速直線運動,那么這個結果可能不適用。